調查局三等申論題
110年
[化學鑑識組] 分析化學
第 一 題
📖 題組：
考慮以 0.0100 M EDTA、pH 為 8.00 的緩衝溶液滴定 25.0 mL 的 0.0200 M MnSO4。已知水溶液中的自由 EDTA 物種，以 Y4-形式存在的分率，αY4-= 4.2×10-3，而 Mn2+與 Y4-反應形成錯合物的形成常數 Kf = 1013.89。
考慮以 0.0100 M EDTA、pH 為 8.00 的緩衝溶液滴定 25.0 mL 的 0.0200 M MnSO4。已知水溶液中的自由 EDTA 物種，以 Y4-形式存在的分率，αY4-= 4.2×10-3，而 Mn2+與 Y4-反應形成錯合物的形成常數 Kf = 1013.89。
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
試計算在下列添加 EDTA 體積下的 pMn2+值：
(A) 20.0 mL（5 分）
(B) 50.0 mL（5 分）
(C) 60.0 mL（5 分）
思路引導 VIP
本題為典型的 EDTA 滴定計算，關鍵在於先確認滴定當量點體積，並依據給定的 pH 值計算出條件形成常數（K_f'）。接著判斷添加不同體積的 EDTA 處於滴定前段（金屬過量）、當量點（錯合物解離）或滴定後段（EDTA過量），分別列式求出游離金屬離子濃度進而換算 pMn 值。
小題 (二)
試計算在 0 mL，20.0 mL，49.0 mL，49.9 mL，50.1 mL，與 55.0 mL，共 6 個不同添加 EDTA 體積下的 pMn2+值。（6 分）
思路引導 VIP
看到這類 EDTA 滴定題，第一步先計算「當量點體積」與考量環境 pH 值的「條件形成常數（K_f'）」。接著，判斷各滴加體積落於當量點前或當量點後，當量點前由剩餘的未反應金屬離子濃度主導，當量點後則由過量 EDTA 與錯合物的解離平衡來決定 [Mn2+]，最後取負對數求出 pMn2+。
小題 (三)
試繪製出滴定曲線（pMn2+vs.添加 EDTA 體積，並標示 x 與 y 軸刻度）。（4 分）
思路引導 VIP
看到 EDTA 滴定題型，首要動作是結合緩衝溶液的 pH 值計算「條件形成常數 ($K_f'$)」。接著找出當量點體積，並針對滴定前、當量點前、當量點（反曲點）、當量點後這四個特徵階段計算出 $\text{pMn}^{2+}$ 的精確數值，最後將這些關鍵座標點描繪成有明顯突躍的 S 型曲線，並確實標示坐標軸名稱與刻度即可得滿分。