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水變果凍---含多個結晶水的無機物
by yangsp, 2011-10-29 22:47:08, 人氣(6449)

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:曾玉亨 E524022


水變果凍---含多個結晶水的無機物

簡介

1. 將氯化鈣溶液中加入碳酸鉀溶液〈此二者都是透明無色的溶液,就像水一樣〉,則會形成像果凍的膠體。
2. 將硫酸鎂溶液中加入氫氧化鈉溶液〈此二者都是透明無色的溶液,就像水一樣〉,亦會反應生成像果凍的膠體。

示範步驟

1. 25 mL 的氯化鈣溶液,倒在一 100 mL 的燒杯中。
2. 再使用玻棒緩緩地加入25 mL 的碳酸鉀溶液,此二溶液便反應生成含有n 個水分子的碳酸鈣,其反應的結果就像果凍一樣,如圖二所示。
3. 將上述的兩溶液換成硫酸鎂溶液和氫氧化鈉溶液,如圖三所示,然後重複上述的步驟,其反應的結果就生成像果凍似,會得到含有n個結晶水的氫氧化鎂膠體,如圖四所示。

圖一  

圖二

 圖三

圖四

溶液和器材

1. 氯化鈣溶液:取約18.75 g 的氯化鈣(CaCl2),溶於 25 mL 的蒸餾水中。
2. 碳酸鉀溶液:取約 28 g 的碳酸鉀(K2CO3),溶於 25 mL 的蒸餾水中。
3. 硫酸鎂溶液:取約6.5 g 的硫酸鎂(MgSO4),溶於 25 mL 的蒸餾水中。
4. 氫氧化鈉溶液:取約10.5 g 的氫氧化鈉(NaOH),溶於 25 mL 的蒸餾水中。
5. 100 mL 的燒杯兩個。
6. 50 mL 的燒杯四個。
7. 玻棒一支。

原理和概念

1. 此實驗的反應式如下:
Ca2+(aq) + CO32-(aq) + nH2O → CaCO3‧nH2O(s)
Mg2+(aq) + 2OH-(aq) + nH2O → Mg(OH)2‧nH2O(s)
2. 產生 CaCO3‧nH2O 和 Mg(OH)2‧nH2O 不溶懸浮物,其溶液看起來像白色半透明的果凍。

教學提示

1. 要將碳酸鉀溶液倒入氯化鈣溶液中,這樣反應會較明顯,較易成功。
2. 反應時不可攪拌,否則看不到似果凍的樣子。
3. 若將碳酸鉀和氯化鈣的混合溶液攪拌,則會產生大量的沉澱,且會有黏黏硬硬的感覺,如圖五所示。若過一會後,在繼續攪拌,則黏黏硬硬的感覺就消失了,而產生像牛奶一樣的溶液,其中含有許多的小顆粒,如圖六所示。

 

圖五

圖六

問題和參考答案

1. 請寫出此二反應的反應式。
答: Ca2+(aq) + CO32-(aq) + nH2O → CaCO3‧nH2O(s)
Mg2+(aq) + 2OH-(aq) + nH2O → Mg(OH)2‧nH2O(s)
2.  為什麼會產生像果凍之透明不溶懸浮物膠體?
答: 因為二種溶液混合產生CaCO3‧nH2O和Mg(OH)2‧nH2O為不溶懸浮物,所以會有透明膠體產生,其方程式如下:
Ca2+(aq) + CO32-(aq) + nH2O → CaCO3‧nH2O(s)
Mg2+(aq) + 2OH-(aq) + nH2O → Mg(OH)2‧nH2O(s)
3. 將二混合溶液攪拌後,其液體是否和原來一樣,還是有所變化?
答: 會有白色粉末產生,主要是因為混合溶液攪拌後,反應會完全,然後就會產生大量的不溶沉澱物。

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 117-118, Washington, D.C., American Chemical Society.
2. Ebbing, Darrell D. and Wrighton, Mark S. General Chemistry, Third Edition, 1990, pp 84-87 and 850-851, 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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