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8-3 酸鹼中和與滴定 8-3.1 酸鹼中和一定義 : 當酸與鹼的水溶液起反應時, 酸的 H + 和鹼的 OH 結合成水的反應二表示法 : 1. 強酸與強鹼 ( 兩者均完全解離, 用離子表示 ) (1) 分子方程式 :HCl (aq) + NaOH (aq) NaCl (aq) + H 2 O (l) Na + (aq) 和 Cl (aq) 沒有實際參與反應稱為旁觀離子 (2) 離子方程式 :H + (aq) + Cl (aq) + Na + (aq) + OH (aq) Na + (aq) + Cl (aq) + H 2 O (l) (3) 淨離子方程式 :H + (aq) + OH (aq) H 2 O (l) 2. 弱酸與強鹼 ( 弱酸未完全解離, 需用分子表示 ) (1) 分子方程式 :CH 3 COOH (aq) + NaOH (aq) CH 3 COONa (aq) + H 2 O (l) (2) 離子方程式 :CH 3 COOH (aq) + Na + (aq) + OH (aq) CH 3 COO (aq) + Na + (aq) +H 2 O (l) (3) 淨離子方程式 :CH 3 COOH (aq) + OH (aq) CH 3 COO (aq) + H 2 O (l) 3. 強酸與弱鹼 ( 弱鹼未完全解離, 需用分子表示 ) (1) 分子方程式 :HCl (aq) + NH 3(aq) NH 4 Cl (aq) (2) 離子方程式 :H + (aq) + Cl (aq) + NH 3(aq) NH 4 + (aq) + Cl (aq) (3) 淨離子方程式 :H + (aq) + NH 3(aq) NH 4 + (aq) 4. 弱酸與弱鹼 ( 兩者均用分子表示 ) (1) 分子方程式 :CH 3 COOH (aq) + NH 3(aq) CH 3 COO (aq) + NH 4 + (aq) 註 1: 弱酸與強鹼中和時, 弱酸本不易解離, 但產生的 H + 不停地被 NaOH 中和掉, 依勒沙特列原理, 平衡向右移, 使弱酸再解離, 這時弱酸分子就像強酸般, 被強鹼所迫而完全解離註 2: 酸鹼中和後, 混合液不一定是中性的, 視酸與鹼的比較強度而定 77

三中和熱 : 1. 莫耳中和熱 : 25,1atm 下, 酸和鹼反應產生一莫耳水所放出的熱量強酸與強鹼中和產生 1 莫耳水之莫耳中和熱為 -56kJ/mol, + 即 : H( aq) + OH( aq) H2 O( l) Δ H = 56 kj / mol 2. 酸鹼中和熱 H 的組成 : (1) 弱酸和弱鹼的解離熱 : H 1 ( 正值 ) 如 :CH 3 COOH H + + CH 3 COO H=+2 kj/mol CH 3 COOH (aq) +NaOH (aq) CH 3 COONa (aq) +H 2 O (l) H=-54kJ/mol + (2) H + OH H O 之反應熱 : H2( 負值 ) ( aq) ( aq) 2 ( l) (3) 若生成難溶鹽沉澱, 則再釋出之鹽之結晶熱 : H 3 ( 負值 ) 如 :Ba 2+ (aq) + SO 4 2 (aq) BaSO 4(s) H 2 SO 4(aq) +Ba(OH) 2(aq) BaSO 4(s) +2 H 2 O (l) Δ H =-19 kj/mol Δ H =-131 kj/mol 酸鹼中和熱 (kj,25 ) 酸鹼 ΔH HCl NaOH -56 HNO 3 KOH -56 HI KOH -56 HCl NH 3-51 CH 3 COOH NaOH -54 HCN NaOH -12 HCN NH 3-5.3 (4) H( 中和熱 )= H 1 + H 2 + H 3 3. 