簡易點滴法辨識普通化合物之溶解度大小與顏色

(1)

簡~點滴法辨識普通化合物之

溶解皮大.J 、與顏色

理學院化學菜

周治霉

李培華

摘要

利用點滴法(卸的切的) ，將實驗室中常見之 13 種試劑滴在白紙上，藉其彼此間之反應形成有顏色的沉澱，而來辨別化合物之顏色及化合物在水中溶解度的大小。本實驗之設計，除了針對目前高中化學課本第十章有關溶解度定性討論之部份無良好適當之實驗外，另一特色則為本實驗所使用之器材簡單(白紙與滴瓶〉，操作容易(不須在特定寶驗室中進行) ，節省時閱(約 10 分鐘可完成) ，節省藥品(只需數滴) ，同時教師亦可在課堂上示範撕乍或將結果利用投影機投射在牆壁或銀幕上，以利教學。

說明

隨著科學的長足進步，儀器分析的發展更是日新月異，但是由於精密儀器之價格昂貴，保養不易，使其在教學上很難普及，﹒所以傳統的定性分析法，在現階設中學化學的課程中，甚至大學化學之教學上，仍不失其重要性。在中學化學課程裹，對於普通化合物之顏色及其在水中溶解度大小的辨認是必要的，考試常以此為命題對象。在高中化學課本第十章特別列出「普通化合樹在水中之溶解度表」來〈表 1

)

，但是一般學生在學習此一與唔，除了死背之外，別無他法，而實驗課本中有關之實驗的過程零亂無章，很難獲得明確而概括之印象，這可能是導致學生學習興趣低落的重要因素。綜觀目前各種實驗課本中有關溶解度方面的實驗計有「溶液中離子間之反應 J r定性分析之設計 J r第二行金屬化合物之溶解度J

r

Ag+

,

Pb++

,

HgT

等之分析 J 及「未知溶液中陰離子之分析J 2 共五個，實

驗內容均摘自大一普化實驗 3 或大二定性分析實驗課本 4 不但內容零亂，且操作時間過長 C 10 小時) ，使用藥晶太多。針對以上缺點，.本實驗之設計乃利用最少的器材(滴瓶及自紙) '.及最少的藥品，在極鍾的時間內，以一統整之實驗，同時達到確知化合物溶解度之大小及辨認其顏色之目的，而且本實驗之操作不三實在設備良好之化學實驗室中進行，學生可攜帶實驗器材與試齊原!教室中，在自己(1'﹒課桌上，即可各自動手操作。同時教師也可利用投影機，一面示範撮作，一面將結果投射

(2)

師大學報第二十七期在牆壁或銀幕上，以使理論與實驗相配合 o

陰離子

腸離子

全部 _{鹼金屬離子} 生成化合物之溶解度可溶全部全部硝酸根離子 C

NOã)

醋酸根離子 cæ

_3α

:xr) 氯離子 (Cl-)\ 1臭離子 C

Br-) }

碘離離子(

r)J

硫酸根離子'C

SOi)

Li

+,Na

+，K九 Rb+

,

Cs+

,

Fr+

氫離子， H\αq)

,

按離子 CNH

4 )

全部全部 Ag+， Pb 卦， Hg

₂

肘_{， Cu+} 可溶可溶可溶可辯溶解度小全部他種陽離子

Ba

2+,

Sr 蚱，

Pb

2+

可溶溶解度小可溶可滄硫離子(

S2-)

全部他種陽離子

鹼金屬離子， W( 呵，

NHt

,

Be

2+，品短2+，

Ca

2+

,

Sr

2+,

Ba2+

,

全部他種陽離子磷酸根離子〈政)r)

)

碳酸根離子 (Cor)

}

亞硫酸根離子(

SO

~-)1

鹼金屬離子，

H+

(aq)

,

NHt

,

Sr

2

₊

,

_Ba

2十全部他種陽離子

鹼金屬離子

，

W

(aq)

,NHt

小一溶

度一

解一

溶一可

氫氧根離子 COH-)

