高考申論題
108年
[環境檢驗] 分析化學
第 一 題
📖 題組：
已知化合物 HQH2可分別與鋁離子及溴進行下列反應： 3 HQH2(aq) + Al3+(aq) → Al(QH2)3(s) + 3 H+(aq) HQH2(aq) + 2 Br2(aq) → HQBr2(aq) + 2 HBr(aq) 某生根據上述反應，定量分析一包含有 AlCl3(式量：133.5)的不純物；實驗步驟與結果如下： ⑴以蒸餾水溶解該不純物。過濾去除雜質。在澄清濾液中逐量加入HQH2。溶液出現沉澱物。 ⑵溶液不再產生沉澱後，過濾、收集沉澱物。 ⑶於沉澱物中逐滴加入鹽酸。俟沉澱物完全溶解後，加入 40.00 mL、0.010 M Br2。溶液呈現紅棕色。 ⑷加入過量KI以及數滴澱粉試劑。溶液呈現藍紫色。以0.010 M的Na2S2O3溶液進行滴定。滴入 40.00 mL Na2S2O3時，溶液由藍紫色褪為無色。 根據所述，回答下列問題：
已知化合物 HQH2可分別與鋁離子及溴進行下列反應： 3 HQH2(aq) + Al3+(aq) → Al(QH2)3(s) + 3 H+(aq) HQH2(aq) + 2 Br2(aq) → HQBr2(aq) + 2 HBr(aq) 某生根據上述反應，定量分析一包含有 AlCl3(式量：133.5)的不純物；實驗步驟與結果如下： ⑴以蒸餾水溶解該不純物。過濾去除雜質。在澄清濾液中逐量加入HQH2。溶液出現沉澱物。 ⑵溶液不再產生沉澱後，過濾、收集沉澱物。 ⑶於沉澱物中逐滴加入鹽酸。俟沉澱物完全溶解後，加入 40.00 mL、0.010 M Br2。溶液呈現紅棕色。 ⑷加入過量KI以及數滴澱粉試劑。溶液呈現藍紫色。以0.010 M的Na2S2O3溶液進行滴定。滴入 40.00 mL Na2S2O3時，溶液由藍紫色褪為無色。 根據所述，回答下列問題：
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
寫出 Na2S2O3與 I2反應時的淨離子反應式，其中係數須以最小整數比表示。（5 分）
思路引導 VIP
這是一題送分題。碘定量法（Iodometry）的核心反應就是硫代硫酸根滴定碘分子。必須牢記這個方程式：硫代硫酸根（S2O3 2-）會被氧化成連四硫酸根（S4O6 2-），而碘分子（I2）被還原成碘離子（I-）。確保電荷和原子數平衡。
小題 (二)
在步驟⑶中，添加鹽酸的目的為何？並以化學反應式解釋之，其中係數須平衡。（5 分）
思路引導 VIP
回顧步驟流程：步驟(1)(2)中，Al3+ 與 HQH2 反應生成了不溶性的沉澱物 Al(QH2)3(s)。為了定量其中的有機配基含量以反推鋁含量，必須讓這個配基游離出來參與後續的溴化反應。因此，在步驟(3)加入強酸（鹽酸），利用高濃度的 H+ 將勒沙特列原理中的平衡位置推回反應物側，使沉澱溶解並釋放出游離的 HQH2 分子。
小題 (三)
若實驗誤差可忽略不計，則不純物中含有多少克的 AlCl3？並詳述計算過程。（15 分）
思路引導 VIP
這是一道標準的「反滴定（Back-titration）」化學計量題。解題邏輯必須「從後面倒推回去」。
- S2O3 2- 莫耳數：40.00 mL × 0.010 M = 0.40 mmol。
碘定量法基礎反應
💡 硫代硫酸鈉還原碘分子之氧化還原反應原理與係數平衡。
🔗 碘定量法（間接滴定）實驗流程
- 1 反應階段 — 待測物與過量試劑反應產生或消耗碘分子。
- 2 呈色階段 — 加入澱粉指示劑，與溶液中剩餘之碘結合呈藍紫色。
- 3 滴定階段 — 滴入 Na2S2O3 標準液，將 I2 還原為 I-。
- 4 終點判斷 — 當藍紫色完全褪去，表示 I2 已反應完畢。
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🔄 延伸學習：延伸學習：了解為何澱粉指示劑須在接近終點時才加入，以避免碘被澱粉緊密吸附。
