首页 ＞ 商品介绍 > 高中资优班化学实验挑战

迷你滴定管装置零件售价如下:

A: 底座板 $ 175/片

B: 支架 $ 100/支

C: 固定夹 $ 90/2支

D: 滴定管 10 mL $ 15/支

E: 旋转阀 $ 500/个

F: 给液尖头 $ 200/100支

G: 锥形瓶 $ 25/个

H: 吸管唧筒 $ 250/支

I: 吸量管2 mL $ 75/10支

锌、镁阳离子定量分析

实验介绍

        分析化学物质可采用定性分析或定量分析。顾名思义，定性分析是要知道物质之特性，定量分析则是要确知某物质之含量。在中学阶段，最常利用滴定进行定量分析，常进行的实验依序为酸硷滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定、以及较为进阶的错合滴定实验。

        本实验器材适用於任何滴定实验，药品包则可配合各种实验教材，额外购置。本实验套组配置错合滴定实验药品包及教材。

原理

        EDTA是六配位的螯合剂，可与多数的金属离子形成1：1配位化合物，常应用於阳离子的定量分析。EDTA具有多个羧基，在不同酸硷条件下，和各种阳离子的结合能力不同。因此通常EDTA检测实验需在缓冲溶液中进行，指示剂也会因酸硷而有不同的选择。

        EDTA实验需加指示剂，指示剂亦可与金属离子结合，但结合力须小於EDTA。未与金属离子结合的指示剂之颜色和已结合金属离子的指示剂之颜色不同。实验刚开始时，指示剂会和金属离子结合，当加入的EDTA达到或超过当量点时，原本与指示剂结合的金属离子全部被EDTA抢走，於是发生颜色变化.当有多个阳离子存在时，可先测量总离子含量，再利用沉淀其中一种离子的方式，得出各别离子含量。

        本实验使用Na₂EDTA溶液，利用形成错合滴定，测量样品中Zn(II) 和Mg(II) 的含量。第一次滴定将测量总金属离子含量。第二次滴定为反滴定，加入足够的固体NaF，和Mg-EDTA中的Mg离子沉淀，而释放出EDTA。这些释放出的EDTA，会和再加入已知过量的Zn(II) 离子结合。最后再用Na₂EDTA溶液滴定测量未使用的Zn(II) 离子之含量。根据这两种不同的滴定值，可以得到各个金属离子的单独含量。另外本实验需要使用pH = 10之缓冲溶液和羊毛骆黑T (Erichrome T) 指示剂进行滴定。

个人器材、药品：

实验步骤如下:

        使用塑胶吸管将标准Na₂EDTA溶液填充至滴定管 (10 mL) 内。

滴定一

        使用安全吸球(或吸管唧筒)及吸量管，取2 mL之待测样品溶液到锥形瓶中，然后用塑胶吸管加入3 mL缓冲溶液（pH = 10），再加入一小匙固体指示剂：羊毛骆黑T。可加入约5 mL纯水，彻底摇动锥形瓶内容物，已达混和均匀，此时溶液呈现薰衣草色。用标准Na₂EDTA溶液滴定，直至颜色从薰衣草色变为蓝色，即达滴定终点。记录滴定管读数。确保在整个滴定过程中，都彻底摇动烧瓶中的内容物。滴定完成后，直接进行下一步(沉淀)
实验。

        将固体NaF加入完成第一次滴定后之锥形瓶中，并将内容物充分摇动一分钟。再由另一个吸量管加入2 mL的标准Zn(II) 溶液，并彻底摇动。此时溶液又会回到薰衣草色，继续摇动内容物2-3分钟。

滴定二

        再用标准Na₂EDTA溶液滴定，直到颜色从薰衣草色变为蓝色。记录您的滴定管读数。

有机化合物官能基鉴定

一、  前言

有机化合物是含碳和氢的化合物，亦是地球生命的基础，它们的应用无所不在。它们是药物，香精与香料，油漆，食品，塑料等的主要成分。因其数量庞大，化学家依其反应性质，将特别的原子或原子团称为官能基。它们可为 -C=C- (烯基)、-OH(羟基)、-COOH(羧基)、-CO(羰基)、-CHO(醛基)、

