含有金屬陽離子的溶液與鹼溶液的反應

試驗現象解釋：

• 向含 \(\ce{Ca^2+ (aq)}\) 的溶液中，加入 \(\ce{NaOH (aq)}\)，生成白色沉澱物。該沉澱物不能溶於過量的 \(\ce{NaOH (aq)}\)。

  \[\ce{Ca^2+(aq) + 2OH^- (aq) -> Ca(OH)2(s)} \]

• 向含 \(\ce{Ca^2+ (aq)}\) 的溶液中，加入 \(\ce{NH3 (aq)}\)，無可見的變化。這是因為 \(\ce{NH3 (aq)}\) 是弱鹼，其中的 \(\ce{OH^- (aq)}\) 濃度低，而生成的 \(\ce{Ca(OH)2 (s)}\) 能微溶於水，因此，不能觀察到白色沉澱物形成。

試驗現象解釋：

向含 \(\ce{Fe^2+ (aq)}\) 的溶液中，加入 \(\ce{NaOH (aq)}\) 或 \(\ce{NH3 (aq)}\)，均生成綠色沉澱物。該沉澱物不能溶於過量的 \(\ce{NaOH (aq)}\) 或 \(\ce{NH3 (aq)}\)。

\[\ce{Fe^2+(aq) + 2OH^- (aq) -> Fe(OH)2(s)} \]

\(\ce{Fe(OH)2 (s)}\) 不穩定，靜置於空氣中，會被氧化成紅棕色的 \(\ce{Fe(OH)3 (s)}\)。

試驗現象解釋：

向含 \(\ce{Fe^3+ (aq)}\) 的溶液中，加入 \(\ce{NaOH (aq)}\) 或 \(\ce{NH3 (aq)}\)，均生成紅棕色沉澱物。該沉澱物不能溶於過量的 \(\ce{NaOH (aq)}\) 或 \(\ce{NH3 (aq)}\)。

\[\ce{Fe^3+(aq) + 3OH^- (aq) -> Fe(OH)3(s)} \]

試驗現象解釋：

• 向含 \(\ce{Al^3+ (aq)}\) 的溶液中，加入少許 \(\ce{NaOH (aq)}\)，生成白色沉澱物。繼續加入過量的 \(\ce{NaOH (aq)}\)，沉澱物消失，形成無色溶液。這是因為生成的 \(\ce{Al(OH)3 (s)}\) 是兩性化合物，能與 \(\ce{NaOH (aq)}\) 反應，生成能溶於水的 \(\ce{Al(OH)4^- (aq)}\)。

  \[ \begin{align*} \ce{Al^3+(aq) + 3OH^- (aq) &-> Al(OH)3(s) \\} \ce{Al(OH)3(s) + OH^- (aq) &-> Al(OH)4^- (aq) } \end{align*} \]

• 向含 \(\ce{Al^3+ (aq)}\) 的溶液中，加入 \(\ce{NH3 (aq)}\)，生成白色沉澱物。該沉澱物不能溶於過量的 \(\ce{NH3 (aq)}\)。

  \[\ce{Al^3+(aq) + 3OH^- (aq) -> Al(OH)3(s) } \]

試驗現象解釋：

• 向含 \(\ce{Pb^2+ (aq)}\) 的溶液中，加入少許 \(\ce{NaOH (aq)}\)，生成白色沉澱物。繼續加入過量的 \(\ce{NaOH (aq)}\)，沉澱物消失，形成無色溶液。這是因為生成的 \(\ce{Pb(OH)2 (s)}\) 是兩性化合物，能與 \(\ce{NaOH (aq)}\) 反應，生成能溶於水的 \(\ce{Pb(OH)4^2- (aq)}\)。

  \[ \begin{align*} \ce{Pb^2+(aq) + 2OH^- (aq) &-> Pb(OH)2(s) \\} \ce{Pb(OH)2(s) + 2OH^- (aq) &-> Pb(OH)4^2- (aq) } \end{align*} \]

• 向含 \(\ce{Pb^2+ (aq)}\) 的溶液中，加入 \(\ce{NH3 (aq)}\)，生成白色沉澱物。該沉澱物不能溶於過量的 \(\ce{NH3 (aq)}\)。

  \[\ce{Pb^2+(aq) + 2OH^- (aq) -> Pb(OH)2(s) } \]

