一水不溶二鹽 不溶者, 呼之欲出 研究者 : 張雅晴陳姿樺陳虹羽指導者 : 張釧哲老師李雁婷老師摘要本研究藉由測量強電解質水溶液的電導率, 討論有相同離子的數種強電解質鹽類在水溶液中的解離度受相互抑制的效果 並利用鹽析效應原理去探討強電解質在水溶液中溶解度的相互影響情形 壹 研究動機記得小學時有個簡

一水不溶二鹽 不溶者, 呼之欲出 研究者 : 張雅晴陳姿樺陳虹羽指導者 : 張釧哲老師李雁婷老師摘要本研究藉由測量強電解質水溶液的電導率, 討論有相同離子的數種強電解質鹽類在水溶液中的解離度受相互抑制的效果 並利用鹽析效應原理去探討強電解質在水溶液中溶解度的相互影響情形 壹 研究動機記得小學時有個簡單的實驗 : 將食鹽加到水中, 加到無法溶解為止, 過濾後再加入糖, 卻沒有析出 因此我們推測 : 一種鹽類的飽和水溶液並不會影響另外一種鹽類的溶解 在高中課本上有提及 同離子效應 - 難溶鹽在同離子影響下會使解離度變小, 同時也會影響溶解度, 然而可溶鹽之間是否也會產生所謂 同離子效應? 可溶鹽之間的溶解度真的不受彼此影響嗎? 因此我們選定幾種常見可溶鹽來探討可溶鹽溶解度相互影響的關係 貳 研究目的一 電導率與解離度有一定的關係, 因此本實驗希望藉由電導率的測定代替解離度, 進而探討強電解質間解離度互相抑制的情形 二 強電解質間解離度有相互抑制或增強的情形, 本實驗希望藉由鹽析 鹽入效應的探討並配合沉澱滴定法進而分析強電解質間溶解度互相影響的情形 參 研究設備及器材一 器材 : ( 一 ) SC-2300 實驗室微電腦電導率測定儀 1. 儀器主機規格 : 機型 SC-2300 功能 μ S /ms/mω /Salt/TDS/TEMP 測試 Cond. 0.00μ S /cm~200.0ms/cm 範圍五檔手動或自動換檔 Res. 0.00~100.00MΩ -cm Salt 0.0~70.0ppt TDS 0~2000ppm Temp. -10.0~110.0 216

解析度 Cond. 0.01μ S /cm Res. 0.01 MΩ -cm Salt 0.1ppt TDS 1ppm Temp. 0.1 精確度 Cond. 0.5% ±1Digit Res. 1% ±1Digit Salt 0.5% ±1Digit TDS 0.5% ±1Digit Temp. ±0.2 ±1Digit 溫度補償 自動辨識 PT1000 或 NTC30K 自動或手動溫度補償 溫度係數 非線性 線性 0.00~20.00% 參考溫度點 Tref25 手動校正 單點已知標準液或電極係數校正 標準液校正 預設五種標準液 10 84 1413μ S /cm & 12.88 100mS/cm 可做單點或 1~5 點自動校正 RS232 介面 有 資料儲存 450 組 測值 溫度 日期 時間 辨識碼 工作環境溫度 0~50 儲存環境溫度 -20~70 顯示螢幕 3/4 大型液晶顯示 / 附背光 電源 4 AA 電池 /AC ADAPTOR 操作時間 使用電池操作時約 100~500hrs 依據電導度測量範圍及背光啟用與否 保護等級 符合 IP43 尺寸 LW H 220 190 70mm 重量 0.8Kg [ 附註 ] Cond. 電導率 Salt 鹽度 Salinity 由導電係數反求, 可計算出 PSU 鹽度 TDS 總溶解固體 (Total dissolved solids), 又稱溶解性固體總量, 測 量單位為毫克 / 升 (mg/l), 表示 1 升水中溶有多少毫克溶解性固 體 TEMP 溫度 217

2. 儀器電極規格 : 電極材質 石墨 主體材質 環氧樹脂 測量原理 四極式電導度技術 測量範圍 10uS/cm~500Ms/CM 標準係數 0.475 工作最大壓力 3 10 5 Pa 3bar 測量浸入深度 >35mm 儲存溫度 -20~70 儲存方式 乾燥保存 外管尺寸 ψ 16mm, 長 165mm 電極線長 1.2m 或 3m 重量 106g 外觀 3. 電導率的測定原理電導率是物體傳導電流的能力 電導率測量儀的測量原理是將兩塊平行的極板, 放到被測溶液中, 在極板的兩端加上一定的電勢 ( 通常為正弦波電壓 ), 然後測量極板間流過的電流 因為電導池的幾何形狀影響電導率值, 標準的測量中用單位電導率 S/cm 來表示, 以補償各種電極尺寸造成的差別 水的電導率與其所含無機酸 鹼 鹽的量有一定關係 當它們的濃度較低時, 電導率隨濃度的增大而增加, 因此, 該指標常用於推測水中離子的總濃度或含鹽量 電極常數常選用已知電導率的標準氯化鉀溶液測定 溶液的電導率與其溫度 電極上的極化現象 電極分佈電容等因素有關, 儀器上一般都採用了補償或消除措施 ( 二 ) 電子天平 ( 三 ) 秤量紙 ( 四 ) 刮勺 ( 五 ) 100ml 燒杯 ( 六 ) 250ml 燒杯 ( 七 ) 2000ml 燒杯 ( 八 ) 100ml 容量瓶 218

( 九 ) 1000ml 容量瓶 ( 十 ) 100ml 量筒 ( 十一 ) 滴管 ( 十二 ) 玻棒 ( 十三 ) 加熱板 ( 十四 ) 攪拌子 ( 十五 ) 溫度計 ( 十六 ) 鋁箔紙 ( 十七 ) 橡皮筋 ( 十八 ) 表玻璃 ( 十九 ) 濾紙 ( 二十 ) 抽濾裝置 ( 二十一 ) 烘箱 ( 二十二 ) 恆溫槽 ( 二十三 ) 滴定管 ( 二十四 ) 250ml 錐形瓶 ( 二十五 ) 漏斗 ( 二十六 ) 分度吸量管 ( 二十七 ) 安全吸球 ( 二十八 ) 洗瓶二 藥品 ( 一 ) NaCl ( 二 ) KCl ( 三 ) CaCl 2 ( 四 ) AgNO 3 ( 五 ) K 2 CrO 4 肆 研究過程或方法 依現有學校實驗藥品, 以及考慮離子大小 電荷數等操縱變因, 故選用同週期及同族各一組鹽類作為強電解質的代表, 分別為 NaCl KCl 與 CaCl 2 一 低濃度狀態 NaCl 與 KCl 之間解離度的抑制效果 ( 一 ) 測量 KCl NaCl CaCl 2 濃度與電導率之關係 1. 以 0.1M 為單位, 配製 0.1~2.0 M KCl,NaCl 與 CaCl 2 水溶液 2. 在燒杯中加入攪拌子攪拌, 同時使用電導率測定儀測量其電導率 3. 記錄並繪製成圖表 ( 二 ) 低濃度狀態 NaCl 與 KCl 之間解離度的抑制效果 1. 由第一部分所得的結果, 計算各種濃度 KCl 與 NaCl 的電導率相加之 219