小一溶

度一

解一

溶一可

全部他種陽離子溶解度小表 1 化合物在水中之溶解度

實驗

l 名稱:點滴法辨識普通化合物之辯解度大小與顏色。 Z 目的:藉有色況澱之形成來確認化合物之滄解度大小及顏色。

3. 器材

8 開白紙一張， 15ml 之滴瓶 .13 個。

4 試劑

H

₃

P0

₄

，

_{(NH 4) 2'S}

,

NaBr

,

KI

,

Pb

(α13α)())2 ， AgN0 3 ，

Hg

₂

(NO

_a

)昌， ZnS04

,

M

gC

12. ,

Ba(OH)2

,

sbCla

,

K

2Cr04

N

_a

2 ∞3 ，除了(

NH

4 ) 2

S 是購買來溶液之 10% 之稀釋水溶液外，其餘各試

‘劑均為 O~lM 之水溶液(教師先行配製〉。 E 步驟:

(3)

(1)將試劑分別編號碼 C 1 至 13 號〉如下:

5

6 KI

Mg

C1

₂

13 K

2

CrO

4 但)將 8 閱白紙艇橫各畫 14 行，共 196 樁，編轍日下:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11 12 131

1 1-1

1-3

2

一

3 3-1

【.-一

4

且

5

r 一

6 6-7

嚕一

7 7-6

8

"

9

9崎 9 "

20

11 ..

12 -

.

13

1

3-

13

一一~一 (3)將試劑 1

,

CNH

4

)2S

，由縱行緝號 1 ，沿橫行編號 1 至 13 的方樁，由左而右各滴一滴，將試劑 2 ，恥的 4 由縱行騙號 2 ，沿橫行騙蟻 1 至 13 的方樁，由左而右各滴一滴，依次類推，將緝號 3 至 13 之各種試劑，沿橫行由左而右各滴一滴在方梅內。再將試劑 1

,

CNH

_{4 )2}

S

，由橫行編號 1 ，沿縱行編號 1 至 13 的方格，由上而下各滴一漓，將試劑 2 ， H

₃

P0

₄

'由積行騙號 2 沼縱行編臨 1 至 13 的方樁，由上而下各滴一滴，依次類推，將編號 3 至 13 之各種試劑，沿縱行由上而下各滴一滴在11 格內。如此每一方格內都有兩滴試劑，然後觀察其變化，在滴下試劑時，注意滴管之尖端不要與紙上已有之試劑接觸。

(4)

師大學報第二十七期任)操作完畢後，將形成沉澱之顏色及其化學式續在另一張相同方格紙之相當的格內。 a 結果: (1)沈搬之顏色與仕澤式如表 2 0

(2)(

8-6). 及 (6-8) 之白色 AgCl 莎白殼轉變為紫色，

(

7 - 8

)及

(8-7

)之Ag OH 沉澱轉變為福色:

Ag+ +

Cl- 一一-AgCl 白色

_{AgCI 一一一 Ag+ 互C1}

光 1

₂

_{Ag 星紫色}

Ag+ + OH-

--'--AgOH 白色 2AgOH 一一--Ag

₂

0個20 Ag正連福色

(劫 (3-2) ， (2-3) 及 C

3 -12)

,

(12 - 3

)二試劑一接觸立即產生氣泡冒出:

(3-2)

,

(2 -3)

2H 3P04

+3Na2α)3 一一-2Na3

R)

4+ 3

C0

_2+3H20

(3-12)

, (

12-3)

2HCI + Na

Z

C0 3-

2NaCl +C0 2 + H 20

因為在配 S bC 1

₃

溶液時，必須加入HCl 才能使 SbC1

₃

溶解。討論 l

l

表

1

的目的是在表示

(1)

