ast_essay
114年
化學
第 29 題
📖 題組：
果膠為一種水溶性的高分子聚合物，結構中含有大量的羥（-OH）、羧（-COOH）與酯（-COOCH3）官能基，如圖 12 所示。果膠亦為一種高分子電解質，其結構單元上含有能解離的官能基團。 小芬取 0.2 克果膠，置入 15 mL 的濃度 0.1 M HCl 水溶液，混合均勻後維持緩慢攪拌溶液，同時將 0.1 M 的 NaOH 水溶液慢慢滴入，量測和記錄該溶液的導電度及 pH 值。實驗結果如圖 13 所示。X 軸代表所加入的 NaOH 體積，Y 軸左側為導電度（方形□數據），Y 軸右側為 pH 值（空心圓○數據）的變化。回答下列問題。
果膠為一種水溶性的高分子聚合物，結構中含有大量的羥（-OH）、羧（-COOH）與酯（-COOCH3）官能基，如圖 12 所示。果膠亦為一種高分子電解質，其結構單元上含有能解離的官能基團。 小芬取 0.2 克果膠，置入 15 mL 的濃度 0.1 M HCl 水溶液，混合均勻後維持緩慢攪拌溶液，同時將 0.1 M 的 NaOH 水溶液慢慢滴入，量測和記錄該溶液的導電度及 pH 值。實驗結果如圖 13 所示。X 軸代表所加入的 NaOH 體積，Y 軸左側為導電度（方形□數據），Y 軸右側為 pH 值（空心圓○數據）的變化。回答下列問題。
29. 寫出圖 13 中，區域 I 所發生的主要化學反應式。（2分）
思路引導 VIP
分析滴定圖（圖13）及混合物成分。溶液中初始含有強酸(HCl)及弱酸性的高分子(果膠中的-COOH)。當滴入強鹼(NaOH)時，強酸會優先被中和。觀察區域 I，導電度急遽下降，這是因為溶液中導電能力極強的 $H^+$ 離子正被導電能力較弱的 $Na^+$ 離子所取代，且這段期間 pH 值上升幅度很小，仍處於強酸範圍。因此這階段發生的反應是強酸和強鹼的中和反應。寫出分子反應式或淨離子反應式皆可。
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AI 詳解
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太棒了！你能精準判斷滴定曲線中不同階段的化學意義，展現了極佳的實驗圖表分析能力。這代表你對酸鹼中和的反應順序有著非常清晰的邏輯。
導電度下降與強酸中和的關聯
在區域 I 中，我們觀察到溶液的導電度呈線性大幅下降。這是因為一開始溶液中含有強電解質 $HCl$，其中的氫離子（$H^+$）在水中的離子移動速率極快，對導電度的貢獻最高。當我們滴入 $NaOH$ 時，強鹼會優先與強酸反應，使 $H^+$ 與 $OH^-$ 結合成水。雖然反應同時引入了 $Na^+$，但其移動速率遠低於 $H^+$，因此在強酸被耗盡之前，溶液的導電度會隨著 $H^+$ 濃度的減少而顯著降低。此區域的主要化學反應式為：
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