試驗現象解釋：

• 向含 \(\ce{Zn^2+ (aq)}\) 的溶液中，加入少許 \(\ce{NaOH (aq)}\)，生成白色沉澱物。繼續加入過量的 \(\ce{NaOH (aq)}\)，沉澱物消失，形成無色溶液。這是因為生成的 \(\ce{Zn(OH)2 (s)}\) 是兩性化合物，能與 \(\ce{NaOH (aq)}\) 反應，生成能溶於水的 \(\ce{Zn(OH)4^2- (aq)}\)。

  \[ \begin{align*} \ce{Zn^2+(aq) + 2OH^- (aq) &-> Zn(OH)2(s) \\} \ce{Zn(OH)2(s) + 2OH^- (aq) &-> Zn(OH)4^2- (aq) } \end{align*} \]

• 向含 \(\ce{Zn^2+ (aq)}\) 的溶液中，加入 \(\ce{NH3 (aq)}\)，生成白色沉澱物。繼續加入過量的 \(\ce{NH3 (aq)}\)，沉澱物消失，形成無色溶液。這是因為 \(\ce{Zn(OH)2 (s)}\) 與過量的 \(\ce{NH3 (aq)}\) 反應，生成能溶於水的 \(\ce{Zn(NH3)4^2+ (aq)} \)。

  \[ \begin{align*} \ce{Zn^2+(aq) + 2OH^- (aq) &-> Zn(OH)2(s) \\} \ce{Zn(OH)2(s) + 4NH3 (aq) &-> Zn(NH3)4^2+ (aq) + 2OH^- (aq) } \end{align*} \]

試驗現象解釋：

• 向含 \(\ce{Cu^2+ (aq)}\) 的溶液中，加入少許 \(\ce{NaOH (aq)}\)，生成淡藍色沉澱物。該沉澱物不能溶於過量的 \(\ce{NaOH (aq)}\)。

  \[\ce{Cu^2+(aq) + 2OH^- (aq) -> Cu(OH)2(s) } \]

• 向含 \(\ce{Cu^2+ (aq)}\) 的溶液中，加入 \(\ce{NH3 (aq)}\)，生成淡藍色沉澱物。繼續加入過量的 \(\ce{NH3 (aq)}\)，沉澱物消失，形成深藍色溶液。這是因為 \(\ce{Cu(OH)2 (s)}\) 與過量的 \(\ce{NH3 (aq)}\) 反應，生成能溶於水的四氨合銅(II)離子 \(\ce{Cu(NH3)4^2+ (aq)} \)，該離子呈深藍色。

  \[ \begin{align*} \ce{Cu^2+(aq) + 2OH^- (aq) &-> Cu(OH)2(s) \\} \ce{Cu(OH)2(s) + 4NH3 (aq) &-> Cu(NH3)4^2+ (aq) + 2OH^- (aq) } \end{align*} \]

試驗現象解釋：

• 向含 \(\ce{Ag^+ (aq)}\) 的溶液中，加入少許 \(\ce{NaOH (aq)}\)，生成棕色沉澱物。該沉澱物不能溶於過量的 \(\ce{NaOH (aq)}\)。

  \[\ce{2Ag^+(aq) + 2OH^- (aq) -> Ag2O (s) + H2O(l) } \]

• 向含 \(\ce{Ag^+ (aq)}\) 的溶液中，加入 \(\ce{NH3 (aq)}\)，生成棕色沉澱物。繼續加入過量的 \(\ce{NH3 (aq)}\)，沉澱物消失，形成無色溶液。這是因為 \(\ce{Ag2O (s)}\) 與過量的 \(\ce{NH3 (aq)}\) 反應，生成能溶於水的二氨合銀離子 \(\ce{Ag(NH3)2^+ (aq)} \)，該離子是無色的。

  \[ \begin{align*} \ce{2Ag^+(aq) + 2OH^- (aq) &-> Ag2O (s) + H2O(l) \\} \ce{Ag2O (s) + H2O(l) + 4NH3 (aq) &-> 2[Ag(NH3)2]^+ (aq) + 2OH^- (aq) } \end{align*} \]