115分科測驗化學 第11題 詳解

答案(A)(B)(C)看逐步解析 ↓

逐步解析

1. 1

   氧化還原滴定

   本題考過錳酸鉀滴定亞鐵離子，是選修化學氧化還原滴定的經典實驗。切入點：先用半反應法把式 2 配平，取得 $\mathrm{MnO_4^-}$ 與 $\mathrm{Fe^{2+}}$ 的莫耳數比，再由滴定數據回推濃度；(C)(D)(E) 則是考對滴定實驗設計的理解。
2. 2

   配平式2

   錳從 $\mathrm{MnO_4^-}$ 的 +7 價降為 $\mathrm{Mn^{2+}}$ 的 +2 價，每個錳得 5 個電子；鐵從 $\mathrm{Fe^{2+}}$ 氧化為 $\mathrm{Fe^{3+}}$，每個鐵失 1 個電子。依電子得失守恆，兩半反應以 1 比 5 相加，再用 $\mathrm{H^+}$ 與 $\mathrm{H_2O}$ 平衡氧原子和電荷，得 $\mathrm{MnO_4^-+5Fe^{2+}+8H^+\rightarrow Mn^{2+}+5Fe^{3+}+4H_2O}$。$\mathrm{MnO_4^-}$ 與 $\mathrm{Fe^{2+}}$ 的係數比為 $1:5$，(A) 正確。
3. 3

   回推濃度

   滴定終點時 $\mathrm{MnO_4^-}$ 的用量 $=0.016\ \mathrm{M}\times 10.5\ \mathrm{mL}=0.168\ \mathrm{mmol}$。由係數比 $1:5$，$\mathrm{Fe^{2+}}$ 的莫耳數 $=5\times 0.168=0.84\ \mathrm{mmol}$，濃度 $=0.84\ \mathrm{mmol}\div 10.0\ \mathrm{mL}=0.084\ \mathrm{M}$，(B) 正確。
4. 4

   自身指示劑

   $\mathrm{MnO_4^-}$ 呈深紫色，產物 $\mathrm{Mn^{2+}}$ 幾乎無色，所以這個滴定不必另加指示劑。終點之前滴入的 $\mathrm{MnO_4^-}$ 都被 $\mathrm{Fe^{2+}}$ 還原而立即褪色；當 $\mathrm{Fe^{2+}}$ 耗盡，再滴入的 $\mathrm{MnO_4^-}$ 沒有東西可反應，紫色便留在溶液中不再褪去，這就是滴定終點的判斷依據，(C) 正確。
5. 5

   酸量與精確度

   (D) 由平衡式，$0.168\ \mathrm{mmol}$ 的 $\mathrm{MnO_4^-}$ 只消耗 $8\times 0.168\approx 1.34\ \mathrm{mmol}$ 的 $\mathrm{H^+}$；即使硫酸改為 1 M，10.0 mL 溶液仍可提供約 20 mmol 的 $\mathrm{H^+}$，酸遠遠過量，強酸性環境不變，滴定結果不受影響，(D) 錯誤。(E) 滴定液濃度加倍，所需體積約減半成 5.25 mL；滴定管每次讀數的誤差大小是固定的，所用體積越小，這個誤差占的相對比例就越大，精確度反而下降，(E) 錯誤。
6. 6

   確定答案

   整理五個選項：(A) 係數比 $1:5$、(B) 濃度 $0.084\ \mathrm{M}$、(C) 自身指示劑的終點判斷，皆正確；(D) 酸仍大量過剩不影響結果、(E) 用量變小使相對誤差變大，皆錯誤。答案選 (A)(B)(C)。

關鍵觀念：#氧化還原配平 #滴定計算 #終點判斷

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