地特三等申論題
107年
[環境檢驗] 分析化學
第 一 題
📖 題組：
四、計算下列溶液之 pH 值：（每小題 5 分，共 25 分） (一) 0.0400 M Na3PO4, Ka3(H3PO4) = 4.5 × 10-13 (二) 0.0400 M Na2C2O4 Ka2(H2C2O4) = 5.42 × 10-5 (三) 40.0 mL 的 0.1250 M NH3 與 20.0 mL 的 0.100 M HCl 混合溶液 Ka(NH4+) = 5.7 × 10-10 (四) 0.0240 M H2C2O4（oxalic acid）及 0.0360 M Na2C2O4混合溶液 (五) 0.0400 M C2H4(NH3+Cl-)2 Ka1(NH3C2H4NH3+2) = 1.42 × 10-7
四、計算下列溶液之 pH 值：（每小題 5 分，共 25 分） (一) 0.0400 M Na3PO4, Ka3(H3PO4) = 4.5 × 10-13 (二) 0.0400 M Na2C2O4 Ka2(H2C2O4) = 5.42 × 10-5 (三) 40.0 mL 的 0.1250 M NH3 與 20.0 mL 的 0.100 M HCl 混合溶液 Ka(NH4+) = 5.7 × 10-10 (四) 0.0240 M H2C2O4（oxalic acid）及 0.0360 M Na2C2O4混合溶液 (五) 0.0400 M C2H4(NH3+Cl-)2 Ka1(NH3C2H4NH3+2) = 1.42 × 10-7
📝 此題為申論題，共 5 小題
小題 (一)
0.0400 M Na3PO4, Ka3(H3PO4) = 4.5 × 10-13
思路引導 VIP
本題為強鹼弱酸鹽的水解計算。看到 Na3PO4，應想到其解離出的 PO4^3- 在水中會發生弱鹼水解（Kb1 = Kw / Ka3）。需特別注意 Kb1 值是否過大而不能使用近似解，必要時必須解一元二次方程式。
小題 (二)
0.0400 M Na2C2O4 Ka2(H2C2O4) = 5.42 × 10-5
思路引導 VIP
看到此題應先辨識出 Na2C2O4 為二元弱酸的強鹼鹽，在水中會發生一階水解反應產生 OH-。解題時需利用水的離子積常數 (Kw) 與草酸的第二解離常數 (Ka2) 求出水解常數 Kb1，再代入弱鹼求算 [OH-] 的近似公式來解出 pH 值。
小題 (三)
40.0 mL 的 0.1250 M NH3 與 20.0 mL 的 0.100 M HCl 混合溶液 Ka(NH4+) = 5.7 × 10-10
思路引導 VIP
看到弱鹼（NH3）與強酸（HCl）混合，首先應計算兩者的毫莫耳數（mmol）以判斷限量試劑。反應後若弱鹼有剩餘，並生成其共軛酸（NH4+），系統即形成緩衝溶液，可直接代入 Henderson-Hasselbalch 方程式求得 pH 值。
小題 (四)
0.0240 M H2C2O4（oxalic acid）及 0.0360 M Na2C2O4混合溶液
思路引導 VIP
面對二元酸（H2A）與其完全解離鹽（A2-）的混合溶液，首先應考慮兩者會發生「歸中反應」生成兩性中間產物（HA-）。計算出反應完全後各物種的新濃度，再判斷殘留物種所構成的酸鹼系統（此處為 HA-/A2- 緩衝溶液），最後代入對應的酸解離常數（Ka2）求出 pH 值。
小題 (五)
0.0400 M C2H4(NH3+Cl-)2 Ka1(NH3C2H4NH3+2) = 1.42 × 10-7
思路引導 VIP
辨識乙二胺二鹽酸鹽在水中為二質子弱酸（最酸型態 H2A2+）。由於題目僅給定 Ka1 且通常 Ka1 遠大於 Ka2，因此其 pH 值可視為單質子弱酸，直接代入弱酸近似公式求得氫離子濃度。