一般性規則 ( 不是絕對 ): 中和熱 :( 強酸 + 強鹼 )>( 強酸 + 弱鹼 ) ( 弱酸 + 強鹼 )>( 弱酸 + 弱鹼 ) 四應用 : 1. 烘烤麵包所用的膨鬆劑 ( 主要含小蘇打 ) 利用酸鹼反應產生二氧化碳, 而使麵團變得鬆軟, 如, 其中 H + 來自乳酪中的乳酸, 不過含量低, 無法短時間提供充分 CO 2 氣體 ; 因此添加添加更多 H +, 如 Ca(H 2 PO 4 ) 2, 以便在短時間達到膨鬆效果, 如 HCO 3 + H + H 2 O + CO 2 H 2 PO 4 + HCO 3 HPO 2 4 + H 2 O + CO 2 2. 利用制酸劑 ( 如氫氧化鎂氫氧化鋁碳酸氫鈉碳酸鈣 ) 以抑制過多胃酸 Mg(OH) 2 + 2H + Mg 2+ +2H 2 O Al(OH) 3 + 3H + Al 3+ +3H 2 O 3. 酸雨會腐蝕大理石雕像 ( 主成分含碳酸鈣 ):CaCO 3 +2H + Ca 2+ +H 2 O+CO 2 若湖水和土壤的 ph 值太低, 補救之道在湖水或土壤撒生石灰氫氧化鈣等 4. 蜜蜂或螞蟻蜇咬時, 釋出蟻酸 ( 甲酸,HCOOH), 可加入氨水予以中和, 有效減輕患部疼痛 HCOOH+NH 3 NH + 4 +HCOO 78

五當量當量數 : 1. 當量 (E): 供應 1 莫耳 H + (OH ) 所需酸 ( 鹼 ) 的重量 M E = M: 分子量 (or 式量 ),a: 酸解離出的 H + 數目 (or 鹼解離出的 OH 數目 ) a 例 :HCl 的當量 = 36.5 / 1 = 36.5 ; H 2 SO 4 的當量 = 98 / 2 = 49 想得到 1 莫耳 H + 需要 36.5gHCl 或 49g H 2 SO 4 2. 當量數 (E s ):Wg 的酸 (or 鹼 ) 有 " 多少個當量 " W E s = E W = = M / a W M a E s = n a W: 酸 ( or 鹼 ) 的重量,n: 莫耳數例 :98g 的 H 2 SO 4 的當量數 = 98 / 49 = 2 意義 :Wg 的酸 (or 鹼 ) 可供應多少莫耳 H + (OH ) 98g H 2 SO 4 可供應 2 莫耳 H + 3. 當量濃度 (C N ): 每升溶液所含溶質的當量數 Es n a n C N = = = a C N = CM a V V V C M : 體積莫耳濃度,V: 溶液體積 (L) 克當量和當量其他意義相同, 只是一個有單位, 另一個無如 H 2 SO 4 的克當量為 49 克 ; 當量為 49 如同 H 2 SO 4 的克分子量為 98 克 ; 分子量為 98 4. 當量點 : 滴定時酸鹼恰巧完全中和 E = E s酸 s 鹼 + ( 即 :H 莫耳數 =OH 莫耳數 ) C N 酸 V 酸 = C N 鹼 V 鹼 C M 酸 a 酸 V 酸 =C M 鹼 a 鹼 V 鹼 5. 酸鹼中和時的當量關係 : (1) HCl + NaOH NaCl + H 2 O ( 完全中和 ) 1 莫耳 1 莫耳 ( 莫耳數 ) 1 個當量 1 個當量 ( 當量數 ) (2) H 2 SO 4 + 2NaOH Na 2 SO 4 + 2H 2 O ( 完全中和 ) 1 莫耳 2 莫耳 ( 莫耳數 ) 2 個當量 2 個當量 ( 當量數 ) 由此可知, 中和時, 酸和鹼的莫耳數不一定相等, 但是當量數必相等 ; 因此將中和時, 酸和鹼的當量數相等時, 稱為當量點 79