和 ( 甲 ) 2. 配製好 0.5 公升 0.1M 的 NaCl 水溶液, 並分裝成 100ml 共 5 杯 3. 分別加入 0.01mole 的 KCl 晶體, 並攪拌到其完全溶解 4. 在燒杯中加入攪拌子攪拌, 同時測量其電導率 5. 比較其電導率平均值與 ( 甲 ) 的差 6. 將加入的 KCl 以 0.01mole 為單位由 0.01mole 加至 0.20mole, 並重複步驟四和步驟五 7. 將 NaCl 的濃度以 0.1M 為單位由 0.1M 逐漸增加至 0.5M, 並重複步驟二至步驟六 8. 將 NaCl 與 KCl 互換, 並重複步驟二至步驟七 9. 將測得的數據製成表格及折線圖 ( 三 ) 低濃度狀態 CaCl 2 與 KCl 之間解離度的抑制效果 1. 由第一部分所得的結果, 計算各種濃度 KCl 與 CaCl 2 的電導率相加之和 ( 乙 ) 2. 配製好 0.5 公升 0.5M 的 CaCl 2 水溶液, 並分裝成 100ml 共 5 杯 3. 分別加入 0.01mole 的 KCl 晶體, 並攪拌到其完全溶解 4. 在燒杯中加入攪拌子攪拌, 同時測量其電導率 5. 比較其電導率平均值與 ( 乙 ) 的差 6. 將加入的 KCl 以 0.01mole 為單位由 0.01mole 加至 0.20mole, 並重複步驟四和步驟五 7. 將 CaCl 2 與 KCl 互換, 並重複步驟二至步驟六 8. 將測得的數據製成表格及折線圖 二 飽和狀態 NaCl 與 KCl 之間溶解度的抑制效果 ( 一 ) 配製大量 25 NaCl 飽和溶液 1. 秤約 360g 之 NaCl, 記錄重量 ( 丙 ) 2. 將 NaCl 放入 2000ml 燒杯, 並加入 1000g 水, 攪拌均勻 3. 以鋁箔紙與橡皮筋封住開口, 插入一溫度計, 放置於加熱板上加熱 攪拌 4. 加熱至鹽類完全溶解, 將燒杯取下加熱板使其冷卻至 25, 過程中不時攪拌以避免過飽和情形發生 5. 使用抽濾裝置, 放上測量過重量之濾紙, 快速過濾上述溶液 6. 將濾紙放入烘箱, 烘乾後秤重 ( 步驟參照附註一 ), 記錄測量總重 7. 總重減去濾紙重可得未溶解 NaCl 重, 將 ( 丙 ) 減去未溶解 NaCl 重可得溶液中 NaCl 重, 利用此重計算飽和 NaCl 溶液濃度, 推得在 25 時 NaCl 溶於 100g 水所得飽和溶液總重為 ( 丁 ) ( 二 ) 進行鹽析實驗 1. 在 25 下, 以 250ml 燒杯取出 ( 丁 ) 的 NaCl 飽和溶液, 加入 2gKCl, 220

攪拌均勻 2. 放入一顆攪拌子於步驟一之溶液中, 以鋁箔紙與橡皮筋封住開口, 插入一溫度計, 放置於加熱板上加熱 攪拌 3. 加熱至 55, 將燒杯取下加熱板使其冷卻至 25, 過程中不時攪拌以避免過飽和情形發生 4. 將冷卻至 25 的燒杯放入 25 恆溫槽, 十分鐘後取出 5. 使用抽濾裝置, 放上測量過重量之濾紙, 快速過濾步驟四之溶液 6. 將濾紙放入烘箱, 烘乾後秤重 ( 步驟參照附註 ), 記錄測量總重 7. 總重減去濾紙重可得析出之 NaCl 與 KCl 混合物的重量 8. 用刮勺和洗瓶將濾紙上的混合物沖入 250ml 燒杯中, 攪拌均勻後以容量瓶配製為 100ml 溶液 9. 用分度吸量管與安全吸球取出 10ml 步驟八的溶液放入錐形瓶中, 加入蒸餾水約 25ml, 加入兩滴 0.1M K 2 CrO 4 作為指示劑, 搖晃均勻 10. 以 0.1M AgNO 3 滴定步驟九錐形瓶內的溶液, 記錄達滴定終點所需的 0.1M AgNO 3 體積 11. 計算混合物中 Cl - 的莫耳數 12. 由步驟 7 步驟 11 之結果分析加入 KCl 後, 溶液中鹽類重量的改變情形 ( 計算方法參照附註二 ) 13. 重複上述步驟兩次, 求三次結果的平均值 14. 將加入的 KCl 2g 改為 4g 6g, 以此類推, 重複上述步驟 15. 將所得之結果製成表格及折線圖 [ 附註一 ] 測量析出鹽重的方法 (1) 從烘箱取出之鹽類須在十五秒內測重完成, 以避免鹽類吸水造成測量誤差 (2) 每份鹽類須測量三次, 分別為放入烘箱 5 分鐘後 ( 第一次 ) 15 分鐘後 ( 第二次 ) 25 分鐘後 ( 第三次 ) 第一次測量完畢後, 應用刮勺將鹽類刮分散再放入烘箱, 使鹽與鹽之間的水分可被充分蒸乾 第三次之測量值須和第二次測量值誤差在 0.5% 內才可記錄, 若超過誤差範圍, 應重複上述步驟直到讀數在誤差範圍內為止 [ 附註二 ] 分析析出鹽類的方法 (1) 由滴定結果可知析出鹽類的 Cl- 總莫耳數, 由測重結果可知析出鹽類重 (2) 設析出 NaCl 為 x 莫耳, 析出 KCl 為 y 莫耳, 則 x+y=cl- 總莫耳數 58.44x+74.56y= 析出鹽類重 (3) 兩式聯立可分別得知析出的 NaCl 與 KCl 重, 並回推溶液中 NaCl 和 KCl 的重量 221

伍 研究結果 一 低濃度狀態 NaCl 與 KCl 之間解離度的抑制效果 ( 一 ) 測量 KCl NaCl CaCl 2 濃度與電導率之關係 ( 如圖一 ) 1. NaCl 濃度與電導率的關係 濃度 (M) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 導電度 (ms/cm) 10.10 19.45 28.35 37.05 45.48 濃度 (M) 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 導電度 (ms/cm) 53.98 61.25 69.13 76.85 83.10 濃度 (M) 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 導電度 (ms/cm) 92.50 99.63 106.63 113.20 120.43 濃度 (M) 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 導電度 (ms/cm) 127.43 134.03 141.20 148.63 156.40 2. KCl 濃度與電導率的關係 濃度 (M) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 導電度 (ms/cm) 12.28 23.33 34.28 44.83 55.18 濃度 (M) 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 導電度 (ms/cm) 64.70 74.33 87.15 96.93 107.63 濃度 (M) 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 導電度 (ms/cm) 117.92 128.44 138.96 149.48 160.00 濃度 (M) 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 導電度 (ms/cm) 170.52 181.04 191.56 202.08 212.60 3. CaCl 2 濃度與電導率的關係 濃度 (M) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 導電度 (ms/cm) 14.55 27.48 40.05 51.90 63.43 濃度 (M) 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 導電度 (ms/cm) 74.53 80.47 95.80 111.40 118.37 濃度 (M) 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 導電度 (ms/cm) 121.97 131.47 138.50 145.93 151.60 濃度 (M) 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 導電度 (ms/cm) 159.67 167.87 186.50 194.84 204.34 222