H\NH1 及鹼金屬陽離子與所有陰離子所形成之化合物均可溶於水。 (2)N0

₃

_及

CH

₃

COO- 與所有陽離子所形成之化合物均可溶於水。

(3)Cl-

,

Br- 及 r 只與少數陽離子如 Ag\Pb針，

Cu+

,

Hg~+ 形成沉澱外，與其他陽離子所形成之化合物均可溶於水。

(4)SOr 只與少數陽離子如 sr 肘， B a:針， pó2+形成沉澱而與其他陽離子 1所形

成之化合物均可溶於水。

的 S Z-只與少數陽離子如 H九NH1 '鹼金屬陽離子及鹼土金屬陽離子形成可溶

性的化合物外與其他陽離子均形成沉澱。 (6)OH 一只與少數陽離子如 H九 NH1.' 鹼金屬陽離子，

Sr

2+ 及 Ba 2+ 形成可治性的化合物外，與其他陽離子均形成沉澱 c

(1)

R)~~ ，∞~-

,

SO~- 只與少數踢離子如甘， NH1 及鹼金屬陽離子形成可講

性的化合物。 Z 本實驗試劑之取樣原則為涵蓋表 1 中之各種離子，並以實驗室中常見之試劑為選取對象。

(I

_{)H 3P0 4}

,

(NH 4 )2S

,

NaBr ，間， Pb(CH

3 Cα))

2 ,

Hg 2

(ID

3 )2 之取

樣代哀了表 1 上之全部可溶解 ~H\NH1 '鹼金屬陽離子及 NOã ，

CH 3

COO-。鹼金屬陽離子中除 Na+ ，及 K+ 常見之外，其餘 Li

+,

Rb+

,

cs

+之化合物在實驗室中均不易找到。

(2)MgC1 2

,

KBr

,

KI

,

(NH 4)2S

,

Ba(OH)2 之取樣，分別代表了表 1 之

Cl-

,

Br-

,

1 -,

g)~ ，玄， OH- 這些陰離子。

(5)

(3)H 3P0 4

J N a 2 ∞ z 之取樣代表了表 1 中之 PO~-

,

CO~-

,

SO~- ，而 SO~- 在

普遍實驗室中較少見。

(4)

Ag

NO 3

,

_{Pb(CH 3 COO) 2}

,

Hg 2 (NO

3)2 之取樣代表了表 1 中可與 Cl 一，

Br-

,

1 一生成況澱之 Ag+ ， Pb 肘， HgT ， cu+ ，而 CU+ 在水中不安定，所以

在實驗中無 CU+ 之化合物 o

(5)MgC1 29

Ba(OH)2 之取樣代表了表 1 中可與 S2- 生成沉澱之鹼土族;且 Ba 2+她 2+ 之取樣亦同時可使同學分辨出 S04 可與 Ca

2+,

Sr 川、Ba 2+，生成沉澱，而不與 Be

2+

,

Mg 2+生成沉澱;而且 OH- 不與 Sr 肘， Ba 2+生成沉澱，甜可與 Be2_+，

_{Mg 2+}

_,

_Ca2_{+ 生成沉澱。} (6)而表 1 上常有所謂「其他陽離子」出現，其他陽離子種類太多，無法一一表示，所以除了以 Na+ ， K+ 代表鹼金屬， Ba 肘， Mg2_{+ 代表鹼土金屬外，並另取}

ZnS04

,

_{SbC1 3}

，以 Zn抖， S b3_{+ 分別代表過渡金屬與網狀元素之陽離子 o}

(7)選取比 Cr04 是因為 CrO~ 常與金屬陽離子生成有顏色之沉轍，而這些化合物

常見於課本中。' a 一種陰離子與一般常見之陽離子所形成之化合物，其溶解度的大小，可由表 3 得知，如 S- 之化合物由縱行騙揖 1 之 C(NH

₄

)2S) 由左向右沿橫行編缺 1 至 13 可看出各種硫化物之滄解度。而陽離子亦然，是從上向下看，如 Ag+ 之化合物，由橫行編輯 8 之( AgN0

₃

) 由上向下沿縱行騙揖 1 至 13 可看出各種銀化合物之溶解度來。

參考資料

l 各種高級中學化學課本(下冊)。 Z 各種高級中學化學實驗課本(下冊〉。 1 董有蘭、蘇展政，普通化學實驗，

141-144

,

157 -162

(民國六十六年).

