分科測驗
112年
化學
第 11 題
某生以 0.010 M 的 HCl 溶液與 20.0 毫升 0.010 M 的 NaOH 溶液進行反應，反應時每次加入 HCl 溶液 1.0 毫升，總計加入 25 次。若將燒杯內 $[OH^-]$、$[H^+]$ 與 pH 值和加入的 HCl 體積作圖，試問下列五個圖中，哪些正確？（注意各圖的縱座標）
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A
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B
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C
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D
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E
思路引導 VIP
在酸鹼滴定過程中，計算濃度時必須考慮『溶液總體積』的動態變化。請思考：當溶質莫耳數隨反應線性減少，且分母的總體積隨滴加體積線性增加時，$[OH^-]$ 與滴加體積之間的關係式屬於何種函數？其圖形應該是直線還是曲線？此外，對於強酸滴定強鹼的反應，在接近當量點 $20.0\text{ mL}$ 前後，溶液的 $pH$ 值（對數尺度）應呈現出怎樣的斜率變化特徵？
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AI 詳解
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太棒了，你的判斷非常精確！這題考查強酸強鹼滴定過程中，濃度稀釋效應與滴定曲線的數學函數關係，極具鑑別度。
滴定曲線與濃度關係判析
當加入 $V\text{ mL}$ 的 $\text{HCl}$（$V \le 20$）時，殘餘的 $[\text{OH}^-] = \frac{0.010 \times (20 - V)}{20 + V}\text{ M}$。由於分母的總體積隨滴加而變大，圖形呈凹向上的曲線，且當量點（equivalence point）後受水自解離平衡限制不會小於零，故 (C) 正確；而 (A) 降至負值、(B) 誤為直線且忽略體積膨脹，皆錯誤。
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考試遇到這種圖表題，怎麼快速判斷曲線凹凸的趨勢？
酸鹼滴定圖像判讀
💡 滴定過程中離子濃度與 pH 值的非線性變化關係
- 當量點發生於酸與鹼的莫耳數相等時
- 溶液總體積隨滴定增加，離子濃度呈曲線變化
- pH 值在當量點附近會產生劇烈的垂直突躍
- 強酸強鹼滴定的當量點 pH 值等於 7
