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普考申論題 112年 [化學工程] 分析化學概要

第 三 題

📖 題組:
在分析化學中,銀量法是一種涉及銀離子的滴定方法。通常情況下,銀離子會與多種離子形成沉澱,請列出以下銀離子沉澱物的化學平衡式及解釋其溶解度與pH值的關係。(每小題8分,共24分)
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (三)

碳酸鹽(CO32-)

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同理,寫出 Ag2CO3 的平衡式(注意係數:2Ag+ + CO3 2-)。碳酸根 (CO3 2-) 是弱酸 (H2CO3/HCO3-) 的共軛鹼。當 pH 降低,CO3 2- 會連續結合 H+ 變成 HCO3- 甚至 H2CO3,進而分解成 CO2 氣體逸散。這會大量消耗 CO3 2-,導致沉澱大幅溶解。結論:pH 下降,溶解度大幅上升。

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【考點分析】 測驗二元弱酸共軛鹼所形成的沉澱物,其溶解度受酸效應影響的原理。同時考量到碳酸最終會分解為氣體脫離系統,進一步推動溶解平衡。 【理論/法規依據】

小題 (一)

氯離子(Cl-)

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沉澱滴定(銀量法)與酸鹼效應的結合考題。首先寫出 Ag+ 和 Cl- 產生 AgCl 的沉澱平衡式。接著判斷陰離子 (Cl-) 的性質:Cl- 是強酸 HCl 的共軛鹼,因此它極不具備結合 H+ 的能力。所以改變溶液的 pH 值(增加 H+),不會消耗 Cl-。結論:溶解度幾乎不受 pH 影響。

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【考點分析】 測驗沉澱平衡常數 ($K_{sp}$) 的概念,以及酸效應(pH值變化)對不同種類陰離子沉澱物溶解度的影響程度。此處核心在於判斷陰離子是否為弱酸的共軛鹼。 【理論/法規依據】

小題 (二)

氰離子(CN-)

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這題要對比上一題。首先寫出 AgCN 的沉澱平衡。然後分析陰離子 CN-。前面第三題已經給了 HCN 的 Ka = 6.2e-10,證明 HCN 是弱酸,所以 CN- 是強共軛鹼。當溶液 pH 降低(H+ 變多),H+ 會與 CN- 結合變成 HCN 氣體或分子。這會消耗產物端的 CN-。根據勒夏特列原理,AgCN 沉澱會繼續溶解以補充 CN-。結論:pH 下降,溶解度上升。

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【考點分析】 測驗弱酸共軛鹼形成的沉澱物,在酸性環境中發生的「酸效應」,導致溶解度增加的機制。 【理論/法規依據】

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