淌血的心—硫氰化鉀與鐵離子的反應 ／ 王瓊蘭

淌血的心—硫氰化鉀與鐵離子的反應

王瓊蘭

新北市立新店高級中學
教育部高中化學學科中心
[email protected]

n影片觀賞

本實驗影片由教育部化學學科中心提供。

影片網址：淌血的心，http://youtu.be/C6zzwaetPU4，YouTube。

n簡介

老舊的住宅常會有些漏水的問題發生，原因是白鐵製的水管，埋藏在牆壁及地板裏，經年累月難免鏽蝕，同時會釋出鐵離子污染水質，使得水的口感變差。到底該如何取樣，才能檢測出，是哪些管線的水管，可能已經生鏽了。

，無色）反應，會生成硫氰化鐵離子（[Fe(SCN)]²⁺(aq)，血紅色）。然而，檢測自來水中的鐵鏽含量，必須使用精密的儀器，採用嚴謹的化學分析方法^[2]，方能得到可以信賴的數據。

為了簡單的看出鐵生鏽的現象，不妨依據以下的步驟，作一個誇大而有趣的實驗；讓肉眼能即刻捕捉到白鐵生鏽，並滲出鮮血的模樣。

n器材與藥品

l迴紋針 5個

l塑膠點滴瓶（20 mL） 3個

l3 M硫氰化鉀（Potassium thiocyanate，KSCN） 15 mL／1瓶

l3 M鹽酸（Hydrochloric acid，HCl(aq)） 15 mL／1瓶

l35%雙氧水（Hydrogen peroxide，H₂O₂） 15 mL／1瓶

l透明杯（50 mL） 5個

l蒸餾水（600 mL） 1瓶

n實驗步驟

1.拿一根迴紋針，雙手抓住最長的一邊，並將兩個大拇指，指甲碰指甲的併攏；再用指甲的尖端，押住中點，然後用力一掐，向下按壓、抝折後，順勢將兩邊往上拉，彎扯成一個心形©。而後將較長的一頭，拉開弄直，並向上凹折；完成後，置於一旁，待用。

2.    在一個約50 mL的透明杯中，加入7分滿的蒸餾水，與約1 mL的3 M硫氰化鉀，然後再滴入1 mL的3 M的鹽酸。接著將預備好的鐵心，插入燒杯中的水面下，觀察有何現象發生？

3.    將鐵心移出水面，取濃雙氧水1毫升，加入步驟2的透明杯中。重新插入鐵心並浸入水裏，再觀察有何現象發生？

n藥品特性和廢棄物處理

1.藥品特性︰硫氰化鉀（Potassium thiocyanate, KSCN），式量＝97 g/mol，是無色單斜晶系晶體，熔點爲173°C，易溶於水，並大量吸熱而降溫，遇Fe³⁺生成血紅色的硫氰化鐵離子[Fe(SCN)]²⁺，是檢驗Fe³⁺離子十分靈敏的方法，可排除其他金屬離子的影響。

2.廢棄物處理：實驗後的反應溶液，倒入重金屬類廢液，回收處理。

n實驗結果

將預備好的鐵心，插入步驟2的溶液中，用肉眼無法分辨出其外觀所發生的變化。

重新將鐵心插入步驟3的溶液中（見圖1），很快可看出它猶如心在淌血般的現象。

圖1：硫氰化鐵離子自心形鐵的凹痕處先化合產生

n原理與概念

1.在步驟2中，鐵心與鹽酸作用，可生成亞鐵離子（Fe²⁺），但它不與硫氰根離子反應，因此透明杯中的水顏色不變，所以單就外觀，實無法看出有何變化發生。其反應如式[1]所示。

[1]

2.在步驟3中，原溶液已呈酸性，再加入雙氧水，氧化亞鐵離子，反應生成鐵離子（Fe³⁺），其反應如式[2]所示。

[2]

3.其與硫氰根離子化合，產生血紅色的硫氰化鐵離子，猶如鐵心受損般，即刻淌出鮮血來，其反應如式[3]所示。

[3]

n延伸實驗—流出色彩的心

紫心©

攪拌溶解成無色溶液。

並沒有改變。

注意凹痕處有紫色液體漂出。

圖2：水楊酸鐵自心形鐵的凹痕處錯合產生

水楊酸（Salicylic acid，又名柳酸）學名2-羥基苯甲酸，易溶於乙醇，不易溶於水。存在於自然界的柳樹皮、白珠樹葉及甜樺樹中。

中，心型迴紋針先與鹽酸反應產生亞鐵離子；在步驟l中，亞鐵離子再被雙氧水氧化成鐵離子，方能與水楊酸錯合反應生成紫色的水楊酸鐵（ferric salicylate），其反應如式[4]所示。

     [4]

若直接加鹽酸、雙氧水入水楊酸的酒精溶液中，

藍心©

實驗步驟與觀察結果

攪拌溶解成幾乎近於無色的水溶液。

型迴紋針的外觀並沒有改變。

注意凹痕處有藍色液體流出，猶如淚滴。

注意：不能將鹽酸直接滴入黃血鹽的溶液中，以免反應放出極毒的氰化氫（HCN）氣體，而中毒傷身。

，淺檸檬黃色晶體，易溶於水。亞鐵氰化鉀水溶液與酸反應放出極毒的氰化氫（HCN）氣體，但亞鐵氰化鉀自身毒性很低。

[5]

藍心©

實驗步驟與觀察結果

攪拌溶解成帶有螢光的黃綠色水溶液。

注意凹痕處有藍色液體流出，猶如淚滴。

注意：不能將鹽酸直接滴入赤血鹽的溶液中，以免反應放出極毒的氰化氫（HCN）氣體，而中毒傷身。

赤血鹽學名鐵氰化鉀，化學式為K₃[Fe(CN)₆]，亮紅色晶體，易溶於水，水溶液帶有黃綠色螢光。

[6]

事實上，滕士藍與普魯士藍確定是同一種物質，卻是由不同試劑製備而得。

黃心©

實驗步驟與觀察結果

型迴紋針的外觀並沒有改變。

注意凹痕處有黃色液體流出。

原理和概念

鹽酸（氫氯酸），化學式為HCl(aq)，無色透明液體，有強烈的刺鼻氣味，它是胃酸的主要成分。工業生產的鹽酸濃度一般為37%，因含雜質FeCl₃而使外觀呈黃色。

中，亞鐵離子再被雙氧水氧化生成黃褐色的鐵離子，其反應式與前述「淌血的心」相同，如式[2]所示。

n誌謝

心化學百寶箱」，如圖3所示。還有，國立大甲高級中學廖旭茂老師在百忙中，不厭其煩後製作處理YouTube，在此表示衷心感謝。

心化學百寶箱的外觀及內容物

n參考資料

平衡常數的測量；97高中課綱 普通高級中學基礎化學（三），實驗放大鏡；翰林出版；王瓊蘭編著。

火焰式原子吸收光譜法，97行政院環境保護署環境檢驗所。