首頁 ﹥ 商品介紹 > 高中資優班化學實驗挑戰 > 無機鹽類鑑定實驗

鑑定未知無機樣品


預備實驗的目的是為了讓學生熟悉點滴測試，以及使用簡單的電解裝置。

塑膠袋中有12個未知樣品，裝在粉紅色蓋子之小試劑瓶內，各裝有單一種溶於水的純化合物。所有未知樣品都以3位數碼編號。每個試劑瓶約有1.5 mL。未知溶液的濃度範圍為0.05到1.0 M。

未知樣品如下:

器材表

試劑表 (塑膠袋中，裝在藍色蓋子之小試劑瓶內)

電解碘化鉀溶液實驗步驟:

1.  用一細長條的濾紙、衛生紙 (0.3 cm x 3 cm)、或細線連接托盤上兩個相鄰的空格，使之成為一個鹽橋。

2.  滴約8滴的KI溶液到長濾紙上。

3.  設置簡單的電解裝置。將紅色夾子上的鉑絲作為陽極（”+” 極），而將黑色夾子上的金線作為陰極（”—“ 極）。

4.  用手掌握住電池盒，再用拇指和食指拿住電極，兩手各一，輕輕地將兩個電極的一小部份放置在的鹽橋的兩端。

5.  很快就會有黃褐色痕跡出現在正電極附近和氣泡出現在負極上。電解幾秒鐘後，取出電極，將它們放在桌子上。請注意：不要讓兩個電極接觸，以防止短路。

6.  滴1滴酚酞指示劑（PP）到鹽橋兩端的兩個小格中。其中一個小格會變成粉紅色。在另一小格中，再滴一滴澱粉溶液。該溶液變成藍色，甚至是藍黑色。

由於水分子的還原,使得酚酞顯示粉紅色。另一邊在陽極附近，I‾ 被氧化成碘分子 (或I₃‾)，使澱粉溶液變成藍色或藍黑色。

7.  為了簡單起見，也可以只用一滴溶液，不用鹽橋電解。例如，滴下1滴KI溶液在托盤上，並把兩個電極（盡可能靠近，但不接觸）到放到電解溶液中。你可以看到I₂ 沉積在陽極，若加入澱粉溶液則可看到藍色。

實作問題：
1. 利用提供的四種試劑和未知樣品相互反應及簡易的電解裝置鑑定未知樣品，並將你的答案 (3位數編號) 寫在答案紙的空格中。

2. 在這個實驗裡，你做了一系列的測驗鑑定(或確認)未知物。寫出其化學反應式。

    A. 寫出能夠幫助你確認ZnCl₂未知樣品的電解反應式。

    B. 寫出一個如何清除電極上Zn沉積物的反應式 (限於使用本實驗所提供的材料)。

無機鹽類之認識與鑑定

一、  前言

點滴實驗是一種化學反應測試，此種測試是簡單而有效的技術，只用一滴或幾滴化學溶液，即可在任何不吸水的表面上進行，不需使用先進的儀器。點滴實驗一般都是利用元素或化合物和試劑的反應，而產生顏色上之變化或生成沉澱物等的特徵加以識別。

   本實驗因用到許多不常用之離子，因而先提供純物質讓學生先從實驗中學習，再鑑定相同但為混和合離子之未知溶液。

二、實驗說明：

本實驗有5瓶未知溶液，含以下10個化合物。每個未知溶液有兩個鹽類 (每種鹽類都用到，並且每個鹽類只用一次)。

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種化合物的個別水溶液。

用已護貝之白、黑色紙卡當成反應容器，只需先滴一滴藥品，再滴另一物質一滴，即可觀察兩物質的反應。滴第二物質時，切忌不要太靠近第一滴藥品，以避免汙染滴瓶內之藥品。

鑑定未知溶液中的鹽類，並在答案卷上寫出每個未知溶液中，含哪兩個鹽類。每個鹽類都至少要寫出二個和其他物質(試劑)反應的平衡離子反應式，其中至少要有一個反應必須可讓你判斷未知物。

實驗全部做完，確定未知溶液後再填寫答案卷。

附有四張實驗記錄表，可用來記錄你的實驗結果。此記錄表不計分，只幫助你做實驗。

三、實驗器材及藥品：

器材及藥品均在標為 [無機鹽類之認識與鑑定] 之器材箱內。共17瓶滴瓶，白、黑色紙卡各一。

學生必須具有以下的基本概念與技術：

• 估計實驗的誤差，使用有效數字
  • 原子核，同位素，放射性衰變和核反應（α，β，γ）
  • 類氫原子的量子數(n, l, m)和原子軌域(s, p, d)
  • 洪德規則，包立不相容原理
  • 主族和第一列過渡金屬原子及其離子的電子組態
  • 週期表及其性質之趨勢(電負度、電子親和力、游離能、原子和離子的大小、熔點，金屬性、反應性)
  • 鍵結類型（共價鍵，離子鍵，金屬鍵），分子間作用力與其物性的關係
  • 分子結構和簡單的VSEPR理論（最多四對電子）
  • 平衡反應，實驗式，莫耳的概念和亞佛加厥常數，化學計量計算，密度，不同濃度單位之計算
  • 化學平衡，勒沙特列原理，平衡常數：以濃度、壓力、莫耳分數的方式表達
  • 阿瑞尼斯，布倫斯特酸鹼理論，pH值，水的自身解離，酸鹼反應的平衡常數，弱酸性溶液中的pH值，很稀的溶液、簡單的緩衝溶液、以及鹽類的水解溶液的pH值，
  • 溶解度常數和溶解度
  • 錯合反應，配位數的定義，錯合物的形成常數

• 電解，法拉第定律
• 基礎電化學：電動勢，耐恩斯特方程
• 化學反應的速率，基本反應，影響反應速率的因素，均相和非均相反應之反應速率定率式，速率常數，反應級數，反應能量分佈，活化能，催化反應，以熱力學和動力學上之變化，討論催化劑的影響
• 能、熱和功，焓(enthalpy)和能量(energy)，熱含量，赫斯定律，標準生成焓，溶液，水合能(溶合能)，和鍵能
• 熵(entropy)和吉布斯能量(Gibb’s energy)的定義和概念，熱力學第二定律，自發變化的方向
• 理想氣體定律，分壓
• 直接和間接(反滴定法)滴定法的原理

• 酸鹼定量法：酸鹼滴定的滴定曲線，指示劑的選擇及其顏色變化
• 氧化還原滴定 (KMnO₄和碘滴定）
• 簡單的錯合和沉澱滴定
• 無機定性分析的基本原理，對指定的離子的認識，焰色試驗
• 比爾定律