地特四等申論題
107年
[化學工程] 分析化學概要
第 一 題
📖 題組：
有關錯合滴定反應，請回答下列問題： (一)為了解鐵礦中所含鐵的含量，進行下列實驗。取鐵礦樣品重量為 2.2026 g，以些許 0.1 M 鹽酸將其溶解後，加水配成 250 mL 鐵（III）水溶液。取其中 40 mL 加入氨水緩衝溶液使總體積為 50 mL 且 pH 為 10.0，並以 0.05 M EDTA 進行滴定，共需消耗 38.62 mL，求鐵礦中所含鐵的含量，以 Fe2O3（159.69 g /mol）之重量百分數表示。（10 分） (二)將氨水緩衝溶液改成酸性的磷酸緩衝溶液，是否影響實驗結果，說明原因。（5 分） (三)已知氨水與 Zn2+會形成錯合離子，請寫出氨水、Zn2+與 EDTA 三者間的平衡反應方程式，（5 分）並說明氨水濃度對於 EDTA 與 Zn2+滴定曲線的影響。（5 分）
有關錯合滴定反應，請回答下列問題： (一)為了解鐵礦中所含鐵的含量，進行下列實驗。取鐵礦樣品重量為 2.2026 g，以些許 0.1 M 鹽酸將其溶解後，加水配成 250 mL 鐵（III）水溶液。取其中 40 mL 加入氨水緩衝溶液使總體積為 50 mL 且 pH 為 10.0，並以 0.05 M EDTA 進行滴定，共需消耗 38.62 mL，求鐵礦中所含鐵的含量，以 Fe2O3（159.69 g /mol）之重量百分數表示。（10 分） (二)將氨水緩衝溶液改成酸性的磷酸緩衝溶液，是否影響實驗結果，說明原因。（5 分） (三)已知氨水與 Zn2+會形成錯合離子，請寫出氨水、Zn2+與 EDTA 三者間的平衡反應方程式，（5 分）並說明氨水濃度對於 EDTA 與 Zn2+滴定曲線的影響。（5 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
為了解鐵礦中所含鐵的含量，進行下列實驗。取鐵礦樣品重量為 2.2026 g，以些許 0.1 M 鹽酸將其溶解後，加水配成 250 mL 鐵（III）水溶液。取其中 40 mL 加入氨水緩衝溶液使總體積為 50 mL 且 pH 為 10.0，並以 0.05 M EDTA 進行滴定，共需消耗 38.62 mL，求鐵礦中所含鐵的含量，以 Fe2O3（159.69 g /mol）之重量百分數表示。（10 分）
思路引導 VIP
面對錯合滴定計算題，首先確立 EDTA 與金屬離子（Fe³⁺）的 1:1 滴定計量關係。接著計算出 40 mL 溶液中的鐵莫耳數，放大至 250 mL 總體積後，利用「2 莫耳 Fe 相當於 1 莫耳 Fe₂O₃」的化學計量轉換為 Fe₂O₃ 質量，最終除以樣品總重求得重量百分比。
小題 (二)
將氨水緩衝溶液改成酸性的磷酸緩衝溶液，是否影響實驗結果，說明原因。（5 分）
思路引導 VIP
判斷錯合滴定條件改變的影響時，應從「金屬離子的副反應（與緩衝液陰離子結合）」與「配位劑的副反應（EDTA的質子化）」兩方面切入。本題需指出磷酸根會與鐵離子形成穩定錯合物或沉澱，且酸性環境會降低 EDTA 的解離度與條件形成常數。
小題 (三)
已知氨水與 Zn2+會形成錯合離子，請寫出氨水、Zn2+與 EDTA 三者間的平衡反應方程式，（5 分）並說明氨水濃度對於 EDTA 與 Zn2+滴定曲線的影響。（5 分）
思路引導 VIP
本題重點在於理解「輔助錯合劑」在 EDTA 滴定中的角色。首先需寫出鋅氨錯離子與 EDTA 的置換反應方程式；接著從「條件形成常數（Conditional formation constant）」的概念切入，解釋氨水濃度增加會使游離金屬離子濃度下降，進而造成滴定曲線突躍範圍縮小。