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黑白無常---兩種澄清溶液的混合
by yangsp, 2011-06-28 22:30:37, 人氣(4257)

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:郭琇鳳  E424011


黑白無常---兩種澄清溶液的混合

簡介

兩種澄清的溶液相互混合,於步驟1中產生白色的沈澱,但在步驟2中卻產生黑色的沈澱,藉著相同的反應物卻產生不同的結果,來介紹氧化還原反應。

示範步驟

1. 燒杯中放入 10 mL 氯化亞錫溶液,如圖一所示。 
2. 加入 90 mL 氯化亞汞溶液,注意所產生的白色沈澱,如圖二所示。
3. 燒杯中放入 10 mL 氯化亞汞溶液,如圖三所示。
4. 加入 90 mL 氯化亞錫溶液,注意所產生的黑色沈澱,如圖四所示。
圖一 圖二
圖三 圖四

溶液和器材

1. 0.1 M 氯化亞錫溶液:取 3.8 g SnCl2 (tin(II) dichloride)加水至  200 mL。
2. 0.1 M 氯化亞汞溶液:取 5.44 g HgCl2 (mercurous dichloride)加水至  200 mL。
3. 250 mL 燒杯兩個。
4. 100 mL 量筒兩個。
5. 10 mL 量筒兩個。

原理和概念

1. Sn2+溶液氧化成Sn4+,對許多物質具有還原劑的作用,實驗利用Sn2+量的多寡使Hg2+分別還原成Hg+及Hg。其反應式如下:

2Hg2+ (aq) + Sn2+(aq) + 2Cl-(aq →  Hg2Cl2(s) + Sn4+ (aq)
(過量)          (限量)         (限量)        (白色沈澱)

HgCl2(s) + Sn2+ (aq)  Hg(s) + Sn4+ (aq) + 2Cl-(aq)
(限量)      (過量)         (黑色沈澱)

教學提示

1. 戴護目鏡及手套,HgCl2 有毒。
2. SnCl2 溶液,在演示前配製以確保溶液的新鮮度,(Sn2+ 易被空氣中的氧氣氧化成 Sn4+),如所配製溶液有白色混濁或沈澱,則可以過濾方式取其澄清液。
3. 步驟中的順序不可以顛倒。

問題和參考答案

1. Hg為銀白色液態金屬,但是在步驟2中卻產生黑色沈澱,到底是怎麼一回事呢?
答: 應該是 Hg2O,因為Hg潮濕狀態易被氧化,那到底是 HgO 或 Hg2O 呢? 因 HgO 的顏色為黃色或紅色,故推論黑色的沈澱應是Hg的氧化物H g2O。Hg2O 的顏色從棕色到黑色。
2.  上述兩個反應的反應式分別為何?
答: 2Hg2+ (aq) + Sn2+(aq) + 2Cl-(aq →  Hg2Cl2(s) + Sn4+ (aq)
(過量)          (限量)         (限量)        (白色沈澱)

HgCl2(s) + Sn2+ (aq)  Hg(s) + Sn4+ (aq) + 2Cl-(aq)
(限量)      (過量)         (黑色沈澱)

白色的沈澱為  Hg2Cl2 氯化亞汞,黑色的沈澱為 Hg,在含氧潮濕的環境中生成的氧化物 Hg2O 。
3. 為什麼相同的試劑混合,產生的結果卻不相同呢?
答: 因為 Sn2+ 的量不同時,就會分別將 Hg2+ 還原成 Hg2Cl2 及 Hg。

參考資料

1. Summerlin, Lee R. and Ealy, Jr., James L., Chemical Demonstrations: a Sourcebook for Teachers, 2nd ed., 1988, Volume 1, pp 32-33, Washington, D.C., American Chemical Society.

適用程度

國民小學 ˇ國民中學 ˇ高級中學 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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