P. 1 / 50 33.1 甚麼是定性分析？ 化學家分析樣本時，一般想知道樣本含有甚麼 物質（定性分析）及每種物質的含量（定量分 析）。 圖 33.1 化學分析可分為定性分析和定量分析 P. 2 / 50 33.1 甚麼是定性分析？ 化學家分析樣本時，一般想知道樣本含有甚麼 物質（定性分析）及每種物質的含量（定量分 析）。 圖 33.2 化學家分析樣本時，一般想知道樣本內 含有甚麼物質及每種物質的含量 P.
Download ReportTranscript P. 1 / 50 33.1 甚麼是定性分析？ 化學家分析樣本時，一般想知道樣本含有甚麼 物質（定性分析）及每種物質的含量（定量分 析）。 圖 33.1 化學分析可分為定性分析和定量分析 P. 2 / 50 33.1 甚麼是定性分析？ 化學家分析樣本時，一般想知道樣本含有甚麼 物質（定性分析）及每種物質的含量（定量分 析）。 圖 33.2 化學家分析樣本時，一般想知道樣本內 含有甚麼物質及每種物質的含量 P.
P. 1 / 50 33.1 甚麼是定性分析？ 化學家分析樣本時，一般想知道樣本含有甚麼 物質（定性分析）及每種物質的含量（定量分 析）。 圖 33.1 化學分析可分為定性分析和定量分析 P. 2 / 50 33.1 甚麼是定性分析？ 化學家分析樣本時，一般想知道樣本含有甚麼 物質（定性分析）及每種物質的含量（定量分 析）。 圖 33.2 化學家分析樣本時，一般想知道樣本內 含有甚麼物質及每種物質的含量 P. 3 / 50 33.1 甚麼是定性分析？ 化學家會用化學方法來鑑定物質所含的離子。 陽離子：鉀離子、鈉離子、鋁離子、鈣離子、 銅 (II) 離子、鐵 (II) 離子、鐵 (III) 離子、鉛 (II) 離 子、鋅離子和銨離子 陰離子：氯離子、溴離子、碘離子、碳酸根離子、 次氯酸根離子和亞硫酸根離子 P. 4 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 外觀 一個固體化合物樣本的顏色可幫助我們推斷它 所含的陽離子。 圖 33.3 一個固體樣本的顏色可幫助我們推斷它 所含的陽離子 P. 5 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 外觀 表 33.1 藉 固體的顏色 固體的顏色推斷它所含的陽離子 推斷 黃色或棕色 可能含有鐵 (III) 離子 (Fe3+) 藍色 可能含有銅 (II) 離子 (Cu2+) 綠色 可能含有銅 (II) 離子 (Cu2+) 或鐵 (II) 離子 (Fe2+) P. 6 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 焰色試驗 把含鉀、鈉、鈣或銅 (II) 離子的化合物樣本用 本生燈火焰燃燒，會令火焰呈特別的顏色，我 們可憑焰色推斷樣本是否含有上述的陽離子。 圖 33.4 含某些陽離子的化合物樣本會令本生燈火焰 呈特別的顏色 P. 7 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 焰色試驗 表 33.2 鑑定化合物所含陽離子的焰色試驗 焰色 顯示所含的陽離子 紫色 鉀離子 (K+) 金黃色 鈉離子 (Na+) 磚紅色 鈣離子 (Ca2+) 藍綠色 銅 (II) 離子 (Cu2+) P. 8 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 焰色試驗 有時候，兩種陽離子的焰色會很相似。因此， 不應單以焰色試驗作為鑑定的方法。 P. 9 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 在水中的溶解度 觀察離子化合物在水中的溶解度亦是一個鑑定 化合物所含離子的有效方法。 留意所有硝酸鹽、鈉鹽、鉀鹽和銨鹽都可溶於 水。 