製備碘化亞銅與其一系列反應 施建輝 國立新竹科學園區實驗高級中學 教育部高中化學學科中心 schemistry0120@gmail.com 臺北市立第一女子高級中學周芳妃老師的「花裙子實驗」與本人兩年多前開發的「化學百寶箱」中的示範實驗，都涉及硫酸銅溶液與碘化鉀的反應。反應過程，顏色明顯變成紅棕色而且溶液變混濁；接著加入硫代硫酸鈉溶液後，紅棕色逐漸褪去，混濁顏色原預期呈白色（即碘化亞銅，CuI），但卻看到灰黑或灰白色，若不小心滴入過量硫代硫酸鈉溶液，溶液竟然變成無色澄清！過程中到底發生哪些反應？本人曾接獲多位老師的詢問，也已逐一回答，但想必仍有更多老師尚不知其所以然。這次藉著《臺灣化學教育》期刊的發行，於「高中化學教學疑難問題」專欄，將個人所知詳加敘述，供老師們參考。內容若有誤謬之處，也歡迎來信指正，使此一有趣的實驗能呈現真實面貌。 以下就是製備碘化亞銅的實驗步驟，並進行一系列的相關實驗。 n   問1：如何製備碘化亞銅？ 1.   準備一杯0.1 M 的50 mL硫酸銅溶液，如圖1.1。 2.   以刮勺取少量碘化鉀晶體加入硫酸銅溶液中，攪拌，反應結果如圖1.2所示，記錄與說明如下： 記錄：溶液由淺藍色變成紅棕色混濁。 說明：溶液呈紅棕色，推測生成I3−。將硫酸銅溶液（註）倒入試劑瓶中，加入碘化鉀之後，再加入少許正己烷，搖盪，觀察有何現象發生。反應結果如圖1.3所示，左瓶為原有之硫酸銅溶液，中瓶為加入碘化鉀之後，溶液變色並呈混濁現象，右瓶為加入正己烷之後，搖盪、靜置，上層呈紫色，表示生成碘分子（I2）。這些反應如式[1]和[2]所示： 2I−(aq) → I2(s) + 2e−  [1] I2(s) + I−(aq) ⇌ I3−(aq)  [2] 即碘離子（I−）氧化形成碘分子（I2），I2再與I−反應生成I3−（紅棕色）。 註：此處硫酸銅溶液濃度為0.01 M，使顏色變化容易觀察。 氧化還原反應必定同時發生，在式[1]中所述為氧化反應，表示必有另一反應物進行還原反應，此處應該是由銅離子（Cu2+）扮演還原反應的角色，其可能反應有二，如式[3]和[4]所示： Cu2+(aq) + 2e− → Cu(s)  [3] Cu2+(aq) + e− → Cu+(aq)  [4] 燒杯中並未見到金屬銅的生成，故推測應該是進行反應[4]，也就是由這個反應製備出亞銅離子（Cu+）。 反應[1]中的I−與反應[4]生成的Cu+結合形成CuI沈澱，但因存在紅棕色的I3−，故無法看出CuI沈澱的顏色，化學反應如式[5]所示： Cu+(aq) + I−(aq) → CuI(s)  [5]   圖1.1                                  圖1.2                                   圖1.3 n  問2：氯化亞銅沈澱是什麼顏色？ 1.   準備一瓶1 M的硫代硫酸鈉溶液，如圖2.1所示。 2.   以滴管吸取硫代硫酸鈉溶液，逐滴滴入問1之燒杯中，一邊滴一邊攪拌，記錄與說明如下。 記錄：紅棕色逐漸褪去，如圖2.2所示。 說明：硫代硫酸鈉與碘分子（I2）進行以下之氧化還原反應，如式[6]所示： 2S2O32−(aq) + I2(s) […]