電導率 (ms/cm) KCl NaCl CaCl2 之濃度與電導率關係 250.00 200.00 150.00 100.00 y = 105.2x + 2.2058 R 2 = 0.9999 y = 95.062x + 14.218 R 2 = 0.991 y = 75.624x + 6.8363 R 2 = 0.9983 CaCl2 NaCl KCl 50.00 0.00 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 濃度 (M) 圖一 KCl NaCl CaCl 2 之濃度與電導率關係 223

( 二 ) 低濃度狀態 NaCl 與 KCl 之間的抑制效果 1. 固定 NaCl 濃度, 加入不同濃度之 KCl NaCl 對應濃度的對應濃度的平均電導率理論電導率誤差 NaCl 電導率 KCl 電導率 (C) (A+B) (C-A-B) (A) (B) 0.1MNaCl+2.0MKCl 測不到 10.10 212.60 222.70 0.1MNaCl+1.9MKCl 測不到 10.10 202.08 212.18 0.1MNaCl+1.8MKCl 186.50 10.10 191.56 201.66 15.16 0.1MNaCl+1.7MKCl 182.07 10.10 181.04 191.14 9.07 0.1MNaCl+1.6MKCl 167.87 10.10 170.52 180.62 12.75 0.1MNaCl+1.5MKCl 162.20 10.10 160.00 170.10 7.90 0.1MNaCl+1.4MKCl 154.87 10.10 149.48 159.58 4.71 0.1MNaCl+1.3MKCl 144.03 10.10 138.96 149.06 5.03 0.1MNaCl+1.2MKCl 133.88 10.10 128.44 138.54 4.66 0.1MNaCl+1.1MKCl 125.28 10.10 117.92 128.02 2.75 0.1MNaCl+1.0MKCl 113.43 10.10 107.63 117.73 4.30 0.1MNaCl+0.9MKCl 103.23 10.10 96.93 107.03 3.80 0.1MNaCl+0.8MKCl 95.87 10.10 87.15 97.25 1.38 0.1MNaCl+0.7MKCl 83.63 10.10 74.33 84.43 0.80 0.1MNaCl+0.6MKCl 73.77 10.10 64.70 74.80 1.03 0.1MNaCl+0.5MKCl 64.30 10.10 55.18 65.28 0.98 0.1MNaCl+0.4MKCl 53.70 10.10 44.83 54.93 1.23 0.1MNaCl+0.3MKCl 42.57 10.10 34.28 44.38 1.81 0.1MNaCl+0.2MKCl 31.97 10.10 23.33 33.43 1.46 0.1MNaCl+0.1MKCl 21.27 10.10 12.28 22.38 1.11 224

NaCl 對應濃度的對應濃度的平均電導率理論電導率誤差 NaCl 電導率 KCl 電導率 (C) (A+B) (C-A-B) (A) (B) 0.2MNaCl+2.0MKCl 測不到 19.45 212.60 232.05 0.2MNaCl+1.9MKCl 測不到 19.45 202.08 221.53 0.2MNaCl+1.8MKCl 測不到 19.45 191.56 211.01 0.2MNaCl+1.7MKCl 195.73 19.45 181.04 200.49 4.76 0.2MNaCl+1.6MKCl 187.27 19.45 170.52 189.97 2.70 0.2MNaCl+1.5MKCl 174.40 19.45 160.00 179.45 5.05 0.2MNaCl+1.4MKCl 162.97 19.45 149.48 168.93 5.96 0.2MNaCl+1.3MKCl 151.87 19.45 138.96 158.41 6.54 0.2MNaCl+1.2MKCl 141.67 19.45 128.44 147.89 6.22 0.2MNaCl+1.1MKCl 132.87 19.45 117.92 137.37 4.50 0.2MNaCl+1.0MKCl 122.97 19.45 107.63 127.08 4.11 0.2MNaCl+0.9MKCl 113.53 19.45 96.93 116.38 2.85 0.2MNaCl+0.8MKCl 103.47 19.45 87.15 106.60 3.13 0.2MNaCl+0.7MKCl 92.77 19.45 74.33 93.78 1.01 0.2MNaCl+0.6MKCl 82.13 19.45 64.70 84.15 2.02 0.2MNaCl+0.5MKCl 71.33 19.45 55.18 74.63 3.30 0.2MNaCl+0.4MKCl 62.97 19.45 44.83 64.28 1.31 0.2MNaCl+0.3MKCl 51.90 19.45 34.28 53.73 1.83 0.2MNaCl+0.2MKCl 40.80 19.45 23.33 42.78 1.98 0.2MNaCl+0.1MKCl 30.13 19.45 12.28 31.73 1.60 225

NaCl 對應濃度的對應濃度的平均電導率理論電導率誤差 NaCl 電導率 KCl 電導率 (C) (A+B) (C-A-B) (A) (B) 0.3MNaCl+2.0MKCl 測不到 28.35 212.60 240.95 0.3MNaCl+1.9MKCl 測不到 28.35 202.08 230.43 0.3MNaCl+1.8MKCl 測不到 28.35 191.56 219.91 0.3MNaCl+1.7MKCl 196.60 28.35 181.04 209.39 12.79 0.3MNaCl+1.6MKCl 187.98 28.35 170.52 198.87 10.90 0.3MNaCl+1.5MKCl 177.87 28.35 160.00 188.35 10.48 0.3MNaCl+1.4MKCl 167.98 28.35 149.48 177.83 9.85 0.3MNaCl+1.3MKCl 157.60 28.35 138.96 167.31 9.71 0.3MNaCl+1.2MKCl 149.25 28.35 128.44 156.79 7.54 0.3MNaCl+1.1MKCl 139.30 28.35 117.92 146.27 6.97 0.3MNaCl+1.0MKCl 129.98 28.35 107.63 135.98 6.01 0.3MNaCl+0.9MKCl 120.43 28.35 96.93 125.28 4.85 0.3MNaCl+0.8MKCl 110.85 28.35 87.15 115.50 4.65 0.3MNaCl+0.7MKCl 100.20 28.35 74.33 102.68 2.48 0.3MNaCl+0.6MKCl 91.00 28.35 64.70 93.05 2.05 0.3MNaCl+0.5MKCl 80.13 28.35 55.18 83.53 3.40 0.3MNaCl+0.4MKCl 70.48 28.35 44.83 73.18 2.71 0.3MNaCl+0.3MKCl 60.37 28.35 34.28 62.63 2.26 0.3MNaCl+0.2MKCl 50.23 28.35 23.33 51.68 1.46 0.3MNaCl+0.1MKCl 39.07 28.35 12.28 40.63 1.56 226

