師大附中 九十八學年度 實驗能力競賽 化學科第二階段試題
班級___________ 姓名_____________ 化學是一門實驗的科學，經由親手操作、實際體驗，你會感受到化學之美， 今天歡迎你來到這化學的殿堂，接受挑戰，希望離去時是滿載而歸。 今日主題有三個實驗，時間是3 小時，自下午 1 時 10 分至 4 時 10 分。總分 100 分。 實驗一、利用試劑互相反應來確定各試管中的鹽類。 實驗二、利用滴定法來求出鹽類的Ksp 實驗三、動力學---找出速率定律式。 注意事項： 1.請全程配戴安全眼鏡或本身的眼鏡及實驗衣。 2.除實驗桌上的藥品儀器外，其餘的藥品、蒸餾水、去離子水、電子秤皆在公桌上。 但取用時的請使用公用滴管並注意清潔及汙染問題。 3.可使用一般工程用計算機。 4.實驗完應將所有器材清洗清乾淨並整理放於實驗桌上，桌面須以濕抹布擦拭乾淨。 5.所有廢液依廢液處理準則處理。 6. 提供每人影印週期表一張。 7. 在監試老師喊“開始”時，才可開始作答。 8. 在監試老師喊“停止”時，應馬上停止作答。請翻頁開始作答
實驗一、各塑膠滴管中鹽類的鑑別。(30%)一、目的：利用試劑互相反應來確定各塑膠滴管中的鹽類 二、藥品： 在 8 支編號 1~8 號的塑膠滴管中裝有下列鹽溶液 硝酸銀、氯化鋇、碳酸銨、氯化鈉、碘化鉀、氯化鋅、硝酸鉛、鉻酸鉀 但試管編號與上述鹽類之順序並不相同。 儀器 試管架1 個、牙籤 4 支、玻璃片 1 片。 三、問題與討論: 1. 試利用試劑互相反應，來確定出 8 支塑膠滴管中所裝鹽類的化學式。 塑膠滴管編號 鹽類的化學式 塑膠滴管編號 鹽類的化學式 1 Pb(NO3)2 5 K2CrO4 2 NaCl 6 (NH4) 2CO3 3 KI 7 AgNO3 4 BaCl2 8 ZnCl2 (每個 2.5 分，共 20 分) 2. 請以化學反應式或表格來說明如何鑑別各塑膠滴管所含的鹽類。 (5 分) 1 2 3 4 5 6 7 8 1 白↓ 黃↓ 白↓ 黃↓ 白↓ × 白↓ 2 × × × × 白↓ × 3 × × × 黃↓ × 4 黃↓ 白↓ 白↓ × 5 × 紅↓ × 6 白↓ 白↓ 7 白↓ 8 (5 分) 1.#5 為黃色溶液，故為 K2CrO4。
2. #5 和#7 產生紅色沉澱，故#7 為 AgNO3。(CrO42-+ Ag+ →Ag2CrO4紅↓)
3. #7 僅和#1 不產生沉澱，且#5 和#1 產生黃色沉澱(CrO42-+ Pb2+ →PbCrO4黃↓)，故
#1 為 Pb(NO3)2。
4. #7 和#3 產生黃色沉澱(2I-+ Pb2+ →PbI
2黃↓)，故#3 為 KI。
5. #5 和#4 產生黃色沉澱(CrO42-+Ba2+ →BaCrO4黃↓)，故#4 為 BaCl2。
7. #6 和#2 不產生沉澱，且#6 和#8 產生白色沉澱(CO32-+Zn2+ →ZnCO3白↓)， 故#8 為 ZnCl2，而#2 為 NaCl。 實驗二、求氯化鉛的溶度積常數 (35%) PbCl2(s) Pb2+(aq) + 2Cl-(aq) Ksp = [Pb2+][Cl-]2 請測量飽和溶液中氯離子濃度，以求出氯化鉛的 Ksp 一、目的: 利用滴定法求出氯化鉛中氯離子濃度以求出溶度積常數。 二、儀器 100mL 燒杯 2 個 150mL 錐形瓶 2 個 50mL 滴定管 1 支 25mL 量筒 1 支 10mL 吸量管 2 支 安全吸球 1 個 漏斗抽濾裝置 1 組 漏斗 1 支 玻棒 1 支 濾紙 5 張 滴管 2 支 鐵架含滴定管夾 1 個 標籤紙 2 張 所需藥品 飽和氯化鉛溶液 0.1M 鉻酸鉀 0.1M 硝酸銀 丙酮 (皆至公桌取用 ) 三、步驟:
1.在 150mL 錐形瓶中加入蒸餾水 20.0mL 及 0.1M K2CrO4(aq) 2 滴，用 0.1M AgNO3(aq)
滴入，觀察顏色變化。此為空白試驗。
2.由吸量管中取飽和氯化鉛溶液 20.0mL 於 100mL 的小燒杯中，加入 0.1M K2CrO4(aq) 7 mL，使產生 PbCrO4(s)，過濾得濾液中含Cl-(aq) 。
3.由吸量管中取上述濾液 20.0mL，加入 0.1M K2CrO4(aq) 2 滴，用 0.1M AgNO3(aq)滴定，
至溶液出現紅色沉澱時為終點。記下所用去AgNO3的體積。
四、實驗記錄:
1.請記錄飽和 PbCl2(aq)體積
AgNO3(aq)體積
飽和PbCl2(aq) mL AgNO3(aq) mL
1 20.02 11.80
2 20.82 11.92
2.計算出[Cl-] [Cl-] = [AgNO 3]xVAgNO3/VCl -1. 0.0584M 2.0.0572M 平均 = 0.0578M
5%
