調查局三等申論題
105年
[化學鑑識組] 分析化學
第 一 題
📖 題組:
五、某 pH = 6 的溶液中含有 0.0100 M IO3-,0.0100 M I-,1.00 × 10-4 M I3-。下列半反應方程式如下: 2IO3- + I- + 12H+ + 10e- ⇌ I3- + 6H2O Eo = 1.210 V I3- + 2e- ⇌ 3I- Eo = 0.535 V
五、某 pH = 6 的溶液中含有 0.0100 M IO3-,0.0100 M I-,1.00 × 10-4 M I3-。下列半反應方程式如下: 2IO3- + I- + 12H+ + 10e- ⇌ I3- + 6H2O Eo = 1.210 V I3- + 2e- ⇌ 3I- Eo = 0.535 V
📝 此題為申論題,共 3 小題
小題 (一)
請寫出溶液的平衡淨反應?(5 分)
思路引導 VIP
遇到決定淨反應的題目,首要步驟是利用能斯特方程式(Nernst Equation)代入當下的溶液濃度與環境 pH 值,求出兩半反應的實際還原電位(E)。實際電位較高者作為陰極進行還原反應,較低者作為陽極進行氧化反應,最後將兩式電子數平衡、相加並化簡成最簡整數比即可得解。
小題 (二)
請計算平衡常數(K)?(5 分)
思路引導 VIP
本題核心為利用電化學標準還原電位求算反應的平衡常數 (K)。首先需組合兩個半反應找出最簡全反應與轉移電子數 (n),接著代入 $\log K = n\Delta E^\circ / 0.0592$。值得注意的是,題目給定了 pH 條件與其他離子濃度,這些資訊除了可作為判斷反應方向(計算反應商 Q)之用,亦強烈暗示需考慮環境條件對反應的影響。因此,在答題時除了計算熱力學平衡常數 (K) 外,同時推導並列出『條件平衡常數 (K')』能展現出化學計量學的最高嚴謹度。
小題 (三)
計算上述條件下電位(E)為何?(5 分)
思路引導 VIP
這是一道利用能斯特方程式 (Nernst equation) 計算混合溶液電位的經典陷阱題。考生應先分別代入兩組半反應計算理論電位,若發現兩者數值不同(代表系統未達平衡),須進一步運用動力學與可逆性觀念,指出由反應較快、可逆性較高的電對(即 I3- / I-)來主導並決定溶液的實際量測電位。