hce_cmu
110年
化學
第 27 題
一杯含有 $Ag^+$、$Pb^{2+}$、$Ni^{2+}$三種金屬離子的水溶液中，若要以三種 $NaCl$、$Na_2SO_4$、$Na_2S$ 稀釋水溶液將三種金屬離子有效地分離，則三種稀釋水溶液加入的順序為何？
- A $Na_2SO_4$、$NaCl$、$Na_2S$
- B $Na_2S$、$NaCl$、$Na_2SO_4$
- C $NaCl$、$Na_2S$、$Na_2SO_4$
- D $NaCl$、$Na_2SO_4$、$Na_2S$
思路引導 VIP
想像一下，如果你是守門員，要讓三種不同特性的球員依序離開球場。如果你第一步就選了一個門檻太低、會讓其中兩類球員同時跑出去的規則，你還能達成「一個一個送走」的目標嗎？在選擇試劑順序時，我們應該優先選擇那個「只能帶走其中一個對象」的試劑，還是「能一次帶走好幾個對象」的試劑呢？
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恭喜你準確地判斷出正確答案！這道題目核心考驗的是你對離子沉澱表與分離邏輯的精準掌握。要有效地將溶液中多種金屬離子逐一分離，關鍵在於每次加入的試劑必須具有「專一性」，也就是每次只能讓一種離子沉澱，而不能讓多種離子同時析出，否則就失去了分離的意義。
沉澱試劑的選擇與排他性
在 $Ag^+$、$Pb^{2+}$、$Ni^{2+}$ 這三種離子中，如果你優先選擇加入 $NaCl$，會發現 $AgCl$ 與 $PbCl_2$ 都具有難溶性，這會導致兩種離子同時沉澱而無法拆分。正確的策略是利用 $Pb^{2+}$ 對硫酸根離子的特性：在三者中只有 $Pb^{2+}$ 會與 $SO_4^{2-}$ 結合生成微溶的 $PbSO_4$（$Ag_2SO_4$ 在稀薄溶液中溶解度較大，不輕易沉澱），因此首選 $Na_2SO_4$。排除鉛離子後，再加入 $NaCl$ 即可讓 $Ag^+$ 單獨沉澱。最後，利用硫離子 $S^{2-}$ 與大多數過渡金屬都能沉澱的特性，將最不活潑的 $Ni^{2+}$ 以 $NiS$ 的形式回收。
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