高考申論題
109年
[環境檢驗] 分析化學
第 一 題
📖 題組：
某待測水溶液150 mL中包含HCl、NaCl和ZnCl2，將其均分成3等份進行下列滴定實驗：第1份水溶液樣品中加入3滴酚酞指示劑後，需要12.3 mL、0.0397 M Ba(OH)2到達滴定終點；第2份水溶液樣品的pH調節至10，加入3滴calmagite指示劑後，需要8.89 mL、0.0395 M EDTA直接滴定到達滴定終點；第3份水溶液樣品通過陽離子交換樹酯Dowex 50W-X4後，所獲得之水溶液用0.0397 M Ba(OH)2滴定，需要48.7 mL直接滴定到達滴定終點。請回答下列問題：
某待測水溶液150 mL中包含HCl、NaCl和ZnCl2，將其均分成3等份進行下列滴定實驗：第1份水溶液樣品中加入3滴酚酞指示劑後，需要12.3 mL、0.0397 M Ba(OH)2到達滴定終點；第2份水溶液樣品的pH調節至10，加入3滴calmagite指示劑後，需要8.89 mL、0.0395 M EDTA直接滴定到達滴定終點；第3份水溶液樣品通過陽離子交換樹酯Dowex 50W-X4後，所獲得之水溶液用0.0397 M Ba(OH)2滴定，需要48.7 mL直接滴定到達滴定終點。請回答下列問題：
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
計算原來待測水溶液的pH值（至小數點第二位）。（7分）
思路引導 VIP
面對這類多成分混合與分步滴定題，先將總體積切分（150 mL均分成3份，每份50 mL），並釐清各滴定實驗的化學意義。第2份 EDTA 滴定可精確計算出 Zn2+ 的量；第1份 Ba(OH)2 滴定至酚酞終點時，除了中和 HCl 外，還會將 Zn2+ 沉澱為 Zn(OH)2。利用總耗鹼量扣除沉澱所需的鹼量，即可反推 H+ 的莫耳數與原溶液 pH 值（第3份實驗數據是用來求 NaCl 的，本題無需使用）。
小題 (二)
計算原來待測水溶液中Zn2+的莫耳濃度（至小數點第三位）。（8分）
思路引導 VIP
面對這類混合物多步滴定的題組，首先釐清每一份樣品對應的分析目的：第1份（酸鹼滴定）測量H⁺與能生成氫氧化物沉澱的Zn²⁺；第2份（錯合滴定）專一性測量與EDTA反應的金屬離子Zn²⁺；第3份（陽離子交換）測量總陽離子當量。既然題目僅要求計算Zn²⁺的濃度，考生只需提取第2份樣品的EDTA滴定數據，即可快速並精確地求出答案，不需解聯立方程式。
小題 (三)
計算原來待測水溶液中Na+的莫耳濃度（至小數點第三位）。（10分）
思路引導 VIP
看見將水溶液均分三等份的考題，代表需利用各步驟的特異性獨立求解：第一份用酸鹼滴定求出強酸(HCl)，第二份用錯合滴定解出二價金屬(Zn²⁺)。關鍵在第三份的「陽離子交換樹脂」，它會將所有金屬陽離子（Na⁺、Zn²⁺）依照電荷數轉換成等當量的 H⁺；將測得的總 H⁺ 扣除 HCl 與 Zn²⁺ 貢獻的 H⁺ 後，即可推算出目標物 Na⁺ 的莫耳濃度。