實驗決賽
題目卷(1)
定性分析實驗
(30 分)
實驗(一)(15 分)：
有五個標誌為1～5 的燒瓶，每個燒瓶各為一種硝酸鹽，然而可 能為Ag(NO3)、Mg(NO3)2、Ca(NO3)2、Ba(NO3)2、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、
Pb(NO3)2、Al(NO3)3這八種硝酸鹽的其中五種。已知這五種硝酸鹽溶 液濃度為0.1 mol⋅L-1。 請使用實驗所提供的試劑與上述五種溶液進行反應，且在答案卷 填寫標誌1～5 燒瓶中的金屬陽離子。並詳細記錄鑒定推論的流程與 相關的反應方程式，並註明主要現象，否則不予計分。（在答案卷上， 應該利用符號”↓”來表示一個沈澱的存在），例如。Mn2+ + S2- → MnS↓ (黑色)。 實驗(二)(15 分)： 有一澄清混合溶液，已知溶液中含有Ba2+、Co2+、Pb2+、Fe3+四種 金屬陽離子，其離子濃度分別為0.01、0.05、0.01、0.01 mol⋅L-1。 請使用實驗所提供的試劑，試著將此四種金屬陽離子分離，並在 實驗桌上留下最後的沈澱物，並註出沉澱物名稱（沈澱物必須為可判 斷的依據，如顏色的不同）。且在答案卷上詳細記錄分離流程與相關 的反應方程式，並註明主要現象，否則不予計分（在試題紙上，應該 利用符號”↓”來表示一個沈澱的存在）。
定量分析實驗
實驗(三)(60 分)： 在高中化學競賽的當天，有一助教不小心將NaCl加入已經配好並 含有Ba2+、Fe2+、Fe3+、Cl-混合溶液中。 請使用實驗所提供的試劑，試著自行設計實驗，將此四種離子在 溶液中的離子濃度mol⋅L-1測定出來，並在試題紙上詳細記錄實驗的過 程與相關的反應方程式，以及其離子濃度的計算方法，否則不予計分。實驗決賽 解析
定性分析
(一)Ag(NO3)、Mg(NO3)2、Ca(NO3)2
Ba(NO3)2、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2 Cl -
AgCl↓(白色), PbCl2↓(白色)
Pb(NO3)2、Al(NO3)3
Ag(NO3)、 Pb(NO3)2 CrO4 2-
Ag2CrO4↓(磚紅色), PbCrO4↓(黃色)
Mg(NO3)2、Ca(NO3)2、Ba(NO3)2
Cu(NO3)2、Zn(NO3)2 、Al(NO3)3 SO4
CaSO4↓(白色), BaSO4↓(白色)
Ca(NO3)2、Ba(NO3)2 CrO42- BaCrO4↓(黃色)
Mg(NO3)2、Cu(NO3)2 Mg(OH)2↓(白色), Cu(OH)2↓(天藍色)
Zn(NO3)2 、Al(NO3)3 OH- Zn(OH)2↓(白色), Al(OH)3↓(白色)
Mg(OH)2、Zn(OH)2、Al(OH)3 過量OH -
Mg(OH)2↓(白色)
而Zn(OH)2、Al(OH)3會溶解
Zn(NO3)2 、Al(NO3)3 過量NH3 Al(OH)3↓(白色), Zn(NH3)4 2+
定性分析
(二)HCl or KI (提供固體)
Ba2+, Pb2+, Co2+, Fe3+ PbCl2 (white) or PbI2 (yellow)
各 0.1M H2SO4 BaSO4 (white) 控制濃度 NaOH NaOH 提供1M 自行稀釋成 0.5M or other
Fe(OH)3 (red) Co(OH)2 (blue or green)
*或是加NaOH直到Co(OH)2剛產生為滴定終點，可分離Fe3+
*過濾完 Fe(OH)3後，加入極少量NaOH 即可產生藍綠色沉澱，過量 NaOH 或放
置過久都可能會變棕色。 *提供 Ksp 表供實驗參考。
實驗決賽 解析
定量分析
(三) [Fe2+] =0.15M [Fe3+] = 0.1M [Ba2+] =0.05M [Cl-] = 0.7M (1) Fe2+, Fe3+定量 [Fe2+]定量 0.15M a. 取 25 毫升混合溶液加入與 5 滴 DPS + H3PO4指示劑 b. 以重鉻酸鉀標準溶液滴定至溶液呈現紫紅色溶液 B，即終點到達。 c. 所得數據計算[Fe2+]1 O 7H 2Cr 6Fe 14H 6Fe O Cr 2- 2 3 3 2 7 2 + + ⇔ + + + + + + [Fe3+]定量- 總鐵量-[Fe2+] =0.1M a. 取 25 毫升混合溶液加入 TiCl3直到溶液黃色剛好消失為止 Fe3++ Ti3+→Fe2+ + Ti4+ b. 加入 5 滴 DPS + H3PO4指示劑 c. 以重鉻酸鉀標準溶液滴定至溶液呈現紫紅色溶液，即終點到達。 d. 所得數據計算總體量[Fe2+]2 e. 求得[Fe3+] O 7H 2Cr 6Fe 14H 6Fe O Cr 2- 2 3 3 2 7 2 + + ⇔ + + + + + + (2) Ba2+定量 0.05M [Ba2+]定量 a. 取 25 毫升混合溶液加入 0.1M K2CrO4，直到BaCrO4完全沈澱，並 過濾洗滌。 Cr2O72- +2OH- → 2CrO4 2- +H2O Ba2+ + CrO4 2 -→ BaCrO4(s) b. 把上述沈澱物溶於 100ml 1M 的 HCl 中 c. 加入 5 滴 DPS + H3PO4指示劑，溶液呈現紫色 d. 以[Fe2+]標準溶液滴定至溶液呈現綠色溶液，即終點到達 CrO4 2 - + 3Fe2+ → Cr3+ + 3Fe3+a. 取 25 毫升混合溶液加入 1M NaOH沈澱分離Fe2+、Fe3+，收集其濾液， 並稀釋至100ml，稱濾液A。 Fe2+ +OH- →Fe(OH)2 Fe3+ +OH- →Fe(OH)3 b. 上述濾液取 25 毫升加入過量的 AgNO3，並將AgCl 沈澱過濾，收集 其濾液(濾液 B)。 Ag+ 1 +Cl- → AgCl (s) c. 加入 5 滴 1M Fe(NO3)3指示劑於濾液B 中 d. 以[KSCN]標準溶液反滴定過量的Ag+至溶液呈現暗紅色，即終點到 達。因為溶液含有Fe3+，過量的SCN-會與Fe3+產生FeSCN2+紅色錯合 物可指示終點的到達。 Ag+2+ SCN- → AgSCN(s) Fe3+ +SCN- → FeSCN2+ [Ag+] 1 - [Ag+] 2= [Cl-] e. 所得數據計算[Cl-] *提供週期表供實驗參考。