P. 10 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 在水中的溶解度 表 33.3 一些常見的離子化合物在水中的溶解度 離子化合物 在水中的溶解度 硝酸鹽 全部均溶於水 鹵化物 全部均溶於水，但鹵化銀、鹵化鉛 (II) 除外 P. 11 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 在水中的溶解度 表 33.3 一些常見的離子化合物在水中的溶解度 離子化合物 在水中的溶解度 碳酸鹽和亞硫酸鹽 全部均不溶於水，但碳酸鈉和亞硫酸鈉、 碳酸鉀和亞硫酸鉀、碳酸銨除外 硫酸鹽 全部均溶於水，但硫酸鈣、硫酸鋇及硫酸 鉛 (II) 除外 P. 12 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 與稀氫氧化鈉溶液的反應 如果樣本可溶於水，將它製成溶液，然後加入 數滴稀氫氧化鈉溶液。 若生成有色的沉澱物，顯示該樣本可能含有銅 (II)、 鐵 (II) 或鐵 (III) 離子。 含這些離子的溶液都會與稀氫氧化鈉溶液反應， 生成不溶於水的有色氫氧化物。 P. 13 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 與稀氫氧化鈉溶液的反應 Cu2+(aq) + 2OH (aq) Cu(OH)2(s) 藍色沉澱物 Fe2+(aq) + 2OH (aq) Fe(OH)2(s) 綠色沉澱物 Fe3+(aq) + 3OH (aq) Fe(OH)3(s) 紅棕色沉澱物 P. 14 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 與稀氫氧化鈉溶液的反應 圖 33.5 稀氫氧化鈉溶液與含有 金屬離子的水溶液生成 的沉澱物 P. 15 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 與稀氫氧化鈉溶液的反應 如果生成白色的沉澱物，則顯示該樣本含有鋁、 鈣、鎂、鉛 (II) 或鋅離子。 含這些離子的溶液都會與稀氫氧化鈉溶液反應， 生成不溶於水的白色氫氧化物。 其中氫氧化鋁、氫氧化鉛 (II) 和氫氧化鋅都可溶於 過量的稀氫氧化鈉溶液，生成無色溶液。 P. 16 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 與稀氫氧化鈉溶液的反應 Ca2+(aq) + 2OH (aq) Mg2+(aq) + 2OH (aq) Ca(OH)2(s) 不溶於過量的 氫氧化鈉溶液 Mg(OH)2(s) Al3+(aq) + 3OH (aq) Al(OH)3(s) Pb2+(aq) + 2OH (aq) Pb(OH)2(s) Zn2+(aq) + 2OH (aq) Zn(OH)2(s) 溶於過量的 氫氧化鈉溶液 P. 17 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 與稀氫氧化鈉溶液的反應 圖 33.6 硝酸鋁溶液與稀氫氧化鈉溶液的反應 P. 18 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 與稀氫氧化鈉溶液的反應 圖 33.7 硝酸鋅溶液與稀氫氧化鈉溶液的反應 P. 19 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 與稀氫氧化鈉溶液的反應 含銨、鉀、或鈉離子的溶液與氫氧化鈉溶液混合 時不會生成沉澱物。把含銨離子的溶液與鹼一起 加熱，會釋出氨氣。 NH4+(aq) + OH (aq) NH3(g) + H2O(l) P. 20 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 與稀氫氧化鈉溶液的反應 表 33.4 根據與稀氫氧化鈉溶液的反應來鑑定溶液 所含的陽離子 加入數滴稀 氫氧化鈉溶液 加入過量的稀 氫氧化鈉溶液 顯示溶液所含的陽離子 沒有沉澱物 — 鉀離子 (K+)、鈉離子 (Na+)、 銨離子 (NH4+) 白色沉澱物 不溶 鈣離子 (Ca2+)、鎂離子 (Mg2+) 溶解 鋁離子 (Al3+)、鉛 (II) 離子 (Pb2+)、 鋅離子 (Zn2+) 白色沉澱物 P. 21 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 與稀氫氧化鈉溶液的反應 表 33.4 根據與稀氫氧化鈉溶液的反應來鑑定溶液 所含的陽離子 加入數滴稀 氫氧化鈉溶液 加入過量的稀 氫氧化鈉溶液 顯示溶液所含的陽離子 藍色沉澱物 不溶 銅 (II) 離子 (Cu2+) 綠色沉澱物 不溶 鐵 (II) 離子 (Fe2+) 紅棕色沉澱物 不溶 鐵 (III) 離子 (Fe3+) P. 22 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 與氨水的反應 如果樣本可溶於水，將它製成溶液，然後加入 數滴氨水。 