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棕色環實驗

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棕色環實驗是一個專門來檢驗硝酸根離子（NO3－）的一系列反應。硝酸根離子有氧化性，在酸性溶液中能使亞鐵離子（Fe2+）氧化成鐵離子（Fe3+），而自己則還原為一氧化氮（NO）。一氧化氮能跟許多金屬鹽結合生成不穩定的亞硝基化合物。它跟硫酸亞鐵（FeSO4）反應即生成深棕色的硫酸亞硝基合鐵[Fe(NO)]SO4，又叫硫酸亞硝酰合鐵：因為濃硫酸的密度比較大，所以會在溶液與濃硫酸之間形成一個類似於環狀的棕色物質，故稱之為“棕色環實驗”。
中文名
棕色環實驗
外文名
brown ring test
實驗用品
試管、試管架、試管夾、量筒等
相關試劑
硝酸鹽、亞鐵鹽、濃硫酸
作    用
檢驗硝酸根離子

目錄

  1. 1 原料
  2. 2 原理
  3. 3 反應

棕色環實驗原料

待檢驗的物質（假定含有NO3－）、FeSO4溶液、濃硫酸。

棕色環實驗原理

  1. 在濃硫酸作用下，FeSO4中的Fe2+與NO3－發生氧化還原反應生成Fe3+與NO
  2. 氣體NO立即被捕獲，與Fe2+生成一種絡合物——硫酸亞硝基合鐵[Fe(NO)]SO4。

棕色環實驗反應

[Fe(NO)]SO4 硫酸亞硝酰合鐵(II) [1]  為棕色，是一種可溶性的絡合物，利用硫酸亞硝酰鐵(II) [1]  棕色的生成，可用於鑑定NO3－和NO2－（棕色環實驗）。
（1）NO3－的鑑定
；
：生成棕色的硫酸亞硝酰鐵(II) [1]  （當酸為醋酸時不反應）。
（2）NO2－的鑑定
；
：生成棕色的硫酸亞硝酰鐵(II) [1]  （當酸為醋酸時反應）。
鑑定NO3－、NO2－會有干擾的作用，所以要事先用氨基磺酸或者硫脲消除NO2－的干擾
由於二者對於酸度的要求，用醋酸可以區分NO3－、NO2－。
（3）對於前者的機理，常認為是這樣：
  1. Fe2+ + NO3- + 2H+ → Fe3+ + NO2+ H2O
  2. Fe2+ + NO2 + H+ → Fe3+ + HNO2
  3. Fe2+ + HNO2 + H+ → Fe3+ + NO + H2O
  4. Fe2+ + NO → Fe(NO)2+
  5. 2NO2 + H2O → HNO2 + NO3- + H+
  6. 2HNO2 → NO + NO2 + H2O
  7. NO + NO3- + H+ → NO2 + HNO2
其中棕色環是由 Fe(NO)2+（第四步）引起的，速控步則是最後一步。
參考資料