-CONR(醯胺基)等等。官能基亦可看成是分子的特徵。

一般而言，生物体中之有机化合物较为复杂，时常含有多种官能基。由於官能基主导化合物的性质，检测官能基能帮助我们快速了解有机化合物的反应性及应用价值。化学家发展出检测各种官能基的方法，并逐渐简化成为只需使用少许药品以及简单器材即可准确鉴定官能基。

有机化合物官能基之鉴定，是一重要的实验技能。本实验设计先使用已知官能基化合物，进行测试实验，用以学习基本官能基反应，提供7种在医学用药和香料中极有价值的药品。你将利用有机化合物官能基鉴定判断各个分别为何化合物。

二、原理及方法：

测验 1：溶解度及酸硷测试

有机化合物大多为不溶於水中，只有含有酸、硷基团，如 -COOH(羧基)或-NH₂(胺基)之化合物才会较易溶於水溶液中，也可用广用试纸判别其酸、硷性。若无广用试纸判，则可用具硷、酸性的水溶液，检视何者溶解度提高，而判别酸、硷基团。又因简易有机官能基鉴定，反应物都必须是溶液，若不溶於水的化合物则须用有机溶液溶解。

本实验中各试剂均不易溶於水，将直接利用酸、硷性的水溶液检验，会溶於酸性水溶液者，应含硷性基团，如胺基等；会溶於硷性水溶液者，应含酸性基团，如羧基等。若酸、硷水溶液均会溶，则代表他可溶於水，

准备样品：先将小离心管编号(可用标签纸或油性笔)，每样品须编号3管。再将小滴管也编号，每样品只需1支。用小滴管取少量样品，各别放入干净的离心管内。取样品之量如右图，两管很少，一管稍多，约到0.1 mL处。

方法：分别加入两滴酸、硷试剂到少量之离心管。摇动离心管，记录其溶解度。将可溶於水之样品，加入1.0 mL水於较多量样品之离心管内，并溶解样品。不溶於水之样品，则加入1.0 mL乙腈到较多量样品之离心管内，并溶解样品。若有少量样品未溶解，不需特别处理。小滴管可直接放入离心管内。

测验 2：硷性过锰酸钾测试或称作Baeyer测试 (检验碳碳双键)

过锰酸根在酸性溶液中为强氧化剂，可氧化多种有机官能基，专一性不够，不是理想的官能基鉴定方法。但在微硷性中，过锰酸根的氧化性较弱，只能氧化有机官能基中非芳香族的碳碳双键，是常用的测试.

方法：将各化合物滴1滴於陶瓷板孔洞内，再加入1滴硷性KMnO₄溶液。立即观察到过锰酸根离子的颜色消失，此测试将判定为阳性反应。辛烯是此测验之标准样品。硷性过锰酸根的氧化性虽然较弱，但仍可缓慢氧化一级醇类，要注意观察。

测验 3：2,4-DNPH测试 (2,4-二硝基苯肼测试) (检验羰基)

2,4-二硝基苯肼(2,4-dinitrophenylhydrazine)试剂可用於定性检测羰基官能基，可能是由酮或醛而来。它和羰基反应产生黄、橙或红色沉淀物（称为二硝基苯腙），若看到颜色，则为阳性测试。一般状况下，芳香族的羰基化合物，沉淀物较偏红；若是脂肪族，则沉淀物较偏黄。

方法：将各化合物滴1滴於陶瓷板孔洞，再加入1滴2,4-dinitrophenylhydrazine 溶液 (标示为2,4-DNPH)，仔细观察反应并记录。二苯甲酮是此测验之标准样品。DNPH溶液本身为黄色，若要适当的判断实验结果，进行此测验时最好用乙醇做为不反应之对照。有些含羰基化合物和DNPH之反应较慢。陶瓷板反应为阴性者，须用离心管再次进行反应。将阴性化合物滴2-3滴於离心管内，再加2-3滴DNPH，盖上盖子，放入热水浴(~80 °C)中。

测验 4：斐林试剂 (检验醛基)

因酮或醛基都可以和2,4-二硝基苯肼(2,4-dinitrophenylhydrazine)反应，若要区分酮或醛则必须用斐林试剂或多伦试剂。这两种试剂均只会和醛类反应，可有效区分酮、醛。多伦试剂反应的产物之一为漂亮的银镜，但多伦试剂较不稳定，不适合运输，本实验采用斐林试剂，可得红色氧化铜沉淀。