若生成有色的沉澱物，顯示該樣本可能含有銅 (II)、 鐵 (II) 或鐵 (III) 離子。 其中氫氧化銅 (II) 可溶於過量的氨水，生成深藍色 的溶液。 P. 23 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 與氨水的反應 圖 33.8 氨水與含有金屬離子的水溶液生成的沉澱物 P. 24 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 與氨水的反應 圖 33.9 硝酸銅 (II) 溶液與氨水的反應 P. 25 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 與氨水的反應 若生成白色的沉澱物，則顯示該樣本含有鋁、 鉛 (II)、鎂或鋅離子。 其中只有氫氧化鋅可溶於過量的氨水，生成無色 溶液。 P. 26 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 與氨水的反應 圖 33.10 硝酸鋅溶液與氨水的反應 含鉀、鈉、鈣或銨離子的溶液與氨水混合時不會 生成沉澱物。 P. 27 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 與氨水的反應 表 33.5 根據與氨水的反應來鑑定溶液所含的陽離子 加入數滴 氨水 沒有沉澱物 加入過量 的氨水 — 顯示溶液所含的陽離子 鉀離子 (K+)、鈉離子 (Na+)、 鈣離子 (Ca2+)、銨離子 (NH4+) 白色沉澱物 不溶 鋁離子 (Al3+)、鉛 (II) 離子 (Pb2+)、 鎂離子 (Mg2+) 白色沉澱物 溶解 鋅離子 (Zn2+) P. 28 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 與氨水的反應 表 33.5 根據與氨水的反應來鑑定溶液所含的陽離子 加入數滴 氨水 加入過量 的氨水 顯示溶液所含的陽離子 綠色沉澱物 不溶 鐵 (II) 離子 (Fe2+) 紅棕色沉澱物 不溶 鐵 (III) 離子 (Fe3+) 溶解（生成深 藍色的溶液） 銅 (II) 離子 (Cu2+) 藍色沉澱物 P. 29 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 圖 33.11 鑑定溶液所含陽離子的流程圖 P. 30 / 50 33.2 鑑定化合物樣本所含的陽離子 圖 33.11 鑑定溶液所含陽離子的流程圖 P. 31 / 50 33.3 鑑定化合物樣本所含的陰離子 測試氣體和水的方法 在鑑定陰離子的測試中，通常都會有氣體或水 生成。 因此，要鑑定樣本所含的陰離子，就必須先懂 得檢驗氣體和水的方法。 圖 33.12 收集氣體的不同方法 P. 32 / 50 33.3 鑑定化合物樣本所含的陰離子 測試氣體和水的方法 排水法 這個方法適用於收集不溶於水的氣體，例如氮氣。 向下導氣法 這個方法適用於收集較空氣重的氣體，例如氯氣 和二氧化碳。 P. 33 / 50 33.3 鑑定化合物樣本所含的陰離子 測試氣體和水的方法 向上導氣法 這個方法適用於收集較空氣輕的氣體，例如氫氣 和氨氣。 氣筒 氣筒可用來收集任何氣體。 