調查局三等申論題
109年
[化學鑑識組] 分析化學
第 一 題
📖 題組：
鈣鈦礦太陽能電池的合成與製程中，經常使用 PbI2當原料。因鉛離子具有毒性，如果釋出環境將造成污染。請回答下列問題：（Ksp = 7.910−9）（每小題5分，共15分） (一)僅從溶解度積之學理，計算 Pb2+的濃度。 (二)PbI2溶解於水中，若產生下列物種PbI2(aq)、Pb2+、I−、PbI+、PbI3−、PbOH+、H+與OH−，試寫出該水溶液之電荷平衡式。 (三)同上，試寫出該水溶液之質量平衡式。
鈣鈦礦太陽能電池的合成與製程中，經常使用 PbI2當原料。因鉛離子具有毒性，如果釋出環境將造成污染。請回答下列問題：（Ksp = 7.910−9）（每小題5分，共15分） (一)僅從溶解度積之學理，計算 Pb2+的濃度。 (二)PbI2溶解於水中，若產生下列物種PbI2(aq)、Pb2+、I−、PbI+、PbI3−、PbOH+、H+與OH−，試寫出該水溶液之電荷平衡式。 (三)同上，試寫出該水溶液之質量平衡式。
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
僅從溶解度積之學理，計算 Pb2+的濃度。
思路引導 VIP
看到求溶解度或離子濃度的題目，首先寫出沉澱物的解離反應式。接著，假設莫耳溶解度為 s，根據化學計量數得出各離子的濃度（[Pb²⁺]=s, [I⁻]=2s），最後代入 Ksp 公式求解 s 即可。
小題 (二)
PbI2溶解於水中，若產生下列物種PbI2(aq)、Pb2+、I−、PbI+、PbI3−、PbOH+、H+與OH−，試寫出該水溶液之電荷平衡式。
思路引導 VIP
電荷平衡式的核心概念為「溶液中正電荷總和必等於負電荷總和」（電中性原理）。解題時需先將題目給定的所有物種依帶電性質分為正、負離子，並將各離子濃度乘上其電荷數的絕對值，中性物種則不予列入。
小題 (三)
同上，試寫出該水溶液之質量平衡式。
思路引導 VIP
質量平衡式（Mass Balance Equation, MBE）基於原子不滅定律。觀察溶質 PbI2 溶解後的化學計量關係，可知溶液中碘(I)的總濃度必定為鉛(Pb)總濃度的兩倍（即 [I]總 = 2 × [Pb]總）。將所有含碘與含鉛的物種依其分子內該原子之個數列出，並代入等式即可完成。