方法：斐林试剂也非很稳定之试剂，一般在实验前是以两种溶剂保存，斐林(A)、斐林(B)。做测试前将斐林(A)及(B)以等体积混和(本实验组提供之试剂为等体积)，再当成试剂。将待测物和试剂放入小离心管中(各2-3滴)，此反应需要加热，可用量杯做容器盛装热水，将小离心管放入热水中，并观察及记录。葡萄糖是此测验之标准样品。只有DNPH测试阳性反应之样品才须做此测验，又因斐林试剂为水相，和乙腈不互混，需将DNPH测试阳性反应之样品，从新取少量之原始样品溶於乙醇中，再进行此反应。

测验 5：硝酸铵铈测试 (CAN测试) (检验醇类)

硝酸铈铵 (ceric ammonium nitrate, 简写为CAN) 亦为强氧化剂，可氧化多种有机官能基，但当与醇类反应时才会形成红色烷氧基铈中间产物，所以可用来检验醇类。但若是酚类反应，产物偏向棕色或黑色，有助於区分酚类和醇类(非绝对)。

方法：将1滴的硝酸铈试剂 (Ce(IV)) 於陶瓷板孔洞，再加1滴的未知化合物 (注意加入的顺序很重要！)。在阳性反应中，混合物的颜色很快就从黄色变橙红色。

此反应需仔细观察，若要适当的判断实验结果，可同时做三组实验，上述实验、空白测验(不放未知物)及标准品(环己醇)实验，进行比较。假如观察到溶液颜色有变化，则溶液中可能有含醇、酚、或酸类等官能基之未知物。环己醇是此测验之标准样品。

测验 6：三氯化铁测试(检验酚类)

三价铁离子只会和酚类形成紫色之错合物，而不会和脂肪族的醇类反应。因而可做为硝酸铵铈测试的进阶实验.

方法：置待测物1滴，於陶瓷板孔洞，再加三氯化铁溶液1滴，然后观察其变化。一般使用苯酚(上面反应式之反应物)为标准物，但苯酚略有腐蚀性，且蒸气压较大，故本实验中用柳酸作为此测验之标准样品。

三、实验器材及药品：

器材及药品均在标为 [有机化合物官能基鉴定] 之器材箱内。

 12孔陶瓷板一个。离心管50个、离心管架一个、塑胶滴管25支、量杯4个、小样品瓶5个(其一标示为T4 斐林)、标签纸一张。

 试剂8种，标示分别为：NaOH、HCl、T2 KMnO₄、T3 DNPH、斐林A、斐林B、T5 CAN、T6 FeCl₃。

 已知标准物5种，为二苯甲酮、葡萄糖、辛烯、环己醇、柳酸。

 未知待测物7种，标示分别为：Unk 1, Unk 2,…Unk 7.

界面活性剂的临界微胞浓度

日常生活所使用的许多清洁用品，如洗发精、洗洁剂，都含有界面活性剂(surfactants)。其中最常用的一种为CH₃(CH₂)₁₁OSO₃Na (SDS，sodium n-dodecyl sulfate)，其分子量为 288.37。在低浓度时，界面活性剂的水溶液中含有溶解而且彼此独立的 SDS 分子单体。如果将浓度逐渐增加，超过某一特定浓度，此时SDS单体的数量不变，但溶液中会有SDS分子团聚物(aggregates)开始形成，这种团聚物称为微胞(micelles)。这些微胞才是帮助去除污垢之物质。微胞开始形成的浓度称为临界微胞浓度(Critical Micelle Concentration, CMC)。当界面活性剂是自由的单体分子或是形成微胞，它们的导电系数不同。在这个实验中，你将测量数个不同浓度的SDS的导电度，并以决定SDS的临界微胞浓度。

a. 本实验提供给你50 mM的SDS水溶液50 mL。你需要配制数个不同浓度 (最大到 30 mM) 的SDS水溶液，并测量其导电度 (s，单位为 mS cm^-1)。你需自行决定配制多少个不同浓度的SDS溶液，以及各别浓度为何。记录在数据表内。在这个实验中，假设体积是可加成的。

b.实验数据需作图，并用线性回归，找出界面活性剂单体分子和微胞的导电系数线，再判断临界微胞浓度(CMC)。

注意事项：

(a)  如果太用力摇晃SDS溶液，会很容易产生泡沫。

(b)  进行导电度测量时，塑胶量杯内必须至少含有8 mL的溶液，导电测量仪才能正常运作。

(c)  导电度计在使用前须先校正。

药品：(器材箱内)