電導率與理論值差距 (ms/cm) NaCl 對應濃度的對應濃度的平均電導率理論電導率誤差 NaCl 電導率 KCl 電導率 (C) (A+B) (C-A-B) (A) (B) 0.4MNaCl+2.0MKCl 測不到 37.05 212.60 249.65 0.4MNaCl+1.9MKCl 測不到 37.05 202.08 239.13 0.4MNaCl+1.8MKCl 測不到 37.05 191.56 228.61 0.4MNaCl+1.7MKCl 198.33 37.05 181.04 218.09 19.76 0.4MNaCl+1.6MKCl 189.37 37.05 170.52 207.57 18.20 0.4MNaCl+1.5MKCl 180.73 37.05 160.00 197.05 16.32 0.4MNaCl+1.4MKCl 170.28 37.05 149.48 186.53 16.26 0.4MNaCl+1.3MKCl 163.63 37.05 138.96 176.01 12.38 0.4MNaCl+1.2MKCl 152.10 37.05 128.44 165.49 13.39 0.4MNaCl+1.1MKCl 142.97 37.05 117.92 154.97 12.00 0.4MNaCl+1.0MKCl 133.45 37.05 107.63 144.68 11.23 0.4MNaCl+0.9MKCl 125.83 37.05 96.93 133.98 8.15 0.4MNaCl+0.8MKCl 115.35 37.05 87.15 124.20 8.85 0.4MNaCl+0.7MKCl 105.20 37.05 74.33 111.38 6.18 0.4MNaCl+0.6MKCl 97.30 37.05 64.70 101.75 4.45 0.4MNaCl+0.5MKCl 86.83 37.05 55.18 92.23 5.40 0.4MNaCl+0.4MKCl 77.37 37.05 44.83 81.88 4.51 0.4MNaCl+0.3MKCl 67.77 37.05 34.28 71.33 3.56 0.4MNaCl+0.2MKCl 57.37 37.05 23.33 60.38 3.01 KCl 加入 NaCl 水溶液的抑制情形 0.4MNaCl+0.1MKCl 46.80 37.05 12.28 49.33 2.53 25.00 20.00 15.00 10.00 0.1MNaCl 0.2MNaCl 0.3MNaCl 0.4MNaCl 0.5MNaCl 5.00 0.00 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 溶液中 KCl 濃度 (M) 圖二 KCl 加入 NaCl 水溶液的抑制情形 227

2. 固定 KCl 濃度, 加入不同濃度之 NCl KCl 對應濃度的對應濃度的平均電導率理論電導率誤差 KCl 電導率 NaCl 電導率 (C) (A+B) (C-A-B) (B) (A) 0.1MKCl+2.0MNaCl 162.20 12.28 156.40 168.68 6.48 0.1MKCl+1.9MNaCl 158.30 12.28 148.63 160.91 2.61 0.1MKCl+1.8MNaCl 151.27 12.28 141.20 153.48 2.21 0.1MKCl+1.7MNaCl 146.50 12.28 134.03 146.31-0.19 0.1MKCl+1.6MNaCl 137.90 12.28 127.43 139.71 1.81 0.1MKCl+1.5MNaCl 130.23 12.28 120.43 132.71 2.48 0.1MKCl+1.4MNaCl 122.80 12.28 113.20 125.48 2.68 0.1MKCl+1.3MNaCl 116.90 12.28 106.63 118.91 2.01 0.1MKCl+1.2MNaCl 109.90 12.28 99.63 111.91 2.01 0.1MKCl+1.1MNaCl 104.40 12.28 92.50 104.78 0.38 0.1MKCl+1.0MNaCl 96.63 12.28 83.10 95.38-1.25 0.1MKCl+0.9MNaCl 89.37 12.28 76.85 89.13-0.24 0.1MKCl+0.8MNaCl 81.70 12.28 69.13 81.41-0.29 0.1MKCl+0.7MNaCl 73.70 12.28 61.25 73.53-0.17 0.1MKCl+0.6MNaCl 63.37 12.28 53.98 66.26 2.89 0.1MKCl+0.5MNaCl 58.20 12.28 45.48 57.76-0.44 0.1MKCl+0.4MNaCl 47.20 12.28 37.05 49.33 2.13 0.1MKCl+0.3MNaCl 39.57 12.28 28.35 40.63 1.06 0.1MKCl+0.2MNaCl 28.93 12.28 19.45 31.73 2.80 0.1MKCl+0.1MNaCl 21.50 12.28 10.10 22.38 0.88 228

KCl 對應濃度的對應濃度的平均電導率理論電導率誤差 KCl 電導率 NaCl 電導率 (C) (A+B) (C-A-B) (B) (A) 0.2MKCl+2.0MNaCl 176.80 23.33 156.40 179.73 2.93 0.2MKCl+1.9MNaCl 172.17 23.33 148.63 171.96-0.20 0.2MKCl+1.8MNaCl 166.43 23.33 141.20 164.53-1.90 0.2MKCl+1.7MNaCl 160.80 23.33 134.03 157.36-3.44 0.2MKCl+1.6MNaCl 152.80 23.33 127.43 150.76-2.04 0.2MKCl+1.5MNaCl 144.40 23.33 120.43 143.76-0.64 0.2MKCl+1.4MNaCl 138.53 23.33 113.20 136.53-2.00 0.2MKCl+1.3MNaCl 132.40 23.33 106.63 129.96-2.44 0.2MKCl+1.2MNaCl 125.07 23.33 99.63 122.96-2.10 0.2MKCl+1.1MNaCl 115.57 23.33 92.50 115.83 0.26 0.2MKCl+1.0MNaCl 108.73 23.33 83.10 106.43-2.30 0.2MKCl+0.9MNaCl 102.07 23.33 76.85 100.18-1.89 0.2MKCl+0.8MNaCl 94.13 23.33 69.13 92.46-1.67 0.2MKCl+0.7MNaCl 86.67 23.33 61.25 84.58-2.09 0.2MKCl+0.6MNaCl 78.17 23.33 53.98 77.31-0.86 0.2MKCl+0.5MNaCl 69.97 23.33 45.48 68.81-1.16 0.2MKCl+0.4MNaCl 62.00 23.33 37.05 60.38-1.62 0.2MKCl+0.3MNaCl 52.63 23.33 28.35 51.68-0.95 0.2MKCl+0.2MNaCl 44.17 23.33 19.45 42.78-1.39 0.2MKCl+0.1MNaCl 35.17 23.33 10.10 33.43-1.74 229

