第 一 題
EDTA 為使用最廣泛的螯合劑,在 pH=5 時,使用 0.04 M EDTA 滴定 25.0 mL 0.08 M Cu(NO3)2 的溶液。(Kf = 1018.78; αY4−=2.9×10−7) 請回答下列問題:(每小題 5 分,共 20 分)
小題 (一)
思路引導 VIP
這是 EDTA 絡合滴定題。第一步必作準備工作:求出當量點體積(V_eq)及條件形成常數(K_f')。Cu初莫耳數 = 25*0.08 = 2.0 mmol;EDTA濃度 0.04M。V_eq = 2.0 / 0.04 = 50 mL。K_f' = K_f * α_Y4-。此題要求 20mL 與 40mL 處的 pCu,這兩點均在當量點(50mL)之前。此時 Cu2+ 過量,直接計算未反應的 Cu2+ 濃度即可,絡合物解離產生的微量 Cu2+ 可忽略。公式:[Cu2+] = (初始莫耳數 - 滴加莫耳數) / 總體積。最後取 -log。
小題 (二)
思路引導 VIP
49 mL 非常接近當量點(但仍在當量點前),作法與上一題相同(用剩餘量計算)。50 mL 剛好是當量點,此處是考題精華所在。當量點時,所有金屬與 EDTA 幾乎全轉為絡合物 CuY,此時的微量游離 [Cu2+] 必須由條件形成常數 K_f' 逆向解離平衡來計算。先求條件常數 K_f' = α * K_f。接著設 [Cu2+] = [EDTA] = x,[CuY] = 總莫耳數/總體積。代入 K_f' = [CuY] / (x*x) 解出 x,再取 -log。
小題 (三)
思路引導 VIP
51 mL 與 55 mL 均已越過當量點(50mL),屬於「滴定劑(EDTA)過量區」。這時體系中絕大部分金屬都已變成絡合物 CuY,且有過量未反應的 EDTA (Y')。此時可視 [CuY] 為常數(用初始莫耳數/總體積),[Y'] = 過量的莫耳數/總體積。然後再利用 K_f' = [CuY] / ([Cu2+][Y']) 反推極微量的 [Cu2+]。取 -log 即為答案。
小題 (四)
思路引導 VIP
這題是將前面(一)到(三)計算的成果視覺化。Y軸為 pCu,X軸為 EDTA 體積。起始點(0mL) pCu為 -log(0.08) = 1.1。隨著滴定進行,pCu 緩慢上升(20mL:1.57, 40mL:2.21, 49mL:3.27)。在當量點(50mL)時急遽躍升至 6.91。過當量點後進入另一平緩區(51mL:10.54, 55mL:11.24)。畫出一個標準的 S 型突躍滴定曲線即可。