4. Alfred B. .

Garre七七，

Semim:Lcro

Quali 七a七 ive

Ana

lysiS

,

27-128

(6)

.耍一甜頭之顏色且{t.!l>式

昀鍾 _于

NH.,+, H+ 做金筍踴躍于 Ag+.Pb 2+,Hgi+,Cu+ 其他悶躍于

Li +Na -tK+Rb+Cs +Fr + iI. 抖 .Mg2+.Ca 2 + I 5r 2 + .Ba 2+

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 !1 12 13

(NH, )zS H3'PO ... NazCO" NaBr KI MgCi z j 制OH)z Agl'\O" Hgz(NO, )2 Pb(CH,COü)2 ZnSO" SbCt, :\;J'Cr04

1 認 _!黑腎、自經

S2- _(NH_,),_S AgzS HgzS PbS ZnS Sb ZS3

PO,,3- 2 自 E這 l1 自自自

H"PO" Mg,(PO, )2 Ba 3(PO...)Z Ag.ðPO .. (Hg 2 ):(PO, )21 Pb 3 (PO...)z Zn 3 (PO..)z SbPO,

C032

-3 自自乳白自自自自

S03 2 - NazC0 3 MgCO, BaC03 Ag ZC03 HgzC0 3 PbCO, Zn 口)， _{Sb Z0 3}

且主 4 鼓自 w 自自 Ci 一 NaBr AgBr HgzBrz PbBrz 5 設 E是橙紅鼓 Br KI Agl Hgzi z Pb12 6 自自自自(f-S噴〉自自

I MgCt2 Mg,(PO,)z MgCO" Mg(OH)z AgCI HgzCi z PbCl2 tl

7 自自自自(詩1i) 灰白自自自

CH Ba(OH)z Ba,,(PO..)z BaC03 Mg(OH)2 Agzl) HgzO Pb(OH) 2 BaSO" Sb 20S

8 限直是級乳自 a 白宮 _{設 w}

自(報潔〕自(為了書) _自(fY$) _{n t:、}

AgNO, AgzS Ag3 PO", Agz口_)， _AgBr

AgI AgCI Ag,O AgCI! Af-_,CrO"

N03日 9 !t.l 自自 Hg 立zB自r, 種証自灰白自

HR.'C扭

rO, 于 Hgll(N03 )z HgzS (Hgz) ,(PO.), Hg ，α) ， Hg z I 2 HgzClz HgzO HgzCfz 4 10 聽自自自 PLH bd Iz 自 Pb(自oH)z 自自 _,j'i

CH,COO- Pb(CH,COO), PbS Pb, (PO,)Z PbCü, PbBr, PbCl z PbSO. PbCl 2 P1CrO.,

→斗-自自

11 自自

Zn自

CO,

SO,= ZnSO" ZnS Zn3(PO")Z BaSO .. PqSO ... ZnCr 刊，

?可﹒- - •

自Ci" ii?) 自

12 橙自自白 .自

其他 SbCl, SbzS" SbPO, SbZ0 3 Sb Z0 3 AgO HgzCf z PbClz Sb. (CrU

F主躍于 13 :a 位藍橙交位且有橙

KzCrO ... BaCrO" AgzCtJt HgzCrO ... PbCrO" ZnCrQ ... Sb2(CrO, ),1

(7)

~.占;.--To Recognize the Solubility and Color of Common

Ch

emicals by Spot Tests

Chyh-

Ch

yun Chou and Pei-Hua

Le

e

Depar臨時的 of αlemÌS釘y

College of Sciences

Abstract

By a spot test-dropping thirteen reagents generally available in laboratory on

whlte paper separately

,

the different color of precipìtates

w訟 be

observed through

each other's reaction.

百1Ís

experiment is proper for the

qualita位ve