KCl 對應濃度的對應濃度的平均電導率理論電導率誤差 KCl 電導率 NaCl 電導率 (C) (A+B) (C-A-B) (B) (A) 0.3MKCl+2.0MNaCl 189.63 34.28 156.40 190.68 1.05 0.3MKCl+1.9MNaCl 184.67 34.28 148.63 182.91-1.75 0.3MKCl+1.8MNaCl 177.10 34.28 141.20 175.48-1.62 0.3MKCl+1.7MNaCl 169.43 34.28 134.03 168.31-1.12 0.3MKCl+1.6MNaCl 163.43 34.28 127.43 161.71-1.72 0.3MKCl+1.5MNaCl 156.13 34.28 120.43 154.71-1.42 0.3MKCl+1.4MNaCl 150.47 34.28 113.20 147.48-2.99 0.3MKCl+1.3MNaCl 142.73 34.28 106.63 140.91-1.82 0.3MKCl+1.2MNaCl 136.63 34.28 99.63 133.91-2.72 0.3MKCl+1.1MNaCl 127.97 34.28 92.50 126.78-1.19 0.3MKCl+1.0MNaCl 119.70 34.28 83.10 117.38-2.32 0.3MKCl+0.9MNaCl 112.67 34.28 76.85 111.13-1.54 0.3MKCl+0.8MNaCl 104.40 34.28 69.13 103.41-0.99 0.3MKCl+0.7MNaCl 96.70 34.28 61.25 95.53-1.17 0.3MKCl+0.6MNaCl 89.17 34.28 53.98 88.26-0.91 0.3MKCl+0.5MNaCl 81.07 34.28 45.48 79.76-1.31 0.3MKCl+0.4MNaCl 72.67 34.28 37.05 71.33-1.34 0.3MKCl+0.3MNaCl 64.03 34.28 28.35 62.63-1.40 0.3MKCl+0.2MNaCl 55.40 34.28 19.45 53.73-1.67 0.3MKCl+0.1MNaCl 46.77 34.28 10.10 44.38-2.39 230

電導率與理論值之差距 (ms/cm) KCl 對應濃度的對應濃度的平均電導率理論電導率誤差 KCl 電導率 NaCl 電導率 (C) (A+B) (C-A-B) (B) (A) 0.5MKCl+2.0MNaCl 196.57 55.18 156.40 211.58 15.01 0.5MKCl+1.9MNaCl 191.90 55.18 148.63 203.81 11.91 0.5MKCl+1.8MNaCl 186.53 55.18 141.20 196.38 9.85 0.5MKCl+1.7MNaCl 179.30 55.18 134.03 189.21 9.91 0.5MKCl+1.6MNaCl 174.87 55.18 127.43 182.61 7.75 0.5MKCl+1.5MNaCl 168.97 55.18 120.43 175.61 6.65 0.5MKCl+1.4MNaCl 162.90 55.18 113.20 168.38 5.48 0.5MKCl+1.3MNaCl 156.77 55.18 106.63 161.81 5.05 0.5MKCl+1.2MNaCl 150.60 55.18 99.63 154.81 4.21 0.5MKCl+1.1MNaCl 143.43 55.18 92.50 147.68 4.25 0.5MKCl+1.0MNaCl 137.07 55.18 83.10 138.28 1.21 0.5MKCl+0.9MNaCl 129.50 55.18 76.85 132.03 2.53 0.5MKCl+0.8MNaCl 122.90 55.18 69.13 124.31 1.41 0.5MKCl+0.7MNaCl 116.03 55.18 61.25 116.43 0.40 0.5MKCl+0.6MNaCl 109.00 55.18 53.98 109.16 0.16 0.5MKCl+0.5MNaCl 101.30 55.18 45.48 100.66-0.64 0.5MKCl+0.4MNaCl 93.60 55.18 37.05 92.23-1.37 0.5MKCl+0.3MNaCl 85.63 55.18 28.35 83.53-2.10 0.5MKCl+0.2MNaCl 77.40 55.18 19.45 74.63-2.77 NaCl 加入 KCl 水溶液的抑制情形 0.5MKCl+0.1MNaCl 68.50 55.18 10.10 65.28-3.22 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0.1MKCl 0.2MKCl 0.3MKCl 0.4MKCl 0.5MKCl -5.00-10.00 溶液中 NaCl 濃度 (M) 圖三 NaCl 加入 KCl 水溶液的抑制情形 231

電導率與理論值之差距 (ms/cm) 二 低濃度狀態 CaCl2 與 KCl 之間解離度的抑制效果 ( 一 ) 固定 CaCl 2 濃度, 加入不同濃度之 KCl KCl 加入 CaCl 2 對應濃度的對應濃度的平均電導率理論電導率誤差 KCl 電導率 CaCl 2 電導 (C) (A+B) (C-A-D) (B) 率 (D) 2.0MKCl+0.5M CaCl 2 測不到 212.60 63.43 276.03 1.9MKCl+0.5M CaCl 2 測不到 202.08 63.43 265.51 1.8MKCl+0.5M CaCl 2 測不到 191.56 63.43 254.99 1.7MKCl+0.5M CaCl 2 測不到 181.04 63.43 244.47 1.6MKCl+0.5M CaCl 2 測不到 170.52 63.43 233.95 1.5MKCl+0.5M CaCl 2 測不到 160.00 63.43 223.43 1.4MKCl+0.5M CaCl 2 測不到 149.48 63.43 212.91 1.3MKCl+0.5M CaCl 2 測不到 138.96 63.43 202.39 1.2MKCl+0.5M CaCl 2 189.83 128.44 63.43 191.87 2.04 1.1MKCl+0.5M CaCl 2 176.00 117.92 63.43 181.35 5.35 1.0MKCl+0.5M CaCl 2 163.50 107.63 63.43 171.06 7.56 0.9MKCl+0.5M CaCl 2 153.30 96.93 63.43 160.36 7.06 0.8MKCl+0.5M CaCl 2 141.43 87.15 63.43 150.58 9.15 0.7MKCl+0.5M CaCl 2 129.97 74.33 63.43 137.76 7.80 0.6MKCl+0.5M CaCl 2 120.20 64.70 63.43 128.13 7.93 0.5MKCl+0.5M CaCl 2 107.77 55.18 63.43 118.61 10.85 0.4MKCl+0.5M CaCl 2 99.77 44.83 63.43 108.26 8.50 0.3MKCl+0.5M CaCl 2 90.87 34.28 63.43 97.71 6.85 0.2MKCl+0.5M CaCl 2 81.33 23.33 63.43 86.76 5.44 KCl 加入 CaCl2 與 NaCl 水溶液的抑制情形 0.1MKCl+0.5M CaCl 2 66.40 12.28 63.43 75.71 9.31 12.00 10.00 8.00 6.00 0.5MCaCl2 0.5MNaCl 4.00 2.00 0.00 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 溶液中 KCl 濃度 (M) 圖四 KCl 分別加入 CaCl 2 或 NaCl 水溶液的抑制情形 232

