小芬修習「探究與實作」後,知道香蕉的果皮與果肉中,富含鹼金屬與鹼土金屬元素的鹽類。她想從香蕉中提取鉀鹽,經老師指導與蒐集資料後,進行實驗,實驗步驟與紀錄如下:
步驟1. 整理資料,得每一百克香蕉所含成分如表5;而表6則整理出鹼金屬/鹼土金屬化合物,在30°C時的溶解度(g/100 g水)。
表5
| 成分 | 重量(g) | 礦物質 | 重量(mg) |
|---|
| 醣類 | 28 | 鈣 | 150 |
| 脂肪 | 0.5 | 鎂 | 130 |
| 蛋白質 | 1.5 | 磷 | 20 |
| 胺基酸 | 0.05 | 鉀 | 390 |
| 維生素 | 0.1 | 鈉 | 1 |
| 水分 | 69 | 鋅 | 0.1 |
表6
| 陽離子/陰離子 | SO42− | ClO3− | ClO4− | NO3− | CO32− |
|---|
| Na+ | 110 | 105 | 209 | 104 | 110 |
| K+ | 130 | 10 | 1.3 | 160 | 120 |
| Mg2+ | 24 | 150 | 100 | 140 | <0.01 |
| Ca2+ | 0.3 | 130 | 190 | 150 | <0.01 |
步驟2. 收集1公斤香蕉,清洗、烘乾後,混合木炭後將有機物完全燃燒,礦物質完全變成碳酸鹽與氧化物固體。
步驟3. 將固體秤重、磨成粉末,加入50 mL熱水,攪拌並靜置過夜。
步驟4. 以濾紙濾除不溶物。已知表6中五種陰離子的銨鹽均可溶於水,依據表6,逐步加入
NH4ClO4於濾液中,溶液會出現沉澱,繼續添加,直到沉澱不再出現。
步驟5. 以濾紙收集沉澱物、乾燥並秤重。移入600°C的烘箱內加熱、重量減少、反覆加熱,直到重量不再變化,最終重量比原先減少46.2%。推測原因,應是在加熱過程中發生分解反應。依據上述,回答下列問題。
(莫耳質量:
NaClO4=122.5 g/mol、
KClO4=138.5 g/mol、
NaCl=58.5 g/mol、
KCl=74.5 g/mol)