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moea_joint_essay 112年 [化學] 分析化學、儀器分析

第 一 題

📖 題組:
請回答下列問題:(2 題,共 20 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

請說明滴定分析法(或稱容量分析法)中,何謂當量點(Equivalent point)、滴定終點(End point)及滴定誤差(Titration error)?(6 分)

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說明三種名詞的定義,強調理論與實際操作上的區別。

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  1. 當量點 (Equivalent point):指滴定過程中,滴定劑與被滴定物(分析物)的化學當量數完全相等的理論點。此為純粹化學計量上的理想狀態。
  2. 滴定終點 (End point):指在實際滴定實驗中,由於指示劑發生明顯的物理性質變化(如顏色改變、沉澱生成等),或儀器訊號產生突變,從而讓操作者判定停止滴定的那一點。
  3. 滴定誤差 (Titration error):指「滴定終點」與「當量點」之間所對應的滴定劑體積差異(滴定誤差 = 終點體積 - 當量點體積)。滴定誤差的存在是因為指示劑變色的時機通常無法完全精準落在理論上的當量點。

小題 (二)

實驗發現當 Fe(SCN)2+濃度大於 6.4×10^-6 M 時,一般觀察者可以察覺其溶液為紅色。若以 0.100 M 之 KSCN 滴定 50.0 ml 含 0.050 M 之 Ag+的溶液,以 Fe3+為指示劑,欲使「滴定誤差」降至零,請計算溶液中所需 Fe3+濃度為多少體積莫耳濃度(M) (AgSCN之溶解度積常數 Ksp = 1.1×10^-12,Fe(SCN)2+之生成平衡常數 Kf = 1.4×10^2,計算至小數點後第 2 位,以下四捨五入)?(14 分)

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欲使滴定誤差為零,即在當量點時溶液恰好呈現指示劑顏色。先計算當量點時溶液的總體積,再利用質量與電荷平衡求出當量點時的游離 [SCN-],最後代入錯合物生成常數求所需 [Fe3+]。

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  1. 求當量點體積與系統總體積: 反應為 $\text{Ag}^+ + \text{SCN}^- \rightleftharpoons \text{AgSCN(s)}$ 初始 $\text{Ag}^+$ 莫耳數 $= 50.0 \text{ mL} \times 0.050 \text{ M} = 2.50 \text{ mmol}$。

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