範例 1 5.6kJ 求 100 ml 1.0 M 的 HBr 水溶液被稀 NaOH 溶液中和時放出熱量若干? 範例 2 C 下列何者之莫耳中和熱最少? (A)NaOH+HCl (B)NaOH+CH 3 COOH (C)NH 3 +CH 3 COOH (D)H 2 SO 4 +Ca(OH) 2 範例 3 +44.7kJ 設強酸與強鹼之中和熱為 56.0kJ/mol H 2 O, 而 HCN 與 NaOH 之中和熱為 11.3kJ, 求 HCN 之莫耳解離熱範例 4 BCE 有關中和 1M H 2 SO 4 100mL 的下列敘述何者正確?(NaOH=40,Ba(OH) 2 =171) (A) 需要氫氧化鈉 4 克 (B) 需要 1N Ba(OH) 2 200mL (C) 需要 50% NaOH16 克 (D) 需要 Ba(OH) 2 34.2 克 (E) 需要式量為 90 之二元鹼 9 克範例 5 49 此反應中 H PO 4 + 2NaOH Na HPO 3 2 4 2 + 2H O 之 H 3 PO 4 當量為若干? 80

8-3.2 酸鹼滴定一定義 : 利用一種已知濃度的溶液, 測定另一種未知濃度溶液的方法二所需實驗儀器 : 容量瓶吸液管滴定管鹼式及酸式滴定管進行滴定三滴定步驟 : 1. 用吸液管 ( 又稱移液管 ) 將定體積未知濃度酸液裝於錐形瓶內 2. 選取適當的指示劑, 加數滴 (2-3 滴 ) 於錐形瓶中, 並置於滴定管下 3. 在滴定管中裝已知濃度的鹼標準液 ( 利用容量瓶配製 ), 讀出其刻度 4. 將標準液逐滴加入錐形瓶中, 直到指示劑變色為止註 1: 變色瞬間稱為滴定終點註 2: 吸量管 ( 又稱分度吸量管 ) 也可代替吸液管, 儀器請參見實驗手冊 81

5. 注意事項 : (1) 滴定管至少用裝盛之溶液沖洗兩次 (2) 酸溶液裝在玻璃製活栓之滴定管 ; 鹼溶液裝在橡皮管滴定頭之滴定管 (3) 滴定管液體裝好後, 開下面活塞使液體充滿滴定管尖端 ; 並檢查滴定管尖端有無空氣泡 ; 若有氣泡, 鹼式滴定管用右圖法移去空氣泡 ; 酸式滴定管讓滴定管內液體迅速流出而沖掉 (4) 指示劑不可多加, 一般加 2 滴左右 ( 約 0.1 毫升 ) (5) 當滴下溶液令錐形瓶溶液變色速率變慢時, 則滴定液的速率也應變慢 (6) 當滴定到溶液變色持續 10 秒不消失時, 表示達滴定終點 (7) 錐形瓶下方放一張白紙對觀察顏色的變化有益 (8) 由滴定管讀體積時, 須取彎月面凹處的刻度, 且讀數與眼睛同一平面 ; 滴定往往要重複 2-3 次 (9) 由於潮解或揮發等因素, 多數酸鹼試劑的標示成分常與有效成分有所差異, 因此利用這些試劑之前, 必須施予濃度校正 ( 標定 ) 如利用精稱乾燥之酞酸氫鉀 ( 鄰苯二甲酸氫鉀, 簡稱 KHP) 固體來標定氫氧化鈉溶液, 再利用已知濃度的氫氧化鈉溶液來滴定鹽酸 COOH COOK KHP 之結構式四當量點與終點 : 1. 當量點 (equivalence point): 酸鹼滴定, 當酸鹼當量數相等時, 稱為當量點 2. 滴定終點 (end point): 滴定時, 指示劑改變顏色的瞬間為滴定的終止點, 稱為終點當量點與滴定終點不一定相同, 但通常以滴定終點代表當量點 3. 中和點 (neutral point): 係指在滴定過程中, 溶液的 ph 值恰等於 7 之點, 又叫中性點中和點與當量點並不一定相同五當量點的酸鹼性 : 1. 強酸和強鹼滴定達當量點時 : 溶液成中性,pH=7 2. 強酸和弱鹼滴定達當量點時 : 溶液成酸性,pH<7 3. 弱酸和強鹼滴定達當量點時 : 溶液成鹼性,pH>7 82

