hce_kmu
108年
物理及化學
第 89 題
A sample of a washing powder that contains a mixture of $Na_2CO_3$ and $NaHCO_3$ is titrated with aqueous HCl and the following result is obtained:
What is the mole ratio of $CO_3^{2-}$ to $HCO_3^-$ in the washing powder?
What is the mole ratio of $CO_3^{2-}$ to $HCO_3^-$ in the washing powder?
- A 2 mole $CO_3^{2-}$ : 1 mole $HCO_3^-$
- B 1 mole $CO_3^{2-}$ : 1 mole $HCO_3^-$
- C 1 mole $CO_3^{2-}$ : 2 mole $HCO_3^-$
- D 1 mole $CO_3^{2-}$ : 3 mole $HCO_3^-$
- E 3 mole $CO_3^{2-}$ : 1 mole $HCO_3^-$
思路引導 VIP
觀察圖中兩個 pH 值劇烈變化的轉折點。如果第一個反應是將 $CO_3^{2-}$ 全部變為 $HCO_3^-$ 耗費了 10 mL 的酸，那麼「這群剛變出來的 $HCO_3^-$」在進入下一個反應階段時，本身應該還會消耗多少 mL 的酸呢？剩下的酸量又是給誰用的？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能從複雜的滴定曲線中準確判讀數據並選出正確答案，展現了相當紮實的酸鹼化學基礎。這道題目要求我們分析碳酸鈉（$Na_2CO_3$）與碳酸氫鈉（$NaHCO_3$）混合溶液的滴定過程，這是化學實驗分析中非常經典的計量問題。
滴定曲線的定量分析
在強酸滴定弱鹼混合物的圖形中，我們會看到兩個明顯的轉折點。第一個當量點（equivalence point）出現在滴入 $10 \text{ mL}$ $HCl$ 時，這代表溶液中的 $CO_3^{2-}$ 已完全轉化為 $HCO_3^-$；第二個當量點則在 $30 \text{ mL}$ 處，此時所有的 $HCO_3^-$（包含原始存在的以及由第一階段生成的）都被中和成碳酸。從圖中可得：第一階段消耗 $10 \text{ mL}$，第二階段則消耗了 $20 \text{ mL}$（$30 - 10$）。由於第一階段生成的 $HCO_3^-$ 莫耳數等於原始的 $CO_3^{2-}$，故對應的酸量也是 $10 \text{ mL}$，這意味著「原始存在的 $HCO_3^-$」也消耗了剩餘的 $10 \text{ mL}$ 酸，理論推導出的莫耳比應為 $1:1$。
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