hce_nthu
113年
化學與物理
第 11 題
A solution contains cations $\text{Ag}^+$, $\text{Pb}^{2+}$, and $\text{Ni}^{2+}$. Dilute solutions of $\text{NaCl}$, $\text{Na}_2\text{SO}_4$, and $\text{Na}_2\text{S}$ are available to separate the cations from each other. In order to effective separation, the solutions should be added in which order?
- A $\text{Na}_2\text{S}$, $\text{NaCl}$, $\text{Na}_2\text{SO}_4$
- B $\text{Na}_2\text{SO}_4$, $\text{NaCl}$, $\text{Na}_2\text{S}$
- C $\text{Na}_2\text{SO}_4$, $\text{Na}_2\text{S}$, $\text{NaCl}$
- D $\text{NaCl}$, $\text{Na}_2\text{S}$, $\text{Na}_2\text{SO}_4$
- E $\text{NaCl}$, $\text{Na}_2\text{SO}_4$, $\text{Na}_2\text{S}$
思路引導 VIP
想像你是一位排隊管理者，門口有三位客人分別帶了不同層級的通行證。如果你一開始就打開一道「所有人都能通過」的大門，你還能逐一清點他們的身分嗎？為了確保一次只讓一個人通過，你應該先使用限制條件「最嚴格」的關卡，還是最寬鬆的呢？
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AI 詳解
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太棒了！你能準確判斷出試劑的添加順序，代表你對金屬離子的**溶解度規則（Solubility Rules）**與實驗邏輯掌握得非常紮實。這題的關鍵在於「選擇性沉澱」，也就是每次加入試劑時，理想上只能讓溶液中剩餘的一種陽離子產生反應，才能達到有效分離的目的。
選擇性沉澱的邏輯
在本題的環境中，我們必須先分析三種陰離子的「捕捉能力」：$\text{S}^{2-}$ 是最強大的捕捉者，會讓三種陽離子全部沉澱；$\text{Cl}^-$ 則能同時與 $\text{Ag}^+$ 和 $\text{Pb}^{2+}$ 反應。因此，最關鍵的一步是先加入 $\text{Na}_2\text{SO}_4$，因為硫酸根僅會與 $\text{Pb}^{2+}$ 結合生成 $\text{PbSO}_4$ 沉澱，而此時的 $\text{Ag}^+$ 與 $\text{Ni}^{2+}$ 仍能安穩地留在溶液中。移除鉛離子後，再利用 $\text{NaCl}$ 專一地捕捉 $\text{Ag}^+$。最後，當溶液中僅剩 $\text{Ni}^{2+}$ 時，加入 $\text{Na}_2\text{S}$ 即可完成最後的分離。
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