六滴定曲線 : 1. 強鹼滴定強酸 ( 以 0.1 M NaOH 滴定 50 ml 0.1 M HCl 溶液為例 ): 編號說明 NaOH [H + ] 的計算式 ph 酚酞甲基橙僅酸溶液 0.0mL [H + ] = [HCl] 0 1.00 無紅 10.0mL 酸過量 1.18 無紅一半中和 25.0mL 1.48 無紅 [H + NAVA NBVB ] = 99.8% 中和 49.9mL VA + VB 4.00 無橙當量點 50.0 [H + ] = K w 7.00 無黃 50.1mL 鹼過量 10.00 紅黃鹼過量 60.0mL 11.96 紅黃 [OH NV B B NV A A ] = 80.0mL VA + VB 12.36 紅黃 2. 強酸滴定強鹼 ( 以 0.1 M HCl 滴定 50 ml 0.1 M NaOH 溶液為例 ): 編號說明 HCl [OH ] 的計算式 ph 酚酞甲基橙僅鹼溶液 0.0mL [OH ] = [NaOH] 0 13.00 紅黃 10.0mL 鹼過量 12.82 紅黃一半中和 25.0mL 12.52 紅黃 [OH NV B B NV A A ] = 99.8% 中和 49.9mL VA + VB 10.00 紅黃當量點 50.0 [OH ] = K w 7.00 無黃 50.1mL 酸過量 4.00 無橙酸過量 60.0mL 2.04 無紅 [H + NAVA NBVB ] = 80.0mL VA + VB 1.64 無紅圖 1 強鹼滴定強酸圖 2 強酸滴定強鹼 83

3. 類型整理滴定類型滴定曲線終點 ph 變化範圍當量點所生鹽類之性質指示劑強酸與強鹼 (HCl-NaOH) 1A-4B 4A-1B 3.5~10.5 ph=7 NaCl 不水解呈中性甲基橙, 甲基紅石蕊, 酚酞溴瑞香草酚藍強酸與弱鹼 (HCl-NH 3 ) 2A-4B 4A-2B 3.5~6.5 ph 5 NH 4 Cl 會水解呈弱酸性酸性指示劑 : 甲基橙甲基紅弱酸與強鹼 (CH 3 COOH -NaOH) 1A-3B 3A-1B 7.5~10.5 ph 9 CH 3 COONa 會水解呈弱鹼性鹼性指示劑 : 酚酞範例 6 B 鹼分子量每公斤市價 ( 元 ) CaCO 3 100 1.8 Ca(OH) 2 74 2.0 NH 3 17 6.5 NaOH 40 11.5 某工廠所排放之廢硫酸液, 擬選擇下列物質與它中和若要花最少的錢中和同量的廢硫酸液, 應選擇那種鹼? 82 日大 (A)CaCO 3 (B)Ca(OH) 2 (C)NH 3 (D)NaOH 範例 7 B 維生素 C 又名抗壞血酸, 分子式為 C 6 H 8 O 6, 是一種單質子弱酸今取某維生素 C 藥丸 0.500 克完全溶於 40.0 毫升 0.10 M NaOH 水溶液中, 再以 0.10 M 稀鹽酸滴定多餘的 NaOH, 達當量點共耗稀鹽酸 15.0 毫升則此藥丸含維生素 C 之重量百分率為北聯 (A) 95% (B) 88% (C)72% (D)53% 84