• 50 mM SDS (50 mL)
• 标准导电液：1413 μS/cm (10 mL

器材：

• 导电度计1支（不含在器材箱内, 购买1支6000元, 分别购买或租借）
• 烧杯一个，装蒸馏水供实验用（实验桌上, 不含在器材箱内）
• 滴管3支
  

以下均在器材箱内

• 针筒 1 mL、5 mL各2支
• 量杯15个
• 油性笔1支
  

他

化学反应动力学及同位素效应

了解化学反应之机制可促进合成之进展。探测反应机制最强而有力的工具之一为研究反应动力学，因为反应机制决定反应速率如何依反应条件之变化而改变。第二种强而有力的工具为研究同位素取代之分子。虽然同位素间具有相似的反应性，但其反应速率仍有些微之差异，此差异和原子核质量有关。在本实验中，你将同时使用动力学与同位素效应，以找出丙酮在酸性水溶液中碘化之反应机制：

此反应的速率定律式为

Rate＝k [acetone]^m [I₃‾]ⁿ [H⁺]^p

你将作实验来判断上式中，反应速率常数 k 和反应级数 m、n、p (均为整数)。
你也须比较 (CH₃)₂CO和Acetone-d₆之反应速率以决定同位素效应 (k_H/k_D)。Acetone-d₆系将 (CH₃)₂CO之 6 个氢(¹H)置换成氘(²H, D)。根据这些数据，你将可推测本反应之机制。

鉴定未知无机样品


预备实验的目的是为了让学生熟悉点滴测试，以及使用简单的电解装置。

塑胶袋中有12个未知样品，装在粉红色盖子之小试剂瓶内，各装有单一种溶於水的纯化合物。所有未知样品都以3位数码编号。每个试剂瓶约有1.5 mL。未知溶液的浓度范围为0.05到1.0 M。

未知样品如下:

器材表

试剂表 (塑胶袋中，装在蓝色盖子之小试剂瓶内)

电解碘化钾溶液实验步骤:

1.  用一细长条的滤纸、卫生纸 (0.3 cm x 3 cm)、或细线连接托盘上两个相邻的空格，使之成为一个盐桥。

2.  滴约8滴的KI溶液到长滤纸上。

3.  设置简单的电解装置。将红色夹子上的铂丝作为阳极（”+” 极），而将黑色夹子上的金线作为阴极（”—“ 极）。

4.  用手掌握住电池盒，再用拇指和食指拿住电极，两手各一，轻轻地将两个电极的一小部份放置在的盐桥的两端。

5.  很快就会有黄褐色痕迹出现在正电极附近和气泡出现在负极上。电解几秒钟后，取出电极，将它们放在桌子上。请注意：不要让两个电极接触，以防止短路。

6.  滴1滴酚酞指示剂（PP）到盐桥两端的两个小格中。其中一个小格会变成粉红色。在另一小格中，再滴一滴淀粉溶液。该溶液变成蓝色，甚至是蓝黑色。

由於水分子的还原,使得酚酞显示粉红色。另一边在阳极附近，I‾ 被氧化成碘分子 (或I₃‾)，使淀粉溶液变成蓝色或蓝黑色。

7.  为了简单起见，也可以只用一滴溶液，不用盐桥电解。例如，滴下1滴KI溶液在托盘上，并把两个电极（尽可能靠近，但不接触）到放到电解溶液中。你可以看到I₂ 沉积在阳极，若加入淀粉溶液则可看到蓝色。

