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國旗的顏色---藍色、白色和紅色
by yangsp, 2011-04-14 14:21:03, 人氣(4367)

中學化學示範實驗

Chemical Demonstrations for High School


國立彰化師範大學理學院化學系 提供

【策劃者:楊水平】  【製作者:黃瀞儀  N0240001  
國旗的顏色---藍色、白色和紅色

簡介

單一種液體倒入三種不同的溶液,不可思議地出現我國和美國國旗的三種顏色---藍色、白色和紅色。

示範步驟

1. 帶上安全眼鏡和拋棄式實驗手套。注意:鉛化合物具有毒性。
2.

配置溶液,如圖一所示:
(1)
   
錐形瓶:1.0 M 的氨水。
(2)   燒杯 15~10 硫酸銅溶液
(3)
   
燒杯 25~10 硝酸鉛溶液
(4
)   燒杯 35 酒精5 酚酞

3.

氨水分別滴入三個燒杯內,分別出現藍、白、紅三種顏色,如圖二所示。
a.
  燒杯 1溶液變成藍色
b.
 
燒杯 2溶液變成白色
c.
 
燒杯 3溶液變成紅色

圖一  配置溶液 圖二  分別變成藍色、白色和紅色

請按此連結:國旗的顏色---藍色、白色和紅色,YouTube。(拍攝者:施孟光)

溶液和器材

1.
硫酸銅飽和溶液: 20 g CuSO4•5H2O(結晶水硫酸銅,Cupric  sulfate pentahydate)到 100 mL水中
2.
硝酸鉛飽和溶液: 30 g Pb(NO3)2(硝酸鉛,lead nitrate)到 100 mL水中。
3.
1.0 M 氨水:50 mL 2.0 M 的氨水 (Ammonia water)蒸餾水稀釋到 100 mL。
4.
酚酞指示劑 (phenolphthalein indicator) 少許。
5.
燒杯三個
6.
滴管一支
7.
錐形瓶一個
8.
玻棒一支

原理和概念

1.
二價銅離子和氨水反應,產生 [Cu(NH3)4](OH)2 藍色溶液,其反應如下:
 Cu2+(aq)  + 4 NH4OH(aq)   [Cu(NH3)4](OH)2(aq)
                                                          (藍色)
2.
Pb(NO3)2溶液(透明無色氨水反應,產生氫氧化鉛 Pb(OH)2 白色沉澱,其反應如下:
Pb(NO3)2(aq)  +  2NH4OH(aq)   Pb(OH)2(s) + 2NH4NO3(aq)
                                                            (白色沉澱)
3.

氨水(含氫氧化銨鹼性的溶液,能使酚酞指示劑呈現紅色。

教學提示

1. 利用白色的背景可強調顏色的變化。
2. 可以自行調整最佳溶液的濃度,使此示範實驗達到最理想的顏色表現。
3.

實驗反應產生的藍色溶液是氫氧化四銨銅錯離子 [Cu(NH3)4](OH)2

4. 鉛化合物具有毒性,實驗過後,應該謹慎處理硝酸鉛溶液。

問題和參考答案

1. 寫出本實驗的每一個化學反應的反應式。
答:

Cu2+(aq) +  4 NH4OH(aq)   [Cu(NH3)4](OH)2(aq)
Pb(NO3)2
(aq)  +  2NH4OH(aq)  
 Pb(OH)2(s) + 2NH4NO3(aq)

2.  哪一個反應是雙取代反應?
答:

Pb(NO3)2(aq)  +  2NH4OH(aq)  Pb(OH)2(s) + 2NH4NO3(aq)

3. 這些反應都加入氨水,若加入酸性溶液,則會進行逆反應嗎?
答:

a.   Cu2+(aq) +  4 NH4OH(aq)  [Cu(NH3)4](OH)2(aq)
上述反應為一個平衡反應。
加入酸性溶液會與鹼性的氨反應,降低氨的濃度,依照勒沙特列原理,反應向左進行因此加進行逆反應。

b.   Pb(NO3)2(aq)  +  2NH4OH(aq)  Pb(OH)2(s) + 2NH4NO3(aq)
反應向左進行理由如上所述

4. 你如何設計一個示範實驗,來表現是自己學校的主要建築物顏色呢?
答: 先與老師和同學相互討論學校最基本的建築顏色,然後回顧學過的化學反應並且設計實驗,最後到實驗室是做看看是否可行?

參考資料

1.

Summerlin, Lee R. and Ealy, Jr., James L., Chemical Demonstrations: a Sourcebook for Teachers,2nd Ed., 1988, Volume 1, p51, American Chemical Society, Washington, D.C.

適用程度

國民小學 國民中學 ˇ高級中學 ˇ大學普通化學

安全

 示範這個實驗必須戴安全眼鏡及可丟棄的手套。
 ● 示範這個實驗實行適當的風險評估是老師的責任。
 

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