調查局三等申論題
106年
[化學鑑識組] 分析化學
第 一 題
📖 題組：
現有一公升硝酸溶液，內含 Hg2 2+、Pb2+與 Ag+ 離子，濃度均為 0.001 M。若先以 NaOH 調整該溶液的 pH 值至 7.0，再加入 3.17 莫耳的 NaCl，則各離子的濃度變化如下表所示。 [Hg2 2+]/ M = 1 x 10^-19 [Ag+ ]/ M = 5 x 10^-11 [Pb2+]/ M = 1 x 10^-6
現有一公升硝酸溶液，內含 Hg2 2+、Pb2+與 Ag+ 離子，濃度均為 0.001 M。若先以 NaOH 調整該溶液的 pH 值至 7.0，再加入 3.17 莫耳的 NaCl，則各離子的濃度變化如下表所示。 [Hg2 2+]/ M = 1 x 10^-19 [Ag+ ]/ M = 5 x 10^-11 [Pb2+]/ M = 1 x 10^-6
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
試問加入多少莫耳的 NaCl 時，鉛離子將開始沉澱？詳述計算過程，否則不予計分，已知各金屬離子會與氯離子進行下列反應，且體積變化可忽略不計。（10 分）
Ag+(aq) + Cl-(aq) → AgCl(s)
Pb2+(aq) + 2Cl-(aq) → PbCl2(s)
Hg2 2+(aq) + 2Cl-(aq) → Hg2Cl2(s)
思路引導 VIP
本題考查分步沉澱與溶度積常數（Ksp）的計算與應用。解題關鍵在於先利用題目給定之最終平衡狀態（加入大量 NaCl 後）反推 PbCl2 的 Ksp。接著，計算各金屬離子開始沉澱所需的氯離子濃度以判定沉澱順序。最後計算當 Pb2+ 剛開始沉澱時溶液所需的游離 [Cl-]，並加總已與 Ag+ 及 Hg2 2+ 結合沉澱而消耗的 Cl- 莫耳數，即可求得總添加量。
小題 (二)
承題(一)，若再逐滴加入氨水，則溶液內部分沉澱物會因而溶解。當沉澱不再溶解後進行過濾，則濾液中所含的主要金屬離子為何？寫出其化學式及所涉及的平衡反應式，化學式不正確或反應式未平衡則不予計分。（10 分）
思路引導 VIP
看到加入氨水處理含 Hg2 2+、Pb2+、Ag+ 的氯化物沉澱，應立刻聯想到陽離子第一族的定性分析分離步驟。AgCl 會與氨形成可溶性的二氨銀錯離子，Hg2Cl2 會發生自身氧化還原生成不溶物，PbCl2 則不溶於氨水，據此可判定濾液中的主要金屬離子。