在化學實驗室中 如果要檢測集氣瓶中的二氧化碳 可以在集氣瓶中倒入澄清的石灰水 接著將其震盪 使兩者充分接觸反應 當看到溶液呈混濁 便可以確認瓶中的氣體為二氧化碳 這是由於反應生成難溶於水的碳酸鈣 反應式如圖所示 由此可知 我們可以利用離子沉澱原理及規則 鑑別離子的種類 甚至進行物質的鑑定 因此 這個單元要介紹水溶液中的沉澱反應規則 與其離子反應式的寫法 我們學會之後 就可以在後續的單元應用這些知識 我們可以根據物質在水中的溶解度大小 將物質分為難溶性、微溶性、可溶性三類 溫度固定時 難溶性物質是指其溶解度小於10的負4次方M 例如：氯化銀及硫酸鋇 微溶性物質是指其溶解度範圍 在10的負4次方M到10的負1次方M之間 例如：硫酸鈣及碳酸鎂 可溶性物質是指其溶解度大於10的負1次方M 例如：氯化鈉及硝酸銨 假設陰、陽離子在水溶液中可以結合成某一離子化合物 並且該化合物在水中的溶解度低於10的負4次方M 則我們會說此兩種離子發生沉澱反應 例如：在無色的硝酸銀水溶液中 滴入無色的氯化鈉水溶液時 會立即產生白色沉澱 這是因為硝酸銀中的銀離子 與氯化鈉的氯離子結合產生 溶解度低於10的負4次方M的難溶性氯化銀沉澱 因此我們可以立即看到溶液中有白色物質生成 此即為沉澱反應 將沉澱反應的反應物與生成物均以化合物的化學式列出 其全反應式如畫面所示 由於硝酸銀、氯化鈉及硝酸鈉為強電解質 在水溶液中可以完全解離 故將其化學式改以離子的方式呈現 但沉澱物氯化銀是難溶性鹽類 仍必須保留以化合物的化學式表示 故原本的全反應式可改為畫面中的離子反應式 我們可以看到左右兩邊出現一樣的離子 這代表這些離子沒有參與反應 因此可以進一步把這些離子消掉 得到畫面中的最終方程式 這個反應式只寫出溶液中真正有參與反應的離子 及沉澱物化合物的化學式來表示沉澱反應 因此 又稱為「淨離子反應式」 由此可知 即使是使用不同的化合物 只要能在水溶液中解離出可產生沉澱的相同離子 就會產生相同的沉澱反應 因此 若硝酸銀水溶液改滴入氯化鉀水溶液 因氯化鉀也可解離出氯離子 故此兩溶液混合時也同樣可生成氯化銀沉澱 高中課程中常見的沉澱規則如畫面所示 其中醋酸銀難溶會沉澱 是沉澱反應規則中的例外情形 試試看，你學會了嗎？ 硝酸鉛水溶液與碘化鈉水溶液混合時 會產生什麼沉澱？ 請寫出全反應式與淨離子反應式 硝酸鉛在水溶液中解離出鉛離子與硝酸根離子 碘化鈉在水溶液中解離出鈉離子與碘離子 根據前面的沉澱規則 我們可以得知鉛離子與碘離子會產生碘化鉛沉澱 因此可整理得到畫面中的全反應式和淨離子反應式 此外 鎘離子、鉻離子、銀離子、鈷離子、鎳離子、銅離子、鋅離子 遇到少量氨水或少量強鹼 會形成氫氧化物或金屬氧化物的沉澱 但是若再加入氨水 則會使沉澱物形成錯綜複雜的離子團而溶於水中 使溶液又恢復澄清 例如多侖試劑的配製 多侖試劑是一種可用來鑑定有機化合物醛基的試劑 先將2毫升0.3M的硝酸銀溶液置入試管 滴入1~2滴0.3M的氫氧化鈉水溶液並搖動試管 當溶液中產生棕色的氧化銀沉澱時 再滴一滴3M氨水且搖動試管 使之混合均勻 一直重複滴入 混合的操作直到所有沉澱消失 溶液變為澄清即停止 此溶液即為多侖試劑 反應式如畫面所示 有些金屬氫氧化物沉澱物雖然難溶於水 但卻可溶於強酸 也可溶於強鹼 這類的金屬元素 我們稱之為兩性元素 舉例來說 鋁離子加氫氧化鈉可產生氫氧化鋁沉澱 繼續加入過量的氫氧化鈉 則沉澱會溶解 並生成四羥基合鋁酸鹽 若再於該溶液中加入少量鹽酸 則會生成氫氧化鋁沉澱 繼續加入鹽酸 則沉澱溶解 形成鋁離子 有時候我們可以藉由沉澱物的顏色 來推測沉澱物可能含有什麼離子 大部分的沉澱物為白色 少數有特殊顏色的沉澱如畫面所示 因此認識沉澱物的顏色 也是很重要的 讓我們來總結一下這支影片的學習內容 難溶性物質是指在水中的溶解度小於10的負4次方M 若兩溶液中的陽離子和陰離子形成難溶性的物質 即表示兩溶液產生了沉澱反應 且可以依據沉澱規則來判斷溶液混合時可能產生的沉澱物 全反應式的寫法為將反應物與生成物均以化學式列出 離子反應式的寫法為將強電解質以離子的方式呈現 沉澱物以整個化合物的化學式表示 淨離子反應式的寫法為 將反應式兩邊沒有參與反應的離子消去 僅列出參與反應的離子及沉澱物化合物的化學式 畫面中所列的離子在鹼性溶液中所產生的沉澱物 可溶於過量氨水 兩性元素金屬氫氧化物沉澱物雖然難溶於水 但卻可溶於強酸 也可溶於強鹼 大部分的沉澱物為白色 少數沉澱物有特殊的顏色 同學們 看完本單元你是否已經學會 「沉澱反應與離子反應式」的相關觀念了呢？ 歡迎到留言區分享你的學習心得喔 我們下次再見