115分科測驗化學 第4題 詳解

答案(D) 甲與乙看逐步解析 ↓

逐步解析

1. 1

   考滴定曲線

   本題考弱酸強鹼滴定的三個關鍵位置：緩衝區、當量點、指示劑選擇。先由當量點資訊定出濃度：中和需 NaOH $0.10\ \mathrm{M}\times 20.0\ \mathrm{mL}=2.0$ 毫莫耳，故醋酸也是 2.0 毫莫耳、原濃度 $0.10$ M。接著逐一檢驗甲、乙、丙三個敘述。
2. 2

   甲：緩衝區

   加入 5.0 mL NaOH（0.5 毫莫耳）後，部分醋酸被中和：剩 $\mathrm{CH_3COOH}$ $2.0-0.5=1.5$ 毫莫耳、生成 $\mathrm{CH_3COO^-}$ 0.5 毫莫耳，形成緩衝溶液。用緩衝公式（同一溶液中體積約掉，直接用毫莫耳比）：
   $$[\mathrm{H^+}]=K_a\times\dfrac{[\mathrm{CH_3COOH}]}{[\mathrm{CH_3COO^-}]}=1.8\times 10^{-5}\times\dfrac{1.5}{0.5}=5.4\times 10^{-5}\ \mathrm{M}$$
   與敘述相符，甲正確。
3. 3

   乙：當量點

   當量點時醋酸全數變成 $\mathrm{CH_3COO^-}$，總體積 $40.0$ mL，$[\mathrm{CH_3COO^-}]=\dfrac{2.0}{40.0}=0.05$ M。醋酸根水解呈鹼性：
   $$[\mathrm{OH^-}]=\sqrt{\dfrac{K_w}{K_a}\times 0.05}=\sqrt{\dfrac{500}{18}}\times 10^{-6}=5.27\times 10^{-6}\ \mathrm{M}$$
   所以 $[\mathrm{H^+}]=\dfrac{10^{-14}}{5.27\times 10^{-6}}=\dfrac{10}{5.27}\times 10^{-9}\approx 1.9\times 10^{-9}$ M，pH $\approx 8.7$，確實介於 8 和 9 之間，乙正確。
4. 4

   丙：選指示劑

   指示劑的變色範圍必須涵蓋當量點的 pH。溴瑞香草酚藍在 pH $6.0\sim 8.0$ 變色，但本滴定當量點 pH $\approx 8.7$：滴定尚未到達當量點、pH 爬過 8.0 時它就已經變完色，會提前誤判終點，故不適用，丙錯誤。此滴定應選變色範圍在鹼性側的酚酞（約 pH $8.2\sim 10.0$）。
5. 5

   答案與誘答

   甲、乙正確而丙錯誤，答案選 (D)。最誘答的是 (E) 甲與丙：不少人記成「指示劑只要蓋住中性 pH 7 就能用」，那是強酸強鹼滴定的思維；弱酸強鹼滴定的當量點因共軛鹼水解而落在鹼性，指示劑必須跟著當量點走，而不是跟著 7 走。

關鍵觀念：#弱酸強鹼滴定 #緩衝溶液 #滴定終點

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