範例 8 0.025,0.0136,0.02,1.26 10-11 以 0.100 N NaOH 標準溶液滴定 25.0 毫升 0.100 N HCl 溶液 : 首先取 25.0 毫升 0.100 N HCl 溶液注入於 250 毫升錐形瓶中, 再把 HCl 溶液以蒸餾水稀釋到 100 毫升, 然後加入三滴適當之指示劑最後從滴定管滴加 0.100 N NaOH 標準溶液, 直到溶液之顏色變化為止試問 : (A) 稀釋到 100 毫升後, 此 HCl 溶液的 [H + ] 為多少? (B) 加入 10.0 毫升 0.100NNaOH 標準溶液時, 此溶液的 [H + ] 為多少? (C) 在滴定當量點時, 此溶液中氯化鈉濃度為多少? (D) 在當量點以後, 再滴加 1.00 毫升的 0.100N NaOH 溶液時, 此溶液的 [H + ] 為多少? 範例 9 (1) d,a,b (2) 酚酞 (3)0.08,0.06,0.10 濃度未知的三種酸液 : 硫酸醋酸和鹽酸, 各取 25.0 毫升, 分別用 0.10 N 的 NaOH (aq) 或 0.10 N 的 NH 3(aq) 滴定, 得右圖的滴定結果酸鹼指示劑有甲基紅石蕊與酚酞可供選用請回答下列問題 : (1) 由圖中選出適當滴定曲線 : 硫酸與 NH 3(aq) 為醋酸與 NaOH (aq) 為鹽酸與 NaOH (aq) 為 0.1N NaOH( 或 NH 3 ) 的體積 (ml) (2) 由第 1 題的與的兩種滴定, 可使用的共通指示劑應為何? (3) 滴定前, 硫酸, 醋酸, 鹽酸的莫耳濃度分別為若干 M? 85

大考試題 1. 以 0.10M 的鹽酸滴定 50 毫升之氫氧化鉀溶液, 用去 30 毫升時, 達到滴定終點請問原來氫氧化鉀之濃度為 85 抽測 D (A)1.5M (B)0.5M (C)0.15M (D)0.06M 2. 阿司匹靈是脂溶性的, 人體非常容易經由胃壁吸收當服用過量的阿司匹靈而中毒時, 可以利用酸鹼中和的原理, 立即灌入大量稀釋的小蘇打 ( 碳酸氫鈉 ) 水急救那麼阿司匹靈應該是下列哪一種酸鹼? 88 學測 D (A) 強鹼 (B) 弱鹼 (C) 強酸 (D) 弱酸 3. 下列有關酸鹼滴定實驗的敘述, 何者正確? 89 學測 B (A) 加入指示劑量的多寡, 不會影響滴定的結果 (B) 達到滴定終點時, 溶液不一定成中性 (C) 達到滴定終點時, 酸的莫耳數等於鹼的莫耳數 (D) 達到滴定終點時, 酸的重量等於鹼的重量 (E) 不論待測溶液的性質如何, 為了安全, 滴定液的濃度越稀越好 4. 下列四種酸溶液中, 何者與同體積的 0.1M 氫氧化鈉水溶液混合後, 所得的溶液具有最大的 ph 值? 90 學測 D (A) 0.1M 的 H 2 SO 4 (B) 0.1M 的 HCl (C) 0.1M 的 HNO 3 (D) 0.1M 的 CH 3 COOH 5-6 為題組胃壁會分泌鹽酸 (HCl), 使胃液之 ph 值維持在 2.3 ( 氫離子濃度 5 10 3 M) 左右, 以利消化食物當胃酸過多時會造成胃痛, 需服用制酸劑現有某病患胃液之 ph 值降到 2 92 學測補 5. 該病患服用的制酸劑, 其所含的有效成分 Mg(OH) 2 ( 分子量 58) 需達多少毫克, 才能使一公升胃液的 ph 值恢復至正常值 2.3? 92 學測補 B (A)116 (B)145 (C)232 (D)290 (E)320 6. 承上題, 若改服用其他制酸劑, 則下列哪一種有效成分所需的質量最少? 92 學測補 C (A)CaCO 3 ( 分子量 100) (B)NaHCO 3 ( 分子量 84) (C)Al(OH) 3 ( 分子量 78) (D)MgCO 3 ( 分子量 84) 7. 碳酸鈣粉末常用來噴灑經酸雨侵襲過的湖泊, 以減輕酸害若於一稀鹽酸溶液中加入過量的碳酸鈣固體, 則下列哪一圖最能代表其 ph 值隨時間的變化情形? 92 學測補 D 86

