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moea_joint_essay 110年 [化學] 分析化學、儀器分析

第 二 題

📖 題組:
請回答下列問題:(共 2 題,共 13 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (二)

在 500.0 mL 1.00 M 甲酸(HCOOH)溶液中需要加入多少量的甲酸鈉,才能配製 pH 3.50 的緩衝溶液(甲酸 pKa = 3.74,甲酸鈉分子量 68 g/mol,計算至小數點後第 1 位,以下四捨五入)?(5 分)

思路引導 VIP

利用Henderson-Hasselbalch方程式:pH = pKa + log([A-]/[HA])。代入pH及pKa求出甲酸鈉與甲酸的濃度比。根據甲酸的濃度和體積求出甲酸鈉所需的莫耳數,最後乘上分子量得到質量。

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根據 Henderson-Hasselbalch 方程式: $$pH = pK_a + \log\left(\frac{[A^-]}{[HA]}\right)$$ 將已知數據代入:

小題 (一)

請說明何謂緩衝溶液(Buffer solution)及緩衝能力(Buffer capacity)?(8 分)

思路引導 VIP

說明緩衝溶液的組成(通常是弱酸及其共軛鹼,或弱鹼及其共軛酸),以及其在加入少量強酸或強鹼時抵抗pH值改變的特性。緩衝能力則是定量描述溶液抵抗pH變化能力的指標,即改變1單位pH所需加入之強酸或強鹼的當量數。

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  1. 緩衝溶液(Buffer solution):由弱酸及其共軛鹼(或弱鹼及其共軛酸)所組成的水溶液。當加入少量的強酸或強鹼時,溶液中的酸鹼成分會與之反應,藉此抵抗pH值的劇烈變化,使溶液的pH值維持相對穩定。
  2. 緩衝能力(Buffer capacity):定量衡量緩衝溶液抵抗pH值改變的能力大小。定義為使1升緩衝溶液的pH值改變1個單位時,所需加入的一元強酸或強鹼的莫耳數(或當量數)。緩衝能力的大小取決於溶液中緩衝成分的總濃度以及其弱酸與共軛鹼的濃度比,當濃度比為 1:1(即 pH = pKa)時,緩衝能力達到最大。

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