電導率與理論值之差距 (ms/cm) ( 二 ) 固定 KCl 濃度, 加入不同濃度之 CaCl 2 KCl 加入 CaCl 2 對應濃度的對應濃度的平均電導率理論電導率誤差 CaCl 2 電導 KCl 電導率 (C) (A+B) (C-A-D) 率 (B) (D) 2.0M CaCl 2 +0.5MKCl 測不到 204.34 55.18 259.52 1.9M CaCl 2 +0.5MKCl 測不到 194.84 55.18 250.02 1.8M CaCl 2 +0.5MKCl 測不到 186.50 55.18 241.68 1.7M CaCl 2 +0.5MKCl 測不到 167.87 55.18 223.05 1.6M CaCl 2 +0.5MKCl 測不到 159.67 55.18 214.85 1.5M CaCl 2 +0.5MKCl 197.30 151.60 55.18 206.78 15.95 1.4M CaCl 2 +0.5MKCl 190.20 145.93 55.18 201.11 13.48 1.3M CaCl 2 +0.5MKCl 183.10 138.50 55.18 193.68 14.75 1.2M CaCl 2 +0.5MKCl 175.53 131.47 55.18 186.65 13.71 1.1M CaCl 2 +0.5MKCl 169.73 121.97 55.18 177.15 14.75 1.0M CaCl 2 +0.5MKCl 163.90 118.37 55.18 173.55 13.45 0.9M CaCl 2 +0.5MKCl 153.43 111.40 55.18 166.58 13.15 0.8M CaCl 2 +0.5MKCl 144.97 95.80 55.18 150.98 6.01 0.7M CaCl 2 +0.5MKCl 136.27 80.47 55.18 135.65 4.62 0.6M CaCl 2 +0.5MKCl 126.83 74.53 55.18 129.71 2.88 0.5M CaCl 2 +0.5MKCl 117.67 63.43 55.18 118.61 0.95 0.4M CaCl 2 +0.5MKCl 107.83 51.90 55.18 107.08-0.75 0.3M CaCl 2 +0.5MKCl 96.43 40.05 55.18 95.23-1.20 0.2M CaCl 2 +0.5MKCl 91.47 27.48 55.18 82.66-2.59 CaCl2 與 NaCl 加入 0.5MKCl 水溶液的抑制情形 0.1M CaCl 2 +0.5MKCl 73.87 14.55 55.18 69.73-4.14 20.00 15.00 10.00 5.00 加入 CaCl2 加入 NaCl 0.00 0 0.5 1 1.5 2 2.5 (5.00) (10.00) 圖五 溶液中 CaCl2(M) CaCl2 或 NaCl 加入 0.5MKCl 水溶液的抑制情形 233

三 飽和狀態 NaCl 與 KCl 之間溶解度的抑制效果 ( 一 ) 以沉澱滴定法測量水中 Cl - 實驗結果 1. NaCl 飽和溶液加不同重量 KCl NaCl 飽和溶液 +2gKCl 1 2 平均 飽和溶液濃度 (g/100g 水 ) 35.45 35.97 35.71 析出物重 (g) 0.61 1.13 0.87 析出物 Cl mole 數 0.01 0.02 0.01 析出 KCl 克數 0.38 0.15 0.26 析出 NaCl 克數 0.23 0.98 0.61 溶液中 KCl 克數 1.62 1.85 1.74 溶液中 NaCl 克數 35.22 34.99 35.10 NaCl 飽和溶液 +4gKCl 1 2 3 4 平均 飽和溶液濃度 (g/100g 水 ) 35.88 35.88 35.88 35.88 35.88 析出物重 (g) 1.29 1.23 0.82 1.08 1.11 析出物 Cl mole 數 0.02 0.02 0.01 0.02 0.02 析出 KCl 克數 0.46 0.29 0.28 0.19 0.31 析出 NaCl 克數 0.83 0.94 0.54 0.89 0.80 溶液中 KCl 克數 3.54 3.71 3.72 3.81 3.69 溶液中 NaCl 克數 35.05 34.94 35.34 34.99 35.08 NaCl 飽和溶液 +6gKCl 1 2 3 平均 飽和溶液濃度 (g/100g 水 ) 35.88 35.88 35.88 35.88 析出物重 (g) 1.51 1.94 2.30 1.92 析出物 Cl mole 數 0.02 0.03 0.03 0.03 析出 KCl 克數 0.26 0.49 0.45 0.40 析出 NaCl 克數 1.25 1.45 1.58 1.43 溶液中 KCl 克數 5.74 5.51 5.55 5.60 溶液中 NaCl 克數 34.63 34.43 34.30 34.45 234

NaCl 飽和溶液 +12gKCl 1 2 3 平均 飽和溶液濃度 (g/100g 水 ) 36.48 36.48 36.48 36.48 析出物重 (g) 4.84 5.00 5.58 5.14 析出物 Cl mole 數 0.08 0.08 0.09 0.08 析出 KCl 克數 0.58 0.92 1.61 1.04 析出 NaCl 克數 4.26 4.08 3.97 4.10 溶液中 KCl 克數 11.42 11.08 10.39 10.96 溶液中 NaCl 克數 32.22 32.40 32.51 32.38 NaCl 飽和溶液 +18gKCl 1 2 3 平均 飽和溶液濃度 (g/100g 水 ) 36.48 36.48 36.48 36.48 析出物重 (g) 9.15 9.66 9.84 9.55 析出物 Cl mole 數 0.14 0.15 0.16 0.15 析出 KCl 克數 3.18 3.34 3.46 3.33 析出 NaCl 克數 5.97 6.32 6.37 6.22 溶液中 KCl 克數 14.82 14.66 14.54 14.67 溶液中 NaCl 克數 30.51 30.16 30.11 30.26 2. 實驗結果比較表與圖 NaCl 飽和溶液加入 KCl 克數 (g) 2 4 6 12 18 飽和溶液濃度 (g/100g 水 ) 35.71 35.88 35.88 36.48 36.48 析出物重 (g) 0.87 1.11 1.92 5.14 9.55 析出物 Cl mole 數 0.01 0.02 0.03 0.08 0.15 析出 KCl 克數 0.26 0.31 0.40 1.04 3.33 析出 NaCl 克數 0.61 0.80 1.43 4.10 6.22 溶液中 KCl 克數 1.74 3.69 5.60 10.96 14.67 溶液中 NaCl 克數 35.10 35.08 34.45 32.38 30.26 235

溶液中 NaCl 重 (g) 溶液中 KCl 重 (g) 16 14 y = 0.815x + 0.4872 R 2 = 0.992 12 10 8 6 4 2 y = 0.185x - 0.4867 R 2 = 0.8644 溶液中 KCl 重 析出 KCl 重 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-2 加入 KCl 重 (g) 圖六 飽和 NaCl 溶液加入 KCl 重與溶液中 KCl 重的關係 40 35 30 25 y = -0.319x + 36.134 R 2 = 0.9843 20 15 10 5 y = 0.372x - 0.4933 R 2 = 0.9884 溶液中 NaCl 重 析出 NaCl 重 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 加入 KCl 重 (g) 圖七 飽和 NaCl 溶液加入 KCl 重與溶液中 KCl 重的關係 236