P. 34 / 50 33.3 鑑定化合物樣本所含的陰離子 測試氣體和水的方法 表 33.6 一些氣體和水的特性和檢驗方法 氣體或水 特性 檢驗方法及結果 氨氣 無色的鹼性氣體，具 有難聞的氣味 把濕潤的紅色石蕊試紙變成 藍色 二氧化碳 無色的弱酸性氣體 把石灰水變成乳白色 氯氣 黃綠色的酸性氣體， 可漂白染色的物料 把濕潤的藍色石蕊試紙變成 紅色，繼而變白（漂白） P. 35 / 50 33.3 鑑定化合物樣本所含的陰離子 測試氣體和水的方法 表 33.6 一些氣體和水的特性和檢驗方法 氣體或水 特性 檢驗方法及結果 氫氣 無色氣體，與氧氣一 起被燃點時會產生劇 烈的反應 用燃燒中的木條檢驗，會產 生爆鳴聲 氧氣 無色氣體，可助燃 令帶有餘燼的木條重燃 P. 36 / 50 33.3 鑑定化合物樣本所含的陰離子 測試氣體和水的方法 表 33.6 一些氣體和水的特性和檢驗方法 氣體或水 特性 檢驗方法及結果 二氧化硫 無色氣體，具有令人 窒息的氣味 將經酸化重鉻酸鉀溶液浸濕 的濾紙由橙色變成綠色 水 無色液體 把藍色的氯化鈷 (II) 試紙變 成粉紅色 P. 37 / 50 33.3 鑑定化合物樣本所含的陰離子 測試氣體和水的方法 圖 33.13 二氧化碳把石灰水變成乳白色 P. 38 / 50 33.3 鑑定化合物樣本所含的陰離子 測試氣體和水的方法 圖 33.14 氯氣把濕潤的藍色石蕊試紙變成紅色， 繼而變白 P. 39 / 50 33.3 鑑定化合物樣本所含的陰離子 測試氣體和水的方法 圖 33.15 氧氣令帶有餘燼的木條重燃 P. 40 / 50 33.3 鑑定化合物樣本所含的陰離子 測試氣體和水的方法 圖 33.16 二氧化硫把經酸化重鉻酸鉀溶液浸濕的濾紙 由橙色變成綠色 P. 41 / 50 33.3 鑑定化合物樣本所含的陰離子 與稀氫氯酸的反應 可以根據樣本與稀氫氯酸的反應來鑑定樣本是 否含有碳酸根離子、次氯酸根離子或亞硫酸根 離子。 將稀氫氯酸加入小量的固體樣本或其水溶液中， 然後測試釋出的氣體。 如果加入稀氫氯酸後，混合物釋出二氧化碳，顯 示樣本含有碳酸根離子。 P. 42 / 50 33.3 鑑定化合物樣本所含的陰離子 與稀氫氯酸的反應 可以根據樣本與稀氫氯酸的反應來鑑定樣本是 否含有碳酸根離子、次氯酸根離子或亞硫酸根 離子。 若釋出氯氣，顯示樣本含有次氯酸根離子。 若釋出二氧化硫，則顯示樣本含有亞硫酸根離子。 P. 43 / 50 33.3 鑑定化合物樣本所含的陰離子 與稀氫氯酸的反應 表 33.7 根據與稀氫氯酸的反應來鑑定樣本所含的陰離子 加入稀氫氯酸後， 若釋出的氣體 釋出的氣體是 顯示樣本所含的 陰離子 把石灰水變成乳白色 二氧化碳 碳酸根離子 (CO32-) 把濕潤的藍色石蕊試紙 變成紅色，繼而變白 氯氣 次氯酸根離子 (OCl-) 把經酸化重鉻酸鉀溶液浸 濕的濾紙由橙色變成綠色 二氧化硫 亞硫酸根離子 (SO32-) P. 44 / 50 33.3 鑑定化合物樣本所含的陰離子 與硝酸銀溶液的反應 可以根據樣本的溶液與硝酸銀溶液的反應來鑑 定樣本是否含有氯離子、溴離子或碘離子。 首先把樣本溶於水，取小量樣本溶液，並加入相 同體積的稀硝酸，然後加入數滴硝酸銀溶液。 鹵化銀不溶於水，所以如果有沉澱物生成，就顯 示樣本含有鹵離子。 P. 45 / 50 33.3 鑑定化合物樣本所含的陰離子 與硝酸銀溶液的反應 Ag+(aq) + Cl (aq) AgCl(s) 白色沉澱物 Ag+(aq) + Br (aq) AgBr(s) 奶白色沉澱物 Ag+(aq) + I (aq) AgI(s) 黃色沉澱物 P. 46 / 50 33.3 鑑定化合物樣本所含的陰離子 與硝酸銀溶液的反應 圖 33.17 加入稀硝酸和硝酸銀溶液後，含鹵離子的溶液會生成沉澱物 P. 47 / 50 33.3 鑑定化合物樣本所含的陰離子 與硝酸銀溶液的反應 表 33.8 根據與硝酸銀溶液的反應來鑑定樣本所含的陰離子 測試結果 顯示樣本所含的陰離子 白色沉澱物 氯離子 (Cl ) 奶白色沉澱物 溴離子 (Br ) 黃色沉澱物 碘離子 (I ) P. 48 / 50 33.4 現代化學分析儀器 在工業和學術研究方面，化學家會使用各種現 代化學分析儀器來進行分析，包括： 紅外光譜學； 核磁共振光譜學； 質譜分析法；和 氣相色層分析法。 P. 49 / 50 33.4 現代化學分析儀器 用化學分析儀器進行分析的優點包括： 加快速率； 提高精確度； 減少人為錯誤的機會； 增加靈敏度； 樣本可以保存再用。 P. 50 / 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