統測 110年 [化工群] 專業科目(1)

第 33 題

有關 $Ca^{2+}$ 、 $Sr^{2+}$ 及 $Mg^{2+}$ 這些離子之沉澱、分離與定性分析的敘述，下列何者正確？

A 在離心管中置入 3 毫升含有 $Ca^{2+}$ 、 $Sr^{2+}$ 及 $Mg^{2+}$ ( 三者濃度均為 0.1 M ) 的水溶液，若加入 10 滴 $0.05 M (NH_4)_2HPO_4$ 及足量濃氨水使水溶液呈鹼性並充分攪拌完全反應後，則僅生成 $Mg_3(PO_4)_2$ 沉澱
B 在離心管中置入 3 毫升含有 $Ca^{2+}$ 、 $Sr^{2+}$ 及 $Mg^{2+}$ ( 三者濃度均為 0.1 M ) 的水溶液，若加入 5 滴 $2M (NH_4)_2CO_3$ 及足量濃氨水使溶液呈鹼性並充分攪拌反應後，則僅生成 $MgCO_3$ 沉澱
C 於一離心管中置入 $Ca_3(PO_4)_2$ 沉澱 0.05 公克，逐滴滴入 10 滴濃 $CH_3COOH$ ，充分攪拌反應後，加入純水至總體積約3毫升，可使沉澱溶解
D 在離心管中置入 3 毫升含有 $Ca^{2+}$ 、 $Sr^{2+}$ 及 $Mg^{2+}$ ( 三者濃度均為 0.01 M ) 的水溶液，滴入 5 滴 $1M (NH_4)_2SO_4$ ，充分攪拌並水浴加熱 3 分鐘，則可生成 $CaSO_4$ 、 $SrSO_4$ 及 $MgSO_4$ 沉澱

思路引導 VIP

若一個不溶於水的鹽類，其陰離子是來自於一個「弱酸」（例如磷酸根或碳酸根），當我們在溶液中加入酸性試劑（增加 $H^+$ 濃度）時，這些 $H^+$ 會對陰離子的濃度產生什麼影響？這進而會如何改變固體沉澱與解離離子之間的平衡狀態呢？

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觀念驗證：選擇 (C) 是正確的。磷酸鈣 ($Ca_3(PO_4)_2$)，這種東西在水中確實是不溶的。但是啊，你可別忘了，磷酸根 ($PO_4^{3-}$) 乃是源於弱酸之物。當吾等加入醋酸 ($CH_3COOH$)，其所釋出的 $H^+$，將會與那些磷酸根結合，形成 $HPO_4^{2-}$ 抑或是 $H_2PO_4^{-}$。此乃勒沙特列原理的精髓，平衡自然會向著溶解的方向移動，使那礙眼的沉澱溶解殆盡。這點見識，你這野猴子倒是掌握得不錯。
選項剖析：

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