普考申論題
112年
[化學工程] 分析化學概要
第 一 題
📖 題組：
四、檢驗水中硬度的標準方法是使用錯合滴定法（complex formation titration），滴定劑使用乙二胺四乙酸（EDTA, H4Y），簡稱為 EDTA。實驗室有一瓶 EDTA 溶液未標示濃度，小華用 CaCO3標準品測定 EDTA 的濃度。取 0.25 g 的 CaCO3標準品（CaCO3的分子量為 100.9 g/mol），配製成 25.0 mL 溶液。加入 1.0 mL pH 為 10.0 的緩衝溶液（含有少量 EDTA 之鎂鹽 MgY2-），再加入 2 滴羊毛鉻黑 T（Eriochrome Black T）指示劑後，慢慢加入 EDTA 滴定液，於 28.5 mL 時到達滴定終點。
四、檢驗水中硬度的標準方法是使用錯合滴定法（complex formation titration），滴定劑使用乙二胺四乙酸（EDTA, H4Y），簡稱為 EDTA。實驗室有一瓶 EDTA 溶液未標示濃度，小華用 CaCO3標準品測定 EDTA 的濃度。取 0.25 g 的 CaCO3標準品（CaCO3的分子量為 100.9 g/mol），配製成 25.0 mL 溶液。加入 1.0 mL pH 為 10.0 的緩衝溶液（含有少量 EDTA 之鎂鹽 MgY2-），再加入 2 滴羊毛鉻黑 T（Eriochrome Black T）指示劑後，慢慢加入 EDTA 滴定液，於 28.5 mL 時到達滴定終點。
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
請計算 EDTA 溶液的莫耳濃度。（10 分）
思路引導 VIP
看到錯合滴定法標定 EDTA 濃度，首要確認分析物與滴定劑的反應莫耳數比（鈣離子與 EDTA 恆為 1:1）。利用碳酸鈣標準品的重量及題目給定的分子量求出總莫耳數，再除以消耗的 EDTA 體積即可得解，計算時務必留意題目給定的分子量數值及有效數字之取捨。
小題 (二)
因為 EDTA（H4Y）在水中的溶解度小，所以通常使用 EDTA 的納鹽 Na2H2Y•2H2O 配製標準溶液。請問 Na2H2Y•2H2O 溶液配製好後，是否需要標定？請說明原因。（5 分）
思路引導 VIP
作答此題需從「一級標準品（Primary Standard）」的嚴格要件切入，特別是「組成必須與化學式完全一致且性質穩定」。思考 EDTA 雙鈉鹽（Na2H2Y·2H2O）所含的「結晶水」在一般環境或乾燥過程中的不穩定性，即可推導出其必須被標定的核心原因。
小題 (三)
加入指示劑後溶液為紅色，到達滴定終點時溶液變成藍色。請說明指示劑變色原理。（5 分）
思路引導 VIP
面對錯合滴定指示劑變色原理，應首先聯想到「競爭錯合」與「形成常數（Kf）大小差異」的核心概念。解題時需分段說明：滴定前金屬指示劑與金屬離子結合的顏色、滴定終點時EDTA奪取金屬離子後指示劑游離態的顏色，並輔以化學反應式佐證，以展現分析化學的邏輯嚴密性。