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調查局三等申論題 105年 [化學鑑識組] 分析化學

第 一 題

📖 題組:
三、具有 pH = 9.00 的緩衝能力,濃度 0.0500 M 之金屬離子(Mn+)溶液 100 毫升,以 0.0500 M EDTA 溶液滴定。請回答下列問題:
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

當量體積(Ve)為何?(5 分)

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這是一道基礎的滴定計算題。金屬離子與 EDTA 的反應莫耳數比恆為 1:1,因此直接利用當量點時兩者莫耳數相等的原則(C1V1 = C2V2)即可輕鬆求出當量體積。

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【解題關鍵】EDTA與金屬離子(Mn+)之滴定反應莫耳數比為 1:1,達當量點時兩者莫耳數相等。 【解答】 計算:

小題 (二)

當 V = 1/2 Ve時,Mn+濃度為何?(5 分)

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在滴定當量點前(V = 1/2 Ve),加入的 EDTA 會將一半的金屬離子反應生成錯合物。由於金屬-EDTA 錯合物的形成常數通常極大,可合理假設反應完全,忽略錯合物逆向解離所產生的微量金屬離子,直接以「未反應的金屬離子莫耳數除以滴定總體積」來計算其濃度。

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【解題關鍵】滴定達一半當量點時,未反應的金屬離子濃度由剩餘莫耳數與混合後總體積決定(假設錯合反應完全)。 【解答】 計算:

小題 (三)

若 αY4- = 0.041,Kf = 1012.00時,求條件形成常數(Condition formation constant, Kf′)為何?(5 分)

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遇到EDTA滴定考題,首要確認環境pH值對EDTA解離型態的影響。本題需利用給定的游離分率(αY4-)與絕對形成常數(Kf),代入條件形成常數公式(Kf' = αY4- × Kf)即可求得在特定pH值下的有效反應常數。

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【解題關鍵】EDTA 條件形成常數(Kf')與絕對形成常數(Kf)及 EDTA 完全解離分率(αY4-)之關係式:Kf' = αY4- × Kf。 【解答】 已知條件:

小題 (四)

當 V = Ve時,Mn+濃度為何?(5 分)

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本題測驗EDTA滴定在當量點時的金屬離子濃度計算。考生應先計算出達當量點所需的EDTA體積,進而求出系統總體積及錯合物的初始濃度。接著,利用條件形成常數(K'f,需考慮pH=9.00對EDTA解離分率的影響)設定平衡方程式,透過錯合物逆向解離求出未結合的金屬離子濃度。

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【解題思路】利用 EDTA 滴定達當量點時的物料平衡與條件形成常數(K'f)計算金屬離子逆向解離的濃度。 【詳解】 已知:

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