一般警察人員考試四等考試-消防警察人員類別普通物理學概要與普通化學概要111 年第 36 題單選題
某一溶液含有 $Zn^{2+}, Pb^{2+}, Cd^{2+}, Cu^{2+}$ 等金屬離子，今將此溶液在酸性環境下通入過量 $H_{2}S$ 氣體，並移除沈澱物，下列那一個離子在濾液中濃度最高？
A正確答案
酸性 H₂S 下 Zn²⁺ 的 Ksp 較大不會沉澱，仍留在濾液中濃度最高。
為什麼答案是 A
ZnS 的 Ksp 約 10⁻²⁴，在酸性環境 [S²⁻] 極低，Q < Ksp 不會沉澱，Zn²⁺ 仍留在濾液中，濃度最高。
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完整詳解
Pro · 無限重點 酸性 H₂S 下 Zn²⁺ 的 Ksp 較大不會沉澱，仍留在濾液中濃度最高。
定性分析第二族陽離子：酸性 H₂S 沉澱 Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺（CuS、PbS、CdS），Zn²⁺ 屬第三族留在溶液。
逐選項分析
A✓ 正確
ZnS 的 Ksp 約 10⁻²⁴，在酸性環境 [S²⁻] 極低，Q < Ksp 不會沉澱，Zn²⁺ 仍留在濾液中，濃度最高。
B✕
PbS Ksp 約 10⁻²⁸，在酸性 H₂S 下會形成黑色 PbS 沉澱被移除，濾液中幾乎無 Pb²⁺。
C✕
CdS Ksp 約 10⁻²⁷，酸性 H₂S 即可沉澱為黃色 CdS，被過濾移除，濾液濃度極低。
D✕ 陷阱
CuS Ksp 約 10⁻³⁶，最難溶，酸性 H₂S 下最先完全沉澱為黑色 CuS，濾液中 Cu²⁺ 幾乎為零。
陽離子定性分析分族（H₂S 法）
| 族別 | 條件 | 代表離子 | 沉澱形式 |
|---|
| 第一族 | 加 HCl | Ag⁺, Pb²⁺, Hg₂²⁺ | 氯化物沉澱 |
| 第二族 | 酸性 H₂S | Cu²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺, Hg²⁺, Bi³⁺ | 硫化物沉澱 |
| 第三族 | 鹼性 H₂S / NH₃ | Zn²⁺, Fe²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Mn²⁺ | 硫化物或氫氧化物 |
| 第四族 | (NH₄)₂CO₃ | Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ | 碳酸鹽沉澱 |
| 第五族 | 可溶於水 | Na⁺, K⁺, NH₄⁺, Mg²⁺ | 不沉澱 |
學生易誤以為所有金屬硫化物都難溶，在酸性 H₂S 都會沉澱。關鍵在於 Ksp 大小與酸度控制 [S²⁻] 濃度——Ksp 越小的越先沉，Zn²⁺ 的 ZnS Ksp 相對大，酸性下無法沉，留在濾液最多。 
