地特三等申論題
110年
[環境檢驗] 分析化學
第 一 題
📖 題組：
依據行政院環境保護署的公告,檢驗水之硬度的標準方法是錯合滴定法(complexometric titration),滴定劑使用乙二胺四乙酸(EDTA,H4Y)時,該滴定法簡稱為 EDTA 滴定法。取 50.0 mL含有Ca2+的飲用水,加入5.0 mL pH 為10.0 的緩衝溶液(含有幾滴鎂離子之 EDTA 的錯合離子MgY2-),再加入2滴 Eriochrome Black T 指示劑後,以0.010M的EDTA滴定液進行滴定,在加入30.2mL 滴定液之時,到達滴定終點。(CaCO3的分子量為100.9 g/mol)
依據行政院環境保護署的公告,檢驗水之硬度的標準方法是錯合滴定法(complexometric titration),滴定劑使用乙二胺四乙酸(EDTA,H4Y)時,該滴定法簡稱為 EDTA 滴定法。取 50.0 mL含有Ca2+的飲用水,加入5.0 mL pH 為10.0 的緩衝溶液(含有幾滴鎂離子之 EDTA 的錯合離子MgY2-),再加入2滴 Eriochrome Black T 指示劑後,以0.010M的EDTA滴定液進行滴定,在加入30.2mL 滴定液之時,到達滴定終點。(CaCO3的分子量為100.9 g/mol)
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
計算飲用水中Ca2+的莫耳濃度(M)。(8分)
思路引導 VIP
看到EDTA錯合滴定題型，首先應聯想到EDTA與幾乎所有金屬離子（包含Ca2+）皆是以 1:1 的莫耳比例進行反應。利用達滴定終點時「消耗之EDTA莫耳數等於目標物Ca2+莫耳數」的化學計量關係，直接代入樣品與滴定液體積即可求得未知濃度。
小題 (二)
計算水的硬度〔以每升溶液中含CaCO3的毫克數表示之(CaCO3mg/L)〕。(8分)
思路引導 VIP
這是一道經典的錯合滴定水硬度計算題。核心觀念是 EDTA 與金屬離子（如 Ca²⁺）會形成 1:1 的錯合物。只需利用滴定公式求出 EDTA 的莫耳數（即等於 Ca²⁺ 莫耳數），再將其轉換為 CaCO₃ 的質量（mg），最後除以水樣體積（L）即可求得總硬度。
小題 (三)
請說明為何需要在pH 10.0的緩衝溶液中進行本滴定。(4分)
思路引導 VIP
看到這題應先聯想 EDTA 與指示劑（EBT）皆具多質子弱酸特性，其解離型態受環境 pH 值強烈影響。解題須從「確保 EDTA 條件形成常數足夠大（並避免金屬氫氧化物沉澱）」與「維持 EBT 指示劑游離態與錯合態的敏銳顏色對比（紅轉藍）」兩個化學平衡視角切入作答。