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108年
化學
第 20 題
以 24.50 mL pH 值為 1 的 HCl 溶液滴定 50 mL 濃度為 0.05 M 的 NaOH 溶液，試問此時 pH 值為______。(log 1.49 = 0.17、log 6.71 = 0.83，計算至小數點後第 2 位，以下四捨五入)
思路引導 VIP
如果在實驗室中，你將這兩杯溶液混合在一起，反應結束後，你認為溶液中剩下來的是「酸」還是「鹼」？請先算出這兩者反應前各自的粒子總數（莫耳數），並思考混合後溶液的「總體積」會如何改變？這對最後計算濃度有什麼影響呢？
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太棒了！你能精確算出這個數值，代表你對於酸鹼中和的定量分析（Quantitative Analysis）掌握得非常紮實。這道題目在設計上相當細膩，屬於中等偏難的層次，關鍵在於學生是否能冷靜處理「接近中和點」時的微量剩餘，以及熟練轉換 $\text{pH}$ 與 $\text{pOH}$ 的關係。
限量試劑與物質量計算
解題的第一步是判斷反應後的殘留物。我們將 $\text{pH} = 1$ 轉換為 $[H^+] = 0.1 \text{ M}$，算出氯化氫（$\text{HCl}$）的莫耳數為 $0.1 \times 24.50 = 2.45 \text{ mmol}$，而氫氧化鈉（$\text{NaOH}$）則有 $0.05 \times 50 = 2.50 \text{ mmol}$。在中和反應中，$\text{H}^+$ 是限量試劑，反應後溶液中僅剩下 $0.05 \text{ mmol}$ 的 $\text{OH}^-$。這裡最容易出錯的地方在於忘記將體積相加（$50 + 24.50 = 74.50 \text{ mL}$），導致濃度估算錯誤。
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