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金屬氫氧化物的兩性特質
by yangsp, 2011-09-25 10:50:52, 人氣(3298)

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:陳秀範 E524019


金屬氫氧化物的兩性特質

簡介

把 NaOH 澄清溶液加到 ZnCl2 澄清溶液中,會有白色混濁產生,再平分成兩杯等量溶液,然後分別把 NaOH 溶液和 H2SO4 溶液繼續加入,二杯都會再變回澄清。

示範步驟(實驗中最好戴安全眼鏡

1. 放入約 50 mL 的 ZnCl2 溶液在第一個空錐形瓶中,放入約 125 mL 的 NaOH 溶液在第二個空錐形瓶中,放入約 125 mL 的 H2SO4 溶液在第三個空錐形瓶中。
2. 慢慢地加入 NaOH 溶液到含有 ZnCl2 澄清溶液的錐形瓶中,會形成白色凝膠狀的 Zn(OH)2,並分裝在兩個錐形瓶中,如圖一所示
3. 繼續分別加入 NaOH 和 H2SO4 溶液到有白色凝膠狀的第 1 和 2 錐形瓶中,會使兩錐形瓶中的白色凝膠狀都消失,如圖二所示。

圖一

圖二 左邊是加入 3 M 硫酸溶液

溶液和器材

1. 3 M 的 H2SO4 溶液:取 50 mL 的 18 M H2SO4,慢慢地以滴管小量加到約 200 mL 的水中,再加水稀釋至 300 mL。
2. 1 M 的 NaOH 溶液:稱取 20 g 的 NaOH 固體加入的水中成為 500 mL,並攪拌均勻。
3. 0.5 M 的 ZnCl2 溶液是 34 g 的 ZnCl2 固體加入 500 mL 的水,並攪拌均勻。
4. 蒸餾水若干。
5. 錐形瓶四個。
6. 氫氧化鈉(NaOH, Sodium Hydroxide)少量。
7. 量瓶一個。
8. 滴管數支。
9. 量筒二個。
10. 玻璃棒一支。

原理和概念

1. 當 NaOH 溶液加入 ZnCl2 溶液中,其反應式如下:
Zn2+(aq) + 2 OH-(aq)
Zn(OH)2(s)      
2. 在白色的凝膠物 Zn(OH)2的錐形瓶中,再加入 NaOH 溶液時,會有 Zn(OH)42-產生,其反應式如下:
 
Zn(OH)2(s) + 2 OH-(aq) Zn(OH)42-(aq)
3. 在另一個白色的凝膠物 Zn(OH)2的錐形瓶中,再加入 H2SO4 溶液時,會有 Zn2+(aq)形成,其反應式如下:
Zn(OH)2
(s) + 2 H
+(aq) Zn2+(aq) + 2 H2O(l)

教學提示

1. 兩性氫氧化物可以各別與酸和鹼反應,而 Zn(OH)2為不可溶的金屬氫氧化物(1A 和 2A 族元素例外),其它如 Al,Pb,Sn 和 Cr 等也可以形成兩性氫氧化物
2. Zn(OH)42-(aq)叫作 Zincate ion 或 Terahydroxozincate
3. Zn(OH)2(s)的溶解度積常數 Ksp= 4.5*10-17,而 Zn(OH)2(s) NH3(aq) 中,會形成可溶的 [Zn(NH3)4] 2+(aq),其反應式如下:
Zn(OH)2(s) + 4 NH3(aq)[Zn(NH3)4] 2+(aq) + 2 OH-(aq)
4. 在實際的操作過程中證實,溶液的濃度並不是很重要的,改變濃度所得到的結果還是相同。
5. 使用 Al(OH)3也可以有不錯的效果,可加 3 M NaOH 溶液到 10% 的 Al3+溶液中,而產生Al(OH)3的溶液

問題和參考答案

1. Amphoteric 此名詞意謂什麼?
答: 該物質是可以與酸及鹼反應的兩性物質。
2.  還有那些金屬氫氧化物是兩性?
答: 比如 Al,S,Pb,Cr 等等。

參考資料

1. Summerlin, Lee R. and Ealy, Jr., James L., Chemical Demonstrations: a Sourcebook for Teachers, 2nd Ed., 1988, Volume 2, pp 171-172, Washington, D.C., American Chemical Society.
2. 林敬二,楊美惠,楊寶旺,廖德章和薛敬和,化學大辭典,台北市,高立圖書公司,民國82年2月初版,頁1704。

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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