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普考申論題 114年 [化學工程] 分析化學概要

第 一 題

📖 題組:
五、鹽酸(HCl)與氫氧化鈉(NaOH)滴定的實驗裝置與結果如下所示,試回答下列問題:(每小題 4 分,共 20 分)
題組圖片
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📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

圖二漏寫座標軸標籤,試問其 y 軸標籤應為何?該性質是來自圖三中錐形瓶內溶液,或來自滴定管中溶液?

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考生看到滴定曲線圖時,應先觀察座標軸數值範圍。y 軸從 0 到 14 的反 S 型曲線,是典型的強酸-強鹼滴定 pH 值變化特徵。其次,回想滴定實驗的基本配置:滴定管裝標準液(滴定液),錐形瓶裝待測液(被滴定液),而我們所記錄的數據正是錐形瓶內待測液的性質變化。

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y 軸標籤應為「pH」或「pH 值」。 該性質是來自圖三中「錐形瓶」內的溶液。在酸鹼滴定實驗中,滴定曲線描繪的是隨著滴定液(來自滴定管)的逐漸加入,被滴定溶液(位於錐形瓶內)其酸鹼度的動態變化情形。因此圖中所記錄的 pH 值,為錐形瓶內混合溶液的即時測量結果。

小題 (二)

根據圖二,判斷圖三中的錐形瓶一開始是裝鹽酸或氫氧化鈉水溶液?

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觀察滴定曲線(圖二)的起始 pH 值,起點 pH 約為 1,呈現強酸性,代表被滴定的待測液為強酸。對應滴定裝置(圖三),錐形瓶內盛裝的即為待測液,故可推斷其為鹽酸。

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【解題思路】觀察滴定曲線的初始 pH 值以判斷待測液之酸鹼特性。 【詳解】

  1. 初始狀態分析:由圖二(滴定曲線)可知,當滴定體積為 0 mL 時,溶液的初始 pH 值約為 1,呈現強酸性。

小題 (三)

寫出鹽酸與氫氧化鈉滴定反應的化學方程式。

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本題考查基礎的酸鹼中和反應。考生應直接寫出強酸(鹽酸)與強鹼(氫氧化鈉)反應生成鹽類(氯化鈉)與水的全反應方程式,建議標註各物質的物理狀態(aq、l)以提升答題的專業度與完整性。

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【解題關鍵】強酸與強鹼的中和反應,其本質為氫離子與氫氧根離子結合生成水,並產生對應的易溶鹽類。 【解答】 鹽酸(強酸)與氫氧化鈉(強鹼)發生中和反應,生成氯化鈉(鹽類)與水。其完整的化學方程式如下:

小題 (四)

已知初始時,錐形瓶內裝有未知濃度的溶液 10 ml,而滴定管中則裝有濃度 0.1 M 的另一種溶液,試利用圖二的滴定結果計算錐形瓶內溶液的初始濃度。

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本題解題有三個步驟:首先觀察滴定曲線起點的 pH 值極低,判斷錐形瓶內為鹽酸(HCl),滴定管為氫氧化鈉(NaOH);接著,從曲線中反曲點(pH 垂直上升處)找出當量點對應的滴定體積(15 ml);最後利用酸鹼中和的當量數相等公式計算未知濃度。

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【解題關鍵】由滴定曲線判讀當量點所需體積,並運用酸鹼中和公式($C_1V_1 = C_2V_2$)求出未知濃度。 【解答】 Step 1:確認滴定劑與被滴定物

小題 (五)

試計算錐形瓶內溶液初始的 pH 值。

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本題測驗滴定曲線的圖表判讀能力。錐形瓶內溶液初始的 pH 值,即為滴定尚未開始(滴定液 NaOH 加入體積為 0 mL)時的狀態,可直接由圖二的起點數據對應求出。

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【解題關鍵】初始 pH 值即為滴定尚未開始(加入 NaOH 體積為 0 mL)時,對應在滴定曲線上的縱軸數值。 【解答】 判讀過程:

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