8-9 題為題組有一胃病患者, 檢查顯示其胃液中含氫氯酸的濃度為 0.060 莫耳 / 升, 用含氫氧化鋁 Al(OH) 3 的胃藥中和, 化學反應式如下 : Al(OH) 3 + 3HCl AlCl 3 + 3H 2 O 8. 若此病人共分泌出 0.3 升的胃液, 需服用多少克的氫氧化鋁, 恰可中和胃酸? ( 原子量 H 為 1.0,O 為 16.0,Al 為 27.0) 91 學測 B (A)0.26 (B)0.47 (C)1.4 (D)4.2 9. 除了氫氧化鋁, 下列哪一種化合物也適合做胃藥的成分? 91 學測 A (A)Mg(OH) 2 (B)KOH (C)NH 4 Cl (D)NaCH 3 COO 10. 酸雨的危害包括腐蝕大理石的建築物及雕像, 也會酸化河水湖泊, 影響水中的生態位於下列哪一種地質環境的湖泊, 其湖水的 ph 值受酸雨的影響最小? 95 學測 C (A) 花崗岩 (B) 安山岩 (C) 石灰岩 (D) 玄武岩 11. 一般的胃痛大都與胃酸過多有關在 NaOH KOH Ca(OH) 2 Mg(OH) 2 四種物質中, 只有一種物質不會傷害口腔食道, 因而適合用於胃藥關於這一種物質的性質描述, 下列哪一項正確? 95 學測 B (A) 是兩性物質, 可以當作鹼或酸 (B) 在水中的溶解度是四種物質中最小 (C) 為共價化合物 (D) 1 莫耳物質可中和 1 莫耳鹽酸 (E) 可作氧化劑 12. 如右圖的裝置進行酸鹼滴定實驗, 測定 NaOH 的含量時, 下列何者會降低實驗的準確度? 84 學測 D (A) 滴定前, 從滴定管尖端除去氣泡或滴下的酸液 (B) 將標準酸液稀釋成一半 (C) 在 NaOH 溶液中加入蒸餾水 (D) 將 NaOH 溶液留置桌上, 隔數日後再滴定 13. 在實驗室中, 是否正確使用或操作儀器, 會影響實驗的結果就圖示之四種實驗情況而言, 下列敘述何者是不正確的? 90 學測 B 標準酸液 NaOH 溶液 (A) 本生燈的火焰騰空時, 需要減小空氣的流量 (B) 將 NaOH 顆粒放入水中後, 用溫度計攪拌溶液幫助 NaOH 溶解 (C) 視線正視刻度時, 所得的讀數較為正確 (D) 彎折滴管的尾端, 是為了從滴管尖端移去氣泡 87

14. 以 HCl 溶液 (0.10 M) 滴定 25 毫升 NaHCO 3 溶液 (0.10 M), 下列何圖最能代表其滴定曲線?( 橫軸為添加 HCl 溶液之毫升數 ) 85 日大 (A) (B) (C) (D) 15. 酸和鹼混合會產生中和反應下列三組為含 1 莫耳酸的稀釋水溶液與含 1 莫耳鹼的稀釋水溶液混合在一起, 其所放出熱量之比較, 何者正確? 87 日大 a: 鹽酸 + 氫氧化鈉 b: 醋酸 + 氫氧化鈉 c: 醋酸 + 氨水 (A) a > b > c (B) c > b > a (C) b > c > a (D) a = b = c 16. 常溫下, 某酸溶液 35.0 毫升, 其中含此酸 0.512 克, 以 0.100 M 的氫氧化鈉溶液滴定至當量點時, 用去 40.0 毫升的氫氧化鈉溶液, 則此酸最可能為下列何種酸? 88 日大 (A) 氫硫酸 (B) 鹽酸 (C) 氫碘酸 (D) 氫氰酸 17. 下列那一種液體的 ph 值最大? 89 日大 (A) 純水 (B) 氯化鈉水溶液 (C) 氯化銨水溶液 (D) 醋酸鈉水溶液 18. 