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紅色警戒---鋅片鍍銅
by yangsp, 2011-09-25 09:44:28, 人氣(4960)

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:許宏泰  E524015


紅色警戒---鋅片鍍銅

簡介

藍色的氯化銅溶液和活性較大的鋅片反應,使得銅離子被還原成銅金屬而沈澱在鋅金屬片上,使得鋅的表面失去銀灰色的金屬光澤,而鍍上一層紅棕色的銅粉,故稱之為紅色警戒

示範步驟

1. 取少量綠色的氯化銅晶體,溶於 50 mL 的蒸餾水中,成為藍色的氯化銅溶液,如圖一所示。
2. 再加入幾片活性較大的金屬-鋅片 (亦可用鋁片,鎂帶等活性金屬),很快地鋅金屬的表面就會有銅離子還原成紅棕色的銅金屬沈澱。但是,此時溶液的淡藍色深度只稍為減少一些而已。
3. 數分鐘後可把鋅片上的銅金屬沈澱撥去,以加快氧化還原反應的速率。
4. 經過二天後,即可看到下層有銅金屬的沈澱,如圖二所示,而把上層液倒入另一乾淨的燒杯,可得到澄清的溶液,如圖三所示。

圖一

圖二

圖三

溶液和器材

1. 氯化銅晶體 (Cupric Chloride, CuCl2.2H2O),少量。
2. 鋅片 (Zinc, Zn) 一片。
3. 100 mL 燒杯 4 個。
4. 蒸餾水。

原理和概念

1. 本實驗的反應如下:
還原反應:Cu2+(aq)
(淡藍色)+ 2e- → Cu(s)(紅棕色)
氧化反應:Zn(s)(銀灰色) → Zn2+(aq)(無色) + 2 e-
總反應:Cu2+(aq)
(淡藍色)+ Zn(s)(銀灰色) → Zn2+(aq)(無色) + Cu(s)(紅棕色)

教學提示

1. 銅離子溶液亦可用硫酸銅晶體加水得到,其效果和用氯化銅晶體溶於水相同。
2. 採用的活性較大的金屬除鋅片外,亦可用鎂帶或是鋁片來代替。
3. 此氧化還原反應的速度很快,很快就會有紅棕色的銅金屬沈澱,但是要使溶液從淡藍色變成無色,必需要經過一段長時間才行,或加入更多的鋅片亦可節省時間。

問題和參考答案

1. 試用化學反應式來表示本實驗中的氧化及還原的反應?
答: 還原反應:Cu2+(aq)(淡藍色)+ 2 e- → Cu(s)(紅棕色)
氧化反應:Zn(s)(銀灰色) → Zn2+(aq)(無色) + 2 e-
總反應:Cu2+(aq)
(淡藍色) + Zn(s)(銀灰色) → Zn2+(aq)(無色) + Cu(s)(紅棕色)
2.  觀察鋅片在反應前後,其表面顏色有何不同?
答: 反應前為金屬的顏色,銀灰色;反應後鋅片表面鍍上一層銅金屬,而呈紅棕色。
3. 若把等質量的鋅片切成碎片後,再放入銅離子溶液中,會不會使溶液的顏色(由淡藍色變成無色)變化較為快速?
答: 會。因為反應的表面積加大,氧化還原反應的速率亦更快,所以顏色會較快地從淡藍色變成無色。

參考資料

1. Summerlin, Lee R. and Ealy, Jr., James L., Chemical Demonstrations: a Sourcebook for Teachers, 2nd Ed., 1988, Volume 2, p 202, Washington, D.C., American Chemical Society.
2. Ebbing, Darrell D. and Wrighton, Mark S., General Chemistry, Third Edition, p 518, 1990, Houghton Mifflin Company, Boston。

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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