溶液中的鹽類重 (g) 40 35 30 25 20 15 10 溶液中 NaCl 克數 溶液中 KCl 克數 5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 加入的 KCl 重 (g) 圖八 飽和 NaCl 溶液加入 KCl 重與溶液中 KCl 重的關係 237

電導率 (ms/cm) 陸 討論 一 低濃度狀態 NaCl CaCl2 與 KCl 之間解離度的抑制效果 250.00 ( 一 ) 測量 KCl NaCl CaCl 2 濃度與電導率之關係 ( 如圖一 ) KCl NaCl CaCl2 之濃度與電導率關係 200.00 150.00 100.00 y = 105.2x + 2.2058 R 2 = 0.9999 y = 95.062x + 14.218 R 2 = 0.991 y = 75.624x + 6.8363 R 2 = 0.9983 CaCl2 NaCl KCl 50.00 0.00 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 濃度 (M) 圖一 KCl NaCl CaCl 2 之濃度與電導率關係 1. 物質的電遷移率 electric mobility, 在此以 u 表示, 指其在電場中的 瞬時移動速率除以電場強度 E 其公式為:u= dx dte, dx 其中為移動 dt 速率 2. 離子愈小者, 其周圍的電場較強, 故與水分子偶極作用而引起的水合 程度亦較高, 而其電遷移率亦較小 3. 電解質的電導係數 在此以 k 表示, 為其中所含所有離子物質導電 量的和 而其與離子電荷 z 離子濃度 c 及電遷移率 u 的關係為 : k=fσ z cu, 其中 F 為法拉第數 4. 推論一 : 由上列等式可知, 在離子電荷及離子濃度固定的狀態下, 離 子的電遷移率 (u) 與其電導係數 (k) 成正比關係, 而且離子半徑愈大者, 其電遷移率愈大, 其電導係數亦愈大 而本實驗結果 圖一 中 NaCl 與 KCl 之線性關係符合此推論 5. 推論二 : 對於同一週期的 KCl 與 CaCl 2 之線性關係可做出以下推論 : (1) 由於 KCl 與 CaCl 2 其濃度與電導率的關係幾乎重合, 故可推測其 238

電導率與理論值差距 (ms/cm) k 值相當 由 k=fσ z cu 可知, 在 KCl 與 CaCl 2 濃度固定時, K + 與 Ca 2+ 的電遷移率比為 7.617:6.17, 故溶液中總電荷數的比例為 6.17:7.617, 可推得溶液中 K + 與 Ca 2+ 的數目比例為 6.17/2: 7.617/4=3.085:1.906, 故可知 CaCl 2 的解離度較 KCl 低 (2) 在低濃度的情況下, 因溫度固定, 其平衡常數不變,CaCl 2 之解 離度會比較大 ; 而在濃度較高的情況下,CaCl 2 之解離度會較小, 故可以解釋 CaCl 2 的濃度大於 1M 時, 其線性有下凹的趨勢 ( 二 ) 低濃度狀態 NaCl 與 KCl 之間的抑制效果 1. KCl 加入 NaCl 水溶液的抑制情形 KCl 加入 NaCl 水溶液的抑制情形 25.00 20.00 15.00 10.00 0.1MNaCl 0.2MNaCl 0.3MNaCl 0.4MNaCl 0.5MNaCl 5.00 0.00 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 溶液中 KCl 濃度 (M) 圖二 KCl 加入 NaCl 水溶液的抑制情形 (1)K + 離子的電遷移率較 Na + 離子大, 故前者電導係數較後者大 (2) 由 圖二 可發現溶液中 KCl 濃度小於 0.5M 時無明顯抑制效果, 但當其濃度漸增, 則可發現加入的 KCl 有抑制 NaCl 電導率的情 形, 且濃度愈高, 抑制效果愈明顯 (3) 推論一 : 因加入 KCl, 因此 KCl 與水的水合能力干擾了 NaCl 與水 的結合, 故對 NaCl 溶液的電導率有抑制的效果 239

電導率與理論值之差距 (ms/cm) 2. NaCl 加入 KCl 水溶液的抑制情形 NaCl 加入 KCl 水溶液的抑制情形 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0.1MKCl 0.2MKCl 0.3MKCl 0.4MKCl 0.5MKCl -5.00-10.00 溶液中 NaCl 濃度 (M) 圖三 NaCl 加入 KCl 水溶液的抑制情形 (1) 由 圖三 可以發現, 在濃度低的狀況下,NaCl 抑制 KCl 的效 果不明顯, 反而有助長溶液電導率值的趨勢 (2) 濃度愈低的 KCl 水溶液, 必須加入愈多的 NaCl 才能使其電導率 度與理論值之差距由負轉正 (3) 由 圖三 推論, 原在個別溶液中的 NaCl 和 KCl 解離度並不為 100% (4) 推論一 : 因 Na + 離子的離子半徑比 K + 離子小, 電荷密度較大故 比較容易吸引 KCl 的 Cl - 離子, 所以對溶液的電導率有助長效果 (5) 推論二 : 原推論 NaCl 與 KCl 應解離程度相當, 理論上其電導率 為 1:1 相加, 但實際上 KCl 解離度較大, 所以在加入 NaCl 後其 測量值會較原推論大 240

電導率與理論值之差距 (ms/cm) ( 三 ) 低濃度狀態 CaCl 2 與 KCl 之間解離度的抑制效果 KCl 加入 CaCl2 與 NaCl 水溶液的抑制情形 12.00 10.00 8.00 6.00 0.5MCaCl2 0.5MNaCl 4.00 2.00 0.00 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 溶液中 KCl 濃度 (M) 圖四 KCl 加入 CaCl 2 與 NaCl 水溶液的抑制情形 1. KCl 加入 CaCl 2 與 NaCl 水溶液的抑制情形 (1) 當 KCl 越加越多時, 其對 CaCl 2 的抑制效果逐漸減小, 但對 NaCl 的抑制效果卻逐漸增加 (2) 推論一 : 因加入 KCl, 因此 KCl 與水的水合能力干擾了 CaCl 2 NaCl 與水的結合, 故對 CaCl 2 NaCl 溶液的電導率都有抑制的效果 (3) 推論二 : 當 KCl 越加越多時, 水中 Cl - 濃度越來越高, 導致 CaCl 2 解離度下降, 推論可能 CaCl 2 解離度會因為同離子 Cl- 的干擾, 且其平衡式需乘以 [Cl - ] 2, 所以其解離度下降幅度較 KCl 大 原 推論其電導率為 1:1 相加, 但此時因為 KCl 解離程度較高, 所以 其電導率會較偏向 KCl 241

