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moea_joint_essay 110年 [化學] 分析化學、儀器分析

第 五 題

📖 題組:
請回答下列有關乙二胺四乙酸(EDTA)的問題:(共 5 題,共 22 分)
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (五)

請敘述何謂遮蔽試劑(masking agent)?(4 分)

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說明遮蔽試劑的作用:在不進行物理分離的情況下,加入特定試劑與干擾離子形成更穩定的水溶性錯合物,使其無法與滴定劑(如EDTA)反應,從而消除干擾。

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遮蔽試劑(Masking agent)是指在分析過程中,為了消除共存干擾離子的影響而加入的化學試劑。它能在不經過物理分離(如沉澱、萃取)的情況下,與干擾離子優先發生反應,形成更穩定的可溶性錯合物或分子,從而將干擾物質「遮蔽」起來,使其不干擾目標金屬離子與主試劑(如 EDTA)的滴定反應。

小題 (一)

請畫出 EDTA 的結構式(以 EDTA4-, Y4-形式表示)。(4 分)

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畫出EDTA完全去質子化後的結構。中心是乙二胺(ethylenediamine)骨架,兩個氮原子上各連接兩個醋酸根(acetate)基團,注意標示出4個帶負電的氧氧原子。

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EDTA (Y^{4-}) 的結構式為: $(-OOC-CH_2)_2N-CH_2-CH_2-N(CH_2-COO^-)_2$ 其立體展開圖示為:

小題 (二)

EDTA 總共有幾個可以與金屬結合之位置?(3 分)

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EDTA是一個六牙配基(hexadentate ligand),具有6個配位點。

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EDTA 總共有 6 個 可以與金屬結合的位置(包含 4 個羧基上的氧原子與 2 個胺基上的氮原子),為一種六牙配位子(hexadentate ligand)。

小題 (三)

50.0 mL 之 Ni2+離子加入 25.00 mL 0.0500 M 過量的 EDTA 與之反應,剩餘之 EDTA 以 5.00 mL 的 0.05 M Zn2+離子予以反滴定至當量點,則原溶液中 Ni2+離子莫耳濃度為何?(5 分)

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EDTA總莫耳數 = Ni結合莫耳數 + 剩餘莫耳數(由Zn反滴定得知)。利用莫耳數守恆計算出Ni的莫耳數,除以原體積50.0 mL求得濃度。

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加入的 EDTA 總莫耳數: $$25.00 \text{ mL} \times 0.0500 \text{ M} = 1.25 \text{ mmol}$$ 反滴定所消耗的 $Zn^{2+}$ 莫耳數(即剩餘未反應的 EDTA 莫耳數):

小題 (四)

請列舉 3 種需使用 EDTA 反滴定之情況。(6 分)

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回想為何不直接滴定而要反滴定。原因通常有:金屬離子與EDTA反應太慢、缺乏合適指示劑、目標金屬在滴定pH條件下會沉澱等。

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需使用 EDTA 反滴定通常發生在以下情況(列舉3種):

  1. 反應速率過慢:待測金屬離子與 EDTA 反應形成錯合物的速率太慢,不適合直接滴定。
  2. 缺乏合適的指示劑:對於某些金屬離子,目前找不到在終點時顏色變化明顯或變色敏銳的金屬指示劑來進行直接滴定。

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