鄰苯二甲酸氫鉀 [C 6 H 4 (COOH)(COOK)], 簡寫為 KHP, 分子量為 204, 在化學實驗中, 常利用其化學性質穩定, 且能與強鹼完全反應之特質, 作為酸鹼滴定之一級標準品精秤 0.355 克之 KHP 固體, 以器皿 X, 配製成 50.0mL 的標準溶液另用器皿 Y, 取出 20.0mL, 並置於器皿 Z, 加入指示劑後, 以未知濃度的 NaOH 溶液滴定, 到達滴定終點時, 用去 NaOH 溶液之體積為 27.6mL 93 指考 (A) 器皿 X 是圖一所標示的丙項器皿 (B) 器皿 Y 是圖一所標示的丁項器皿 (C) 滴定時,NaOH 溶液要裝於圖一所標示庚項器皿 ( 栓塞為鐵弗龍材質 ) (D) 最適合的器皿 Z, 為圖一所標示燒杯甲滴定時, 並用玻璃棒隨時攪拌 (E) 在圖二所標示的正確讀數為 21.85 ± 0.01mL ( 註 : 圖一所標示器皿的刻度值 V, 可為 20mL 或 50mL 各器皿並未以實物大小的比例繪製 ) 圖二圖一 88

19. 有 ph 值均為 3.0 之鹽酸及醋酸二溶液各 1.0 升, 則下列敘述何者正確? 90 日大 (A) HCl 為強電解質,CH 3 COOH 為弱電解質 (B) 二溶液所含 H + 的濃度均為 1.0 10 3 M (C) 如果將此二溶液分別用水稀釋至 2.0 升, 溶液所含 H + 的濃度均為 5.0 10 4 M (D) 以 0.010 M NaOH (aq) 分別滴定此二溶液, 達當量點時, 溶液均呈中性 (E) 以 0.010 M NaOH (aq) 分別滴定此二溶液, 達滴定終點時, 用去 NaOH 的體積均相同 20. 假設某一胃藥片之制酸劑為碳酸鈣, 其中所含之制酸劑的測定步驟如下 : (a) 取一粒 0.400 克的此種胃藥片, 磨碎後加入 50.0 毫升蒸餾水 (b) 加入過量之 80.0 毫升 0.100 M HCl 溶液, 煮沸後並冷卻 (c) 以酚酞為指示劑, 用 0.100 M NaOH 滴定, 需 44.0 毫升始達滴定終點 ( 原子量 :C = 12.0;O = 16.0;Ca = 40.0) 89 日大 (1) 寫出步驟 (b) 相關反應之方程式 (2) 步驟 (c) 達滴定終點時, 溶液呈何種顏色? (3) 胃藥片中含碳酸鈣多少克? (4) 為什麼不直接用鹽酸來滴定此胃藥片內的鹼含量? 21-25 為題組實驗課後王同學發現實驗桌上有六瓶試劑未予歸位, 可能為醋酸鹽酸硫酸氫氧化鉀氫氧化鈣以及氨水王同學取出其中兩瓶, 進行簡易分析實驗以辨識二者成分以下為其實驗記錄 : 95 指考實驗 I 從第一瓶溶液中取出 25.00 ml, 以標準 NaOH 溶液滴定, 滴定結果列於表 1 中表 1 體積 (NaOH)/ ml ph 5.0 2.2 10.0 2.4 20.0 3.0 24.0 3.8 24.8 4.5 25.0 7.0 25.2 9.5 26.0 10.0 30.0 10.7 圖 4 滴定曲線實驗 II 從第一瓶溶液中取 25.00 ml 後, 加入 10.00 ml 0.01 M 的硫酸, 再以同一標準 NaOH 溶液滴定, 滴定結果繪於圖 4 中實驗 III 從第一瓶與第二瓶溶液中分別取出 25.00 ml 與 10.00 ml, 相互混合之後, 再以標準 NaOH 溶液滴定滴定結果也繪於圖 4 中 89

實驗 IV 完成實驗 III 後, 再加入數滴 BaCl 2, 溶液並無沈澱出現, 但若改加草酸鈉, 則溶液出現白色沈澱 21. 在答案紙上, 比照圖 4 的繪圖方式, 將實驗 I 的滴定結果繪於方格紙內, 並以平滑曲線連接各點注意 : 繪圖可以先用鉛筆, 但最後要在鉛筆所繪的點與線上, 再用原子筆鋼珠筆或中性筆描繪 ( 包括縱座標與橫座標 ) (4 分 ) 22. 計算標準 NaOH 溶液的濃度 ( 單位 :M) (3 分 ) 23. 若在 12.50 ml 標準 NaOH 溶液中加入 12.50 ml 0.01 M 的鹽酸溶液, 則最後溶液的 ph 值為何?