電導率與理論值之差距 (ms/cm) 2. CaCl 2 與 NaCl 加入 KCl 水溶液的抑制情形 CaCl2 與 NaCl 加入 0.5MKCl 水溶液的抑制情形 20.00 15.00 10.00 5.00 加入 CaCl2 加入 NaCl 0.00 0 0.5 1 1.5 2 2.5 (5.00) (10.00) 溶液中 CaCl2(M) 圖五 CaCl2 與 NaCl 加入 0.5MKCl 水溶液的抑制情形 (1) 由 圖五 可以發現, 在濃度低 (<0.5M) 的狀況下,NaCl 與 CaCl 2 抑制 KCl 的效果不明顯, 反而有助長溶液電導率值的趨勢 (2) 當溶液中的 CaCl 2 與 NaCl 濃度愈來愈高時, 其對 KCl 的抑制效果 愈來愈明顯, 且 CaCl 2 對 KCl 的抑制效果較 NaCl 明顯 (3) 推論一 : 在低濃度 (<0.5M) 時, 水中粒子數較少, 因 Na + Ca 2+ 離子的電荷密度比 K + 離子大, 故較容易吸引 KCl 的 Cl - 離子, 所 以對溶液的電導率有助長效果 (4) 推論二 : 之後加入 CaCl 2 與 NaCl, 推測 CaCl 2 與 NaCl 與水的水合 能力干擾了 KCl 與水的結合, 故 KCl 溶液的電導率反而有抑制的 效果 (5) 推論三 : 因 Ca 2+ 離子的電荷密度較 Na + 離子大, 所以更能與水結 合, 而對 KCl 解離的干擾更加明顯, 故 CaCl 2 對 KCl 的抑制效果 較 NaCl 明顯 242

溶液中 KCl 重 (g) 二 飽和狀態 NaCl 與 KCl 之間溶解度的抑制效果 ( 一 ) 以沉澱滴定法測量水中 Cl - 實驗結果 1. 討論 KCl 16 14 y = 0.815x + 0.4872 R 2 = 0.992 12 10 8 6 4 2 y = 0.185x - 0.4867 R 2 = 0.8644 溶液中 KCl 重 析出 KCl 重 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20-2 加入 KCl 重 (g) 圖六 飽和 NaCl 溶液加入 KCl 重與溶液中 KCl 重的關係 (1) 加入 NaCl 飽和溶液的 KCl 中, 大部分都溶於水, 僅有少部分受到 NaCl 的抑制而析出 (2) 加入 NaCl 飽和溶液的 KCl 越多, 溶液中的 KCl 越多, 且析出的 KCl 也越多 (3) 由 圖六 可發現, 加入的 KCl 的重量與溶液中的 KCl 的重量大致成線性關係 (4) 由 圖六 可推測,NaCl 對 KCl 溶解度的抑制效果與加入的 KCl 量有高度正相關 243

溶液中 NaCl 重 (g) 2. 討論 NaCl 40 35 30 25 y = -0.319x + 36.134 R 2 = 0.9843 20 15 10 5 y = 0.372x - 0.4933 R 2 = 0.9884 溶液中 NaCl 重 析出 NaCl 重 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 加入 KCl 重 (g) 圖七 飽和 NaCl 溶液加入 KCl 重與溶液中 KCl 重的關係 (1) 由 圖七 可知,KCl 的加入會抑制原溶液中 NaCl 的溶解, 而造成 NaCl 析出 (2) 加入 KCl 愈多, 在溶液中的 NaCl 愈少 析出的 NaCl 愈多, 可知加入 KCl 愈多, 其對 NaCl 溶解度的抑制效果愈明顯 (3) 由 圖七 可知,KCl 對 NaCl 溶解度的抑制效果與加入的 KCl 量有正比關係 244

溶液中的鹽類重 (g) 3. 討論溶液中的 KCl 與 NaCl 40 35 30 25 20 15 10 溶液中 NaCl 克數 溶液中 KCl 克數 5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 加入的 KCl 重 (g) 圖八 飽和 NaCl 溶液加入 KCl 重與溶液中 KCl 重的關係 (1) 加入愈多 KCl, 溶液中的 KCl 愈多,NaCl 愈少 (2) 由 圖八 可以推論, 加入的 KCl 會抑制原 NaCl 的溶解, 且加 入愈多, 抑制效果愈明顯 柒 結論 一 低濃度狀態下可溶鹽 CaCl2 NaCl 與 KCl 在水中解離度會有相互干擾的效果 ( 一 ) 氯化物中, 陽離子半徑愈大者, 其電導率愈大 ( 二 ) CaCl 2 NaCl 和 KCl 等可溶鹽水溶液的解離度並不是 100% ( 三 ) KCl 與水的水合能力會干擾 NaCl 與水的結合, 而 NaCl 與水的水合能 力也會干擾 KCl 與水的結合, 故對溶液的電導率有互相抑制的效果 ( 四 ) 在濃度低的狀況下,NaCl 與 KCl 互相抑制的效果不明顯,NaCl 甚至有助長 KCl 溶液電導率值的趨勢, 因 Na + 離子的電荷密度比 K + 離子大, 故 比較容易吸引 KCl 的 Cl - 離子, 所以溶液的電導率有助長效果, 此結果 類似鹽入效應 ( 五 ) 在濃度較高的情況下, 加入的 KCl 與水的水合能力會干擾 NaCl 與水的 結合, 而加入的 NaCl 與水的水合能力也會干擾 KCl 與水的結合, 故對 溶液的電導率有抑制的效果, 且濃度愈高, 抑制效果愈明顯 ( 六 ) 由 CaCl 2 與 KCl 互相抑制的實驗中, 亦可驗證在低濃度的狀況下, 電荷 245

密度大小對於兩種鹽類互相抑制的效果有一定的影響 ; 而在濃度較高 時, 與水的水合能力會干擾彼此的解離, 進而產生抑制效果 二 飽和狀態下 NaCl 與 KCl 在水中溶解度相互抑制的效果 ( 一 ) 加入的 KCl 中, 大部分都溶於水中, 僅有少部分受到 NaCl 的抑制而析出 ( 二 ) NaCl 會抑制加入的 KCl 的溶解,KCl 的加入亦會抑制原溶液中 NaCl 的溶解 ( 三 ) NaCl 與 KCl 溶解度互相抑制的效果與加入的 KCl 量有高度正相關, 且加入愈多, 抑制效果也愈明顯 捌 參考資料及其他一 王尊信 ( 無日期 ) 電阻率(Resistivity) 民國 98 年 8 月 29 日, 取自 高瞻自然科學教學資源平台 :http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=1859 二 楊水平 ( 無日期 ) 添加物對溶解度的影響 民國 81 年 2 月, 取自 科學月刊全文資料庫 :http://210.60.224.4/ct/content/1993/00020278/0005.htm# 鹽入效應和鹽析效應三 原著者 :Alberty, Daniels, 譯述者 : 黃海宴 蔡大翔 謝立身 ( 民 79), 物理化學下冊 (4 版 ) 臺北市: 科技圖書股份有限公司 四 SC-2300 實驗室微電腦電導率測定儀操作說明書五 電導率儀工作原理是什麼?( 民 100 年 ) 百度知道: 教育科學, 理工學科, 工程技術學科 民國 100 年 1 月 16 日, 取自 : http://zhidao.baidu.com/question/216364361.html?an=3&si=4 246