实作问题：
1. 利用提供的四种试剂和未知样品相互反应及简易的电解装置鉴定未知样品，并将你的答案 (3位数编号) 写在答案纸的空格中。

2. 在这个实验里，你做了一系列的测验鉴定(或确认)未知物。写出其化学反应式。

    A. 写出能够帮助你确认ZnCl₂未知样品的电解反应式。

    B. 写出一个如何清除电极上Zn沉积物的反应式 (限於使用本实验所提供的材料)。

无机盐类之认识与鉴定

一、  前言

点滴实验是一种化学反应测试，此种测试是简单而有效的技术，只用一滴或几滴化学溶液，即可在任何不吸水的表面上进行，不需使用先进的仪器。点滴实验一般都是利用元素或化合物和试剂的反应，而产生颜色上之变化或生成沉淀物等的特徵加以识别。

   本实验因用到许多不常用之离子，因而先提供纯物质让学生先从实验中学习，再鉴定相同但为混和合离子之未知溶液。

二、实验说明：

本实验有5瓶未知溶液，含以下10个化合物。每个未知溶液有两个盐类 (每种盐类都用到，并且每个盐类只用一次)。

AgNO₃、Al₂(SO₄)₃、Ba(NO₃)₂、Fe(NO₃)₃、KI、

KIO₃、Na₂CO₃、Na₂SO₃、MgCl₂、NH₄NO₃

另提供HNO₃、NaOH溶液和上面10种化合物的个别水溶液。

用已护贝之白、黑色纸卡当成反应容器，只需先滴一滴药品，再滴另一物质一滴，即可观察两物质的反应。滴第二物质时，切忌不要太靠近第一滴药品，以避免污染滴瓶内之药品。

鉴定未知溶液中的盐类，并在答案卷上写出每个未知溶液中，含哪两个盐类。每个盐类都至少要写出二个和其他物质(试剂)反应的平衡离子反应式，其中至少要有一个反应必须可让你判断未知物。

实验全部做完，确定未知溶液后再填写答案卷。

附有四张实验记录表，可用来记录你的实验结果。此记录表不计分，只帮助你做实验。

三、实验器材及药品：

器材及药品均在标为 [无机盐类之认识与鉴定] 之器材箱内。共17瓶滴瓶，白、黑色纸卡各一。

学生必须具有以下的基本概念与技术：

• 估计实验的误差，使用有效数字
  • 原子核，同位素，放射性衰变和核反应（α，β，γ）
  • 类氢原子的量子数(n, l, m)和原子轨域(s, p, d)
  • 洪德规则，包立不相容原理
  • 主族和第一列过渡金属原子及其离子的电子组态
  • 周期表及其性质之趋势(电负度、电子亲和力、游离能、原子和离子的大小、熔点，金属性、反应性)
  • 键结类型（共价键，离子键，金属键），分子间作用力与其物性的关系
  • 分子结构和简单的VSEPR理论（最多四对电子）
  • 平衡反应，实验式，莫耳的概念和亚佛加厥常数，化学计量计算，密度，不同浓度单位之计算
  • 化学平衡，勒沙特列原理，平衡常数：以浓度、压力、莫耳分数的方式表达
  • 阿瑞尼斯，布伦斯特酸硷理论，pH值，水的自身解离，酸硷反应的平衡常数，弱酸性溶液中的pH值，很稀的溶液、简单的缓冲溶液、以及盐类的水解溶液的pH值，
  • 溶解度常数和溶解度
  • 错合反应，配位数的定义，错合物的形成常数

• 电解，法拉第定律
• 基础电化学：电动势，耐恩斯特方程
• 化学反应的速率，基本反应，影响反应速率的因素，均相和非均相反应之反应速率定率式，速率常数，反应级数，反应能量分布，活化能，催化反应，以热力学和动力学上之变化，讨论催化剂的影响
• 能、热和功，焓(enthalpy)和能量(energy)，热含量，赫斯定律，标准生成焓，溶液，水合能(溶合能)，和键能
• 熵(entropy)和吉布斯能量(Gibb’s energy)的定义和概念，热力学第二定律，自发变化的方向
• 理想气体定律，分压
• 直接和间接(反滴定法)滴定法的原理

• 酸硷定量法：酸硷滴定的滴定曲线，指示剂的选择及其颜色变化
• 氧化还原滴定 (KMnO₄和碘滴定）
• 简单的错合和沉淀滴定
• 无机定性分析的基本原理，对指定的离子的认识，焰色试验
• 比尔定律