第三十屆國際化學奧林匹亞競賽
實作測驗
草酸根沈澱再用過錳酸根滴定來決定鈣離子濃度的實驗
本實驗你必須在含有鈣鎂離子的溶液中，先利用草酸根選擇性將鈣離子以草酸鈣沈澱出來。且 以過濾法完全分離。 Ca2+ + C2O42- → CaC2O4 (s) 然後再以酸溶解沈澱物︰ CaC2O4 (S) + 2 H+ → Ca2+ + H2C2O4 而所釋放出的草酸，以標準的過錳酸鉀溶液滴定 5 H2C2O4 + 2 MnO4- + 6 H+ → 10 CO2 + 2 Mn2+ + 8 H2O草酸鈣沈澱物的生成
1. 以一 25.00 毫升取液管精確量取所提供給你含有鈣/鎂離子的溶液至一 250.0 毫升的容量 瓶中，以蒸餾水精確的稀釋至刻度(即稀釋為原濃度的 1/10) 注意︰分析兩次此稀釋的鈣/鎂離子溶液。你有足夠的試劑可以做三次分析實 驗，但你必須小心控制時間及所用的器材。 依照下列步驟，量取你的實驗樣品 2. 以一 25.00 毫升取液管量取上面稀釋的鈣/鎂離子溶液，放入一 250 毫升的燒杯，然後再 加約 10 毫升 3M H2SO4 及約 50 毫升的蒸餾水 小心︰3M H2SO4 腐蝕性非常強！下列步驟牽涉到熱溶液(幾乎可沸騰)， 要小心且注意所產生的蒸汽﹗ 3. 將上面配製好的溶液蓋上表玻璃(表玻璃凹面朝上)，在加熱板上緩緩的加熱，一直到非 常的熱但不要沸騰。 4. 由加熱板取下的熱溶液，再小心的加入 1.5 克固體草酸銨，搖晃溶液直至大部分的草酸 銨溶解。注意︰草酸溶液是有毒的，勿將含有草酸的溶液倒入水槽，而須將其倒入實 驗台尾端標有「Permanganate/Oxalate residues」廢液瓶中。 5. 加 5～10 滴的甲基紅指示劑溶液到燒杯中，趁溶液還熱，將標示 1︰1 的氨水溶液慢慢地 一面攪拌加入其中，以增加溶液的 pH 值，直至溶液顏色由粉紅恰好變成橘色。假如加 太多的氨水溶液，溶液將變成黃色，為校正此問題，再加入 1 滴 3M 的 H2SO4以降低 pH 值，若又太低再以氨水調至滿意剛好橘色為止。 注意﹗標示 1︰1 的氨水溶液腐蝕性強，且有很強的刺鼻味，用畢立即蓋緊。 6. 將調好的溶液，靜置至少 60 分鐘中，以便將草酸鈣沈澱完全，記住此時間 不要攪動此 溶液。 在此 60 分中的等待，你必須去完成實作測驗二 注意﹗若你有信心確定沈澱已完全，再進行下面的步驟。
草酸鈣沈澱的過濾
7. 在一 250 毫升錐形瓶的瓶口，插入一已放入濾紙的漏斗，用少許的蒸餾水潤濕濾紙，使 服貼於漏斗上，再將步驟 6 所得上層液傾倒過濾，收集錐形瓶的濾液，用洗瓶潤洗步驟 3 的表玻璃所附著物質的部份(此時燒杯內仍有沈澱物)。 8. 測試過濾液是否仍有鈣離子的存在，可在一塊黑色的塑膠布，滴一滴過濾液，然後於其 上滴一滴草酸銨試劑，若有白色(或混濁)現象生成，則不幸的是你的草酸鈣沈澱並不完 全(這也許是 pH 值未調好，或等待沈澱時間不夠久)。若時間許可，你可重新來過，若無 時間，則繼續做下列的分析。 9. 若過濾液，已檢測不到鈣離子，用裝水的洗瓶，小心的將燒杯內的草酸鈣沈澱洗到漏斗 的濾紙上，利用玻璃棒上橡皮端將燒杯中殘留的沈澱物刮下，並用裝水的洗瓶，將固體 沈澱物再洗至漏斗的濾紙上。 10.每次用約 10 毫升的水洗沈澱物，洗四次，用錐形瓶收集洗液。 11.將前幾步驟在錐形瓶中的濾液，一起倒入標有「Permanganate/Oxalate residues」廢液瓶中。再用水清洗所有盛過濾液的錐形瓶，也將洗液倒至廢 液瓶中。 12.用不超過 10 毫升的水淋洗草酸鈣沈澱物，以錐形瓶收集濾液，可在一塊黑 色的塑膠布上，滴一滴過濾液，然後於其上滴一滴硝酸鈣試劑，若有白色(或 混濁)現象生成，繼續淋洗及測試，直至淋洗液無草酸根為止。13.當沈澱物已無草酸根，將洗液丟棄，並將錐形瓶淋洗乾淨。 注意﹗再繼續做下一個步驟前，你必須要求監試人員檢視你的沈澱物﹐ 並要求他在你的答案卷上簽名。 14.利用玻棒在漏斗上的濾紙中間底端戳一個小洞﹐再用約 20 毫升的水將濾紙 上的草酸鈣沈澱物經小洞沖洗至錐形瓶中。 注意！要淋洗玻棒及濾紙折疊處所有的固體殘留沈澱物。 15.利用塑膠滴管取約 25 毫升 3M H2SO4 溶解任何殘留在濾紙上微量的草酸 鈣﹐用錐形瓶收集濾液。最後再用約 20 毫升的水淋洗濾紙。
