調查局三等申論題
111年
[化學鑑識組] 分析化學
第 一 題
📖 題組：
已知硫化氫（H2S）可溶於水，飽和溶解度可視為定值，0.1 M，與酸鹼值無關。根據所述與下列解離反應，回答下述問題： H2S(aq) → H+(aq) + HS−(aq)，K1 =1 × 10−7 HS−(aq) → H+(aq) + S2−(aq)，K2 =1 × 10−14
已知硫化氫（H2S）可溶於水，飽和溶解度可視為定值，0.1 M，與酸鹼值無關。根據所述與下列解離反應，回答下述問題： H2S(aq) → H+(aq) + HS−(aq)，K1 =1 × 10−7 HS−(aq) → H+(aq) + S2−(aq)，K2 =1 × 10−14
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
詳述為何在酸性的飽和硫化氫溶液中，硫離子與氫離子的平衡濃度存在如下關係：（10 分）
[H+] ≈ √(1×10^-22 / [S2-])
思路引導 VIP
這題測驗多元酸的解離平衡與質量平衡概念。看到多元酸的連續解離，應直覺將兩個解離常數方程式相乘（K1 × K2）求出總解離常數關係式，再代入題目給定的飽和濃度條件（0.1 M）與酸性環境下同離子效應的近似假設進行推導。
小題 (二)
現有一杯酸性水溶液，內含 1.0 M 銀離子與 1.0 M 鎘離子。對其通入過量硫化氫後，兩金屬離子中有一個的濃度會因而降低，低於（含等於）0.01 M，但另一個的濃度則沒有改變。估計該溶液的酸鹼值範圍，並詳述推導過程，已知硫化鎘與硫化銀的解離反應及其溶度積常數（Ksp）如下，體積變化可忽略不計。（10 分）
CdS (s) → Cd2+(aq) + S2−(aq)，Ksp =1 × 10−18
Ag2S(s) → 2Ag+(aq) + S2−(aq)，Ksp =1 × 10−28
思路引導 VIP
本題測驗分步沉澱與酸鹼平衡的綜合計算。首先比較生成 Ag2S 與 CdS 沉澱所需的最低 S2- 濃度，判定何者先沉澱；接著利用題意中兩金屬離子的終態濃度條件，設定出 S2- 濃度的上下限，最後代入 H2S 的總解離平衡常數式推求 pH 範圍。