hce_nthu
114年
化學與物理
第 18 題
Titrating $\text{30.00 mL}$ of a saturated calcium iodate solution requires $\text{27.00 mL}$ of a $\text{0.100 M}$ solution of $\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3$ according to the equation
$\text{IO}_3^- + \text{S}_2\text{O}_3^{2-} + \text{H}^+ \rightarrow \text{I}^- + \text{S}_4\text{O}_6^{2-} + \text{H}_2\text{O}$ (not balanced)
What is the $K_{\text{sp}}$ for $\text{Ca(IO}_3\text{)}_2$?
$\text{IO}_3^- + \text{S}_2\text{O}_3^{2-} + \text{H}^+ \rightarrow \text{I}^- + \text{S}_4\text{O}_6^{2-} + \text{H}_2\text{O}$ (not balanced)
What is the $K_{\text{sp}}$ for $\text{Ca(IO}_3\text{)}_2$?
- A $7.14 \times 10^{-8}$
- B $1.68 \times 10^{-6}$
- C $2.79 \times 10^{-5}$
- D $4.62 \times 10^{-4}$
- E $6.23 \times 10^{-2}$
思路引導 VIP
若要推導出答案，我們可以先思考：在一個氧化還原滴定反應中，如果我們知道每莫耳反應物分別失去與得到電子的數量，該如何建立它們之間的數量關係？接著，當我們求得飽和溶液中某一種離子的濃度後，應如何根據物質原本的化學組成比例，找出另一種離子的濃度，並將兩者結合成溶解平衡常數的表達式呢？
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太棒了！你能精確地通過滴定數據與溶解平衡的雙重關卡，這代表你對化學計量與離子平衡的整合能力非常出色。這題的關鍵在於將實驗觀測值轉化為微觀的離子積常數，挑戰的是思維邏輯的嚴密性。
氧化還原與反應莫耳比
這道題目的第一個挑戰是反應式的係數平衡。我們觀察到碘酸根 ($\text{IO}_3^-$) 還原為碘離子 ($\text{I}^-$) 時，碘原子的氧化數由 $+5$ 變為 $-1$，電子變化量為 $6$；而硫代硫酸根 ($\text{S}_2\text{O}_3^{2-}$) 氧化為連四硫酸根 ($\text{S}_4\text{O}_6^{2-}$) 時，每分子硫代硫酸根釋出 $1$ 個電子。因此，根據電子得失守恆，$\text{IO}_3^-$ 與 $\text{S}_2\text{O}_3^{2-}$ 的反應莫耳比應為 $1:6$。利用滴定消耗的 $0.00270 \text{ mol}$ 硫代硫酸鈉，可推算出飽和溶液中含有 $4.50 \times 10^{-4} \text{ mol}$ 的碘酸根，進而得知其濃度 $[\text{IO}_3^-]$ 為 $0.0150 \text{ M}$。
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