3.求 PbCl2(s)之Ksp Ksp = 2 1 [Cl-]3 = 9.65x10-55%
與標準值2x10-5的誤差5%
五、討論: 已知AgCl 的 Ksp = 1.8x10-10 Ag 2CrO4的Ksp=1.8x10-12若0.1M K2CrO4 2 滴加入溶液 20mL 中， [CrO42-]約為 5x10-4M，本實驗用 AgNO3(aq)滴定
Cl-時，用K 2CrO4為__________，當紅色__________出現時，溶液中殘餘[Cl-]約為多少___ ________M。故可以省略。 計算式 指示劑
2%
， Ag2CrO42%
使用 Ag+滴定Cl-，用CrO 42-為指示劑，於是Cl-與Ag+產生AgCl 沉澱，當紅色 Ag2CrO4 出現時，溶液中殘餘[Cl-]大約只有 3x10-6M，可以忽略，即達終點。 [Ag+][Cl-] = 1.8x10-10 [Ag+]2[CrO 42-] = 1.8x10-12 [Cl-]2/[CrO 42-] = 1.8x10-8 將[CrO42-] = 5x10-4M 代入，得[Cl-]約為 3x10-6M。6%
實驗三、設計實驗 (動力學：探討反應速率的化學領域稱為化學動力學 ) (35%) KI(aq) 2H2O2(aq)─ 2H→ 2O(l) + O2(g) rate = - 2 1 t O H [ 2 2] = t O [ 2] 雙氧水在碘化鉀的存在下，分解產生水和氧氣。 一、目的：寫出雙氧水分解反應的速率定律式。請以R = k[H2O2]a[I-]b[H+]c表示。 找出各反應物級數及反應速率常數 k。 二、器材： 側管錐形瓶 1 個 50mL 滴定管 1 支 分液漏斗 1 個 10mL 、25mL 量筒 各 1 支 10mL 吸量管 2 支 安全吸球 1 個 橡皮導管 1 個 玻璃彎管 1 支 玻棒 1 支 容量瓶10mL 2 個 滴管 5 支 水槽 1 個 鐵架含滴定管夾 1 個 碼表 1 個 橡皮塞 1 個 秤量紙 5 張 小試管 5 支 鉛字筆 1 支 所需藥品 35%、3.5%雙氧水、0.1M 碘化鉀、0.1M 鹽酸、澱粉液、蒸餾水、去離子水、 0.1M AgNO3 (皆至公桌取用 ) 三、實驗設計提示: 1. 反應速率以單位時間所產生氣體的體積來測量。 將量筒或滴定管用夾子夾好倒置於水槽中，以排水集氣法收集氣體。 若欲得準確的初速率，可測多次時間~體積畫圖得斜率。若時間不足，可只選一 次數據為初速率。 2. 以實驗室製造氣體的標準裝置收集氣體。 3. 請思考如何操作變因？控制變因？來設計本實驗。 ※下表僅供參考，請自行設計實驗步驟※ 可改變體積的相對量 實驗別 3.5% [H2O2] 0.1M [I-] 0.1M [H+] 去離子水 r 單位( ) 1 2 3 4
或改變相對濃度 實驗別 [H2O2] [I-] [H+] 去離子水 r 單位( ) 1 2 3 4 四、實驗步驟： ＊應先做微量實驗觀察，H2O2(aq) +HCl(aq)反應不明顯，可以將二者先放入錐形瓶中。 ＊為避免時間上的誤差，應先將其中兩個試劑先放入錐形瓶，第三個可以從蓟頭漏斗倒 入，但要注意漏斗必須在液面下，才能收集到氣體。 (也可以先將上述兩個試劑先放入錐形瓶，第三個可以小試管裝好直直置入瓶中，計時開 始才倒置，直接反應收集氣體)
＊取5mL H2O2(aq) + 15mLKI(aq)+10mLHCl(aq)
＊體積固定改變濃度，固定兩個反應物，觀察第三個反應物種與反應時間的關係。 ＊以收集氧氣5mL 的時間倒數為速率。
10%
五、數據記錄： [H2O2] M [I-] M [H+] M 收集H2(g)5mL 的秒數倒數 sec-1 1 0.01 0.01 0.005 0 . 6 1 2 0.02 0.01 0.005 0 . 3 1 3 0.01 0.02 0.005 2 . 3 14 0.01 0.01 0.001 2 . 6 1
5%
六、結果與討論 1. 找出速率定律式(列式)13%
由實驗1，2 得 r 正比[H2O2]1 3% 由實驗 1，3 得 r 正比[I-]1 3% 由實驗 1，4 得 r 與[H+]無關 3% R = k[H2O2]1[I-]1[H+]0 k= 104/6 mL s-1M-2 值與單位各2% 2.對 KI 角色的確認。 選適當的一組實驗至反應完全，加數滴 AgNO3(aq)混合，觀察有無沉澱，並說明。 空白實驗為_____________ + _____________混合，記錄有無沉澱，說明。 推論碘化鉀的角色。答一: 有沉澱 AgI 黃色，空白 AgNO3+KI 有沉澱，推 KI 為催化劑。5%
若加入澱粉呈藍紫色，有 I2(s)，推KI 亦為反應物。2%
