實驗四 利用化學變化提取純物質
目的 利用化學反應分離銀和銅，並測定銀與銅離子的一般性質。
二. 原理 • 分離方法 利用物質特有的性質，例如： 1. 溶解度－溶解和再結晶 如：從海水分離氯化鈉(NaCl) 2. 沸點－蒸餾法 • 分離方法 利用物質特有的性質，例如： 1. 溶解度－溶解和再結晶 如：從海水分離氯化鈉(NaCl) 2. 沸點－蒸餾法 如：甲醇與水的混合溶液 甲醇沸點 64.5℃ 水 沸點 100℃
3. 利用化學變化 HNO3(aq) Ag+ H2SO4(aq) Ag2SO4(aq) Ag/Cu(s) 微加熱 Cu2+ D CuSO4(aq) Cu(s) Ag(s) Zn(s) Cu2+(aq) Cu(s) + ZnSO4(aq)
• 定性分析 Ag+(aq) + Cl-(aq) AgCl(s) (白色沉澱) Cu2+(aq) + 2OH-(aq) Cu(OH)2(s) (淺藍膠狀沉澱) Cu(OH)2(s) + 4NH3(aq) Cu(NH3)42+(aq) + 2OH-(aq) (深藍色)
三. 儀器與材料 • 燒杯 (100 mL) • 玻棒 • 量筒 (10, 100 mL) • 蒸發皿 • 洗瓶 • 試管 • 洗瓶 • 試管 • 電磁加熱攪拌器 • 漏斗 • 紅色石蕊試紙 • 砂紙 • 濾紙
四. 藥品 銅銀粉混合物 銅線 鋅粉 6 M 鹽酸(HCl) 0.1 M 硝酸銀[AgNO3] 6 M 硝酸(HNO3) 銅銀粉混合物 銅線 鋅粉 6 M 鹽酸(HCl) 0.1 M 硝酸銀[AgNO3] 6 M 硝酸(HNO3) 0.1 M 硝酸銅[Cu(NO3)2] 6 M 硫酸(H2SO4) 0.1 M 硝酸鋅[Zn(NO3)2] 6 M 氨水(NH3(aq))
五. 實驗注意事項 (一) 銅銀粉混合物之分離： 步驟3 加入6 M的HNO3(aq)時，會產生 NO2(g)，請將實驗裝置移至實驗桌內側， (一) 銅銀粉混合物之分離： 步驟3 加入6 M的HNO3(aq)時，會產生 NO2(g)，請將實驗裝置移至實驗桌內側， 排煙效果較佳。加熱時，請勿使溶液沸 騰。
步驟4 加入6M的H2SO4(aq)時，會形成濃白煙，請在排煙櫃內進行。 步驟6 將銅線以砂紙磨光，捲 成如右圖所示的形狀。 步驟7 傾出的溶液置於乾淨的 燒杯中，進行下一步的實驗。 步驟8 傾出的溶液請倒入另一燒杯，切勿與步驟7.的溶液混合。 步驟13 由於Cu(s)會懸浮於溶液中，傾出溶液時請小心。
(二)銀、銅與鋅離子的定性分析： 步驟17 如下圖，取三支試管分別加入1 mL 的AgNO3、Cu(NO3)2和Zn(NO3)2， 逐滴加入6M的HCl(aq)觀察並紀錄顏 色變化以及沉澱情形。
Ag(s) + NO3- + 2H+ Ag+(aq) + NO2(g) + H2O Cu(s) + 2NO3- + 4H+ Cu2+(aq) + 2NO2(g) + 2H2O Cu(s) + 2Ag+(aq) Cu2+(aq) + 2Ag(s) Ag+(aq) + e- Ag(s) E = 0.80 V Cu(s) Cu2+(aq) + 2e- E = -0.34 V Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu(s) Cu2+(aq) + 2e- Cu(s) E = 0.34 V Zn(s) Zn2+(aq) + 2e- E = 0.76 V
平均每公斤海水中含有35公克的鹽類，含量分別為－ Cl- ：19.10 g/kg Na+：10.62 g/kg SO42-：2.66 g/kg Mg2+：1.28 g/kg Ca2+ ：0.40 g/kg K+：0.38 g/kg 在25 ℃時，氯化鈉的溶解度為36.7 g /100 mL水。