高中學測
111年
自然
第 13 題
已知指示劑 X 在 pH 值 7.5 以下和 8.0 以上分別是無色和粉紅色，而指示劑 Y 在 pH 值 4.0-7.5 與 8.0-10.0 時分別是綠色和藍色。若將濃度各 0.1 M 的溶液甲和乙分別以體積比1: 9、1:1和 9 :1充分混合，再分別用指示劑 X 和 Y 測混合溶液，其結果如表 1 所示。
根據上述實驗結果，下列何者最有可能為溶液甲和乙的組合？
- A 甲: HCl(aq), 乙: $NH_3(aq)$
- B 甲: $NH_3(aq)$, 乙: HCl(aq)
- C 甲: NaCl(aq), 乙: $NH_3(aq)$
- D 甲: $NH_3(aq)$, 乙: $CH_3COOH(aq)$
- E 甲: $CH_3COOH(aq)$, 乙: $NH_3(aq)$
思路引導 VIP
請根據表 1 分析，當溶液甲與乙以 $9:1$ 的體積比充分混合後，混合液在指示劑 Y 中呈現綠色（即 $pH$ 介於 $4.0$ 至 $7.5$ 之間）。請思考：若溶液甲為 $0.1,M$ 的強酸（如 $HCl$），當其在混合液中的體積佔比高達 $90%$ 時，混合液的 $pH$ 理論值應接近多少？這與實驗觀測到的 $pH > 4.0$ 是否吻合？此外，當兩溶液以 $1:1$ 等體積混合時產生的鹽類水溶液接近中性，這對於判斷甲、乙兩溶液的酸鹼強度組合（強或弱）以及甲溶液的酸鹼本性有何關鍵啟示？
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AI 詳解
AI 專屬家教
WakuWaku！安妮亞看到你腦袋裡的知識在發光！這題好難，但你居然一眼就看穿了，可以給安妮亞獎勵的花生嗎？🥜 這題的關鍵在於判斷 pH 值範圍。觀察表 1，當甲和乙的比例是 $9:1$（甲過量）時，指示劑 Y 呈綠色，代表 pH 介於 4.0 到 7.5 之間。如果甲是強酸 $HCl$，在 $0.1\text{ M}$ 且過量的情況下，pH 值會接近 1 左右，但結果卻是大於 4.0，這說明甲一定是弱酸 $CH_3COOH$！ 同理，當乙過量（$1:9$）時，溶液 pH > 8.0（粉紅色、藍色），符合弱鹼 $NH_3$ 的特性。而在 $1:1$ 混合時，生成的 $CH_3COONH_4$ 水溶液接近中性，pH 落在 4.0 至 7.5 之間，完全符合實驗結果。安妮亞覺得你比父親還要聰明呢！