115分科測驗化學 第4題 詳解

醋酸滴定・判斷 · 單選 · 題目出處：115 學年度分科測驗 化學考科（大學入學考試中心）

答案(D) 甲與乙看逐步解析 ↓

逐步解析

1. 1

   先抓題目核心

   這題在考弱酸醋酸用強鹼 $\mathrm{NaOH}$ 滴定時，半當量點、滴定終點與指示劑選擇的判斷。先由當量關係算出醋酸的物質的量，再分別檢驗甲、乙、丙。
2. 2

   先算原本醋酸有多少

   滴定終點時，加入 $20.0\,\mathrm{mL}$ 的 $0.10\,\mathrm{M}$ $\mathrm{NaOH}$，所以醋酸初始莫耳數為 $0.10\times0.0200=2.00\times10^{-3}\,\mathrm{mol}$。因此原醋酸濃度是 $\dfrac{2.00\times10^{-3}}{0.0200}=0.10\,\mathrm{M}$。
3. 3

   檢驗甲：半當量點的 $\mathrm{H^+}$

   加入 $5.0\,\mathrm{mL}$ $\mathrm{NaOH}$ 時，已中和 $0.10\times0.0050=5.0\times10^{-4}\,\mathrm{mol}$ 醋酸，剩下醋酸與醋酸根各 $1.50\times10^{-3}\,\mathrm{mol}$ 與 $5.0\times10^{-4}\,\mathrm{mol}$。此時 $\dfrac{[\mathrm{A^-}]}{[\mathrm{HA}]}=\dfrac{1}{3}$，用 Henderson-Hasselbalch 式：$\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_a+\log\dfrac{1}{3}$。$K_a=1.8\times10^{-5}$，所以 $\mathrm{p}K_a\approx4.74$，$\mathrm{pH}\approx4.74-0.48=4.26$，故 $[\mathrm{H^+}]\approx5.5\times10^{-5}\,\mathrm{M}$，與題目給的 $5.4\times10^{-5}\,\mathrm{M}$ 相符，甲正確。
4. 4

   檢驗乙：終點 pH 為何偏鹼

   達滴定終點時，全部醋酸轉成醋酸鈉，溶液中主要是 $\mathrm{CH_3COO^-}$ 的水解：$\mathrm{CH_3COO^-+H_2O\rightleftharpoons CH_3COOH+OH^-}$。此時總體積為 $40.0\,\mathrm{mL}$，$[\mathrm{CH_3COO^-}]=\dfrac{2.00\times10^{-3}}{0.0400}=0.050\,\mathrm{M}$。又 $K_b=\dfrac{K_w}{K_a}=\dfrac{10^{-14}}{1.8\times10^{-5}}\approx5.6\times10^{-10}$，故 $[\mathrm{OH^-}]\approx\sqrt{K_bC}=\sqrt{(5.6\times10^{-10})(0.050)}\approx5.3\times10^{-6}\,\mathrm{M}$。所以 $\mathrm{pOH}\approx5.28$，$\mathrm{pH}\approx8.72$，落在八到九之間，乙正確。
5. 5

   檢驗丙：指示劑不適合

   溴瑞香草酚藍的變色範圍是 pH 6.0～8.0，但此題終點 pH 約 8.7，真正適合的是變色範圍較接近 8.7 的指示劑。因為它的變色區間偏低，會在尚未到終點前就開始變色，無法準確判斷此滴定終點，所以丙錯。
6. 6

   整理選項

   甲正確，乙正確，丙錯誤，因此答案選 $(D)$ 甲與乙。

關鍵觀念：#弱酸強鹼滴定 #緩衝溶液 #滴定終點

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