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愛美的湖神---各種銅錯合物的顏色變化
by yangsp, 2011-10-29 23:17:44, 人氣(7710)

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:余如晴 E524038


愛美的湖神---各種銅錯合物的顏色變化

簡介

將藍色硫酸銅溶於水後,呈淺藍色的硫酸銅溶液,在加入鹽酸後形成淺綠色的氯化銅錯離子,繼續加入氨水,最後形成深藍色的銨銅錯離子。(若只是單純的加入鹽酸或氨水使其顏色變化,則同學受到的只是視覺上的刺激。若再加上故事的連結,則將會使同學印象更深刻。)

示範步驟

1. 將藍色硫酸銅溶液加入一個已裝飾好的培養皿上,(把整個裝飾好以後就像是一個清澈的湖,此時可以跟同學說這是一個非常愛美的湖),如圖一所示
2. 拿出一個裝有鹽酸的小瓶子,加入藍色的硫酸銅溶液中,結果溶液變成淺綠色,(愛美的湖,不要自己的容貌一成不變,所以她跟天神要了一個寶瓶---鹽酸),如圖二所示。
3. 再拿出一個裝有氨水的小瓶子,加入淺綠色的溶液中,結果溶液變成深藍色,(愛美的湖,還不滿意自己現在的容貌,又跟天神要了第二個寶瓶--氨水),如圖三所示。
圖一 圖二
圖三

溶液和器材

1. 約 0.2 M 硫酸銅溶液:取 5 g 含水的藍色硫酸銅晶體加入水中成 100 mL。
2. 濃鹽酸少量。
3. 濃氨水少量。
4. 培養皿一個。
5. 裝飾用的小石子及枯樹枝少許。
6. 小瓶子二個。
7. 燒杯一個。
8. 滴管 2-3 支。

原理和概念

1. 當藍色的硫酸銅溶液,加入鹽酸後變成淺綠色,是因為由藍色的Cu(H2O)42+溶液形成淺綠色的CuCl42-溶液,其反應式如下:
Cu(H2O)42+(aq)(淺藍色) + 4Cl-(aq)(淺綠色) CuCl42-(aq) + 4H2O
2. 當淺綠色的CuCl42-溶液,加入氨水後而形成深藍色的Cu(NH3)42+溶液,其反應式如下:
CuCl42-(aq)(淺綠色) + 4NH3 Cu(NH3)42+(aq)(深藍色) + 4Cl-(aq

教學提示

1. 加入的鹽酸及氨水的量需要事先測量過,這樣才會反應完全。就莫耳數來看,可預期的是,當鹽酸和氨水使用的莫耳數一樣時候,會因反應完全而使顏色較漂亮。
2. 若要做微量的實驗, 則可以用投影片來展示,將少量藍色硫酸銅溶液滴在投影片上,再用滴管分別滴入鹽酸及氨水,可藉由投影看到顏色的變化。
3. 仔細地觀察,氨水加過量之後,除了顏色的改變之外,還可以發現有白色的粉末出現,這是因為過量的 NH3和之前鹽酸形成氯化銨(NH4Cl)。
4. 若這個實驗改用滴管仔細慢慢地滴入氨水於溶液中,會在淺綠色溶液的上面形成一層深藍色的溶液層,這是因為鹽酸的密度比氨水還要大之故。

問題和參考答案

1.  何謂錯離子?
答: 當電解質錯合物解離時,生成的離子稱為錯離子,例如:[Fe(CN)6]3-
2. 在硫酸銅溶液中,淺藍色的顏色是由哪一個錯離子存在?
答: Cu(H2O)42+
3. 為什麼仔細地將氨水加入溶液中後,會分成兩層而不混合?
答: 當氨水加入溶液中後,會在淺綠色溶液上面形成一層深藍色的溶液層,這是因為鹽酸的密度比氨水還要大之故。

參考資料

1.

Summerlin, Lee R. and Ealy, Jr., James L., Chemical Demonstrations: a Sourcebook for Teachers, 2nd Ed., 1988, Volume 2, pp71-72, Washington, D.C.,American Chemical Society.

2. 林敬二,楊美惠,楊寶旺,廖得章和薛敬和,化學大辭典,高立圖書公司,台北市,民 82 年,頁 355。
3. 嘉義市立民生國中的網站  http://www.msjh.cy.edu.tw/

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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