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普考申論題 106年 [衛生檢驗] 分析化學(包括儀器分析)概要

第 一 題

📖 題組:
四、請解釋下列滴定相關名稱或方法:(每小題 5 分,共 20 分) (一) 當量點(equivalence point)和滴定終點(end point)。 (二) 酸鹼滴定時,為何標準溶液都是用強酸和強鹼? (三) 反滴定(back titration)。 (四) 為何通常以乙二胺四乙酸(EDTA, 簡寫 H₄Y)滴定金屬離子時,均需控制酸鹼值(pH)?
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

當量點(equivalence point)和滴定終點(end point)。

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解題時應立刻聯想到「理論」與「實際操作」的差異。首先分別給出兩者的嚴謹學術定義,接著務必點出兩者體積的差值即為「滴定誤差(titration error)」,以展現分析化學對誤差評估的嚴謹要求。

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【破題】兩者為滴定分析中描述反應完成狀態的核心概念,分別代表「理論化學計量」與「實際實驗觀察」的結果。 【論述】 一、當量點(Equivalence point)

小題 (二)

酸鹼滴定時,為何標準溶液都是用強酸和強鹼?

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看到此題應立刻聯想到滴定曲線在當量點附近的斜率與『終點銳利度(sharpness)』。從反應完全程度(平衡常數大小)出發,推導出強酸/強鹼能產生較大的 pH 突變,進而減少滴定誤差並利於指示劑選擇。

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【破題】酸鹼滴定使用強酸或強鹼作為標準溶液,核心原因在於確保反應的完全性,以及在當量點(equivalence point)附近產生陡峭的 pH 突變,從而精確判定滴定終點。 【論述】 一、反應完全程度(平衡常數極大)

小題 (三)

反滴定(back titration)。

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看到「反滴定」,首先要精確寫出其操作定義(加入已知過量標準液後滴定剩餘量),接著必須列舉其適用的化學情境(反應慢、無指示劑、難溶或易揮發),最後補上計算概念(總量減去剩餘量),以展現嚴謹的分析邏輯。

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「反滴定(back titration)」是指在待測物質溶液中,先加入已知且過量的第一標準溶液,待兩者充分且完全反應後,再使用第二標準溶液來滴定剩餘未反應的第一標準溶液之定量方法。 其適用時機主要包含以下情況: (1) 待測物與標準溶液的反應速率過慢,難以在直接滴定中即時觀察到終點。

小題 (四)

為何通常以乙二胺四乙酸(EDTA, 簡寫 H₄Y)滴定金屬離子時,均需控制酸鹼值(pH)?

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看到 EDTA 滴定與 pH 值的關係,首先應聯想 EDTA 本身為多質子弱酸,其解離出有效配位體(Y⁴⁻)的比例受 pH 影響;其次考慮金屬離子在高 pH 下易產生氫氧化物沉澱。推導時須涵蓋條件形成常數(K'f)的概念與金屬指示劑的變色條件。

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【破題】以 EDTA 滴定金屬離子時,控制 pH 值(通常加入緩衝溶液)的核心目的在於:確保錯合物的條件形成常數夠大以利滴定完全、防止金屬離子沉澱,並配合金屬指示劑的變色範圍。 【論述】 一、影響有效配位體(Y⁴⁻)濃度與條件形成常數:

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