(3 分 ) 24. 寫出第一瓶所含成分的正確中文名稱與化學式, 並計算其濃度 ( 單位 :M) (3 分 ) 25. 寫出第二瓶所含成分的正確中文名稱與化學式, 並計算其濃度 ( 單位 :M) (3 分 ) 26. 三支試管分別裝有稀鹽酸氫氧化鈉溶液及氯化鈉水溶液, 已知各溶液的濃度均為 0.1M, 但標籤已脫落無法辨認今將三支試管分別標示為甲乙丙後, 從事實驗以找出各試管是何種溶液實驗結果如下 : (1) 各以紅色石蕊試紙檢驗時只有甲試管變藍色 (2) 加入藍色溴瑞香草酚藍 (BTB) 於丙試管時, 變黃色 (3) 試管甲與試管丙的水溶液等量混和後, 上述兩種指示劑都不變色, 加熱蒸發水份後得白色晶體試問甲試管乙試管丙試管所含的物質依序為下列哪一項? 96 學測 B (A) 鹽酸氯化鈉氫氧化鈉 (B) 氫氧化鈉氯化鈉鹽酸 (C) 氯化鈉鹽酸氫氧化鈉 (D) 鹽酸氫氧化鈉氯化鈉 27-28 為題組將 5M 鹽酸 50.0mL 倒入圖 13 甲的側管圓底燒瓶, 並滴入 1~2 滴廣用酸鹼指示劑另外將足量的 NaHCO 3 粉末放入未吹氣的氣球內, 然後套住瓶口, 組裝成不漏氣的氣體發生裝置如圖 13 甲在燒瓶的側管接一橡皮管並裝有橡皮夾, 可連氣體實驗裝置, 如圖 13 乙與圖 13 丙圖 13 乙為燒杯內放置三隻高度不同直立燃燒的蠟燭, 並且在杯口連接通氣的導管圖 13 丙在洗瓶內滴有 1~2 滴酚酞的 1M 氫氧化鈉溶液 200.0mL 製備氣體實驗時, 將圖 13 甲氣球內的粉末舉起, 使其滑入燒瓶溶液中, 約 30 秒後, 氣球充氣而直立硬挺, 而圓瓶內的溶液由紅色變成黃色根據上文回答 27-28 題圖 13 甲圖 13 乙圖 13 甲圖 13 丙 90

27. 連接圖 13 甲與圖 13 乙的氣體實驗裝置, 慢慢打開圖 13 甲連接橡皮夾試問下列有關實驗結果的敘述, 哪一項正確? 96 學測 D (A) 在圖 13 甲, 所產生的氣體是一氧化碳 (B) 在圖 13 甲, 所產生的氣體是氧氣 (C) 圖 13 乙中, 蠟燭的火燄由低的往高的漸漸旺盛 (D) 圖 13 乙中, 蠟燭的火燄由低的往高的漸漸熄滅 (E) 圖 13 乙中, 蠟燭的火燄完全不受侵入氣體的影響 28. 連接圖 13 甲與圖 13 丙的氣體實驗裝置, 當慢慢打開連接橡皮夾, 若由 NaHCO 3 粉末所產生的氣體, 能完全被在圖 13 丙內的 1M 氫氧化鈉溶液 200.0mL 所吸收中和產生碳酸氫根離子 (HCO - 3 ) 而呈無色試問至少需要多少克的 NaHCO 3 粉末? 96 學測 B (A)21.0 (B)16.8 (C)8.4 (D)4.2 (E)2.1 2 3 29. 室溫時, 若將 20mL 的 4.0 10 M HCl 溶液與 40mL 的 5.0 10 M NaOH 溶液, 均勻混合, 則混合後溶液的 ph 值最接近下列哪一個數值? 97 指考 A (A)2.0 (B)3.5 (C)7.0 (D)8.0 (E)9.5 30. 圖 19 之甲乙二條曲線是以鹼性水溶液, 分別滴定二個酸性水溶液的 ph 值變化圖, 而丙丁二條曲線則是以酸性水溶液分別滴定二個鹼性水溶液試問上述哪些酸鹼滴定反應, 適合以酚酞作為指示劑? 98 學測 E (A) 甲乙丙丁 (B) 乙丙丁 (C) 甲乙丁 (D) 甲丙丁 (E) 甲乙丙 31. 小明以酚酞為指示劑, 用標準的氫氧化鈉溶液, 標定一體積為 25.00 ml 的硫酸溶液, 其滴定曲線如圖 9 中的曲線甲若事先於硫酸溶液中, 加入 1.00 M ph 的鹽酸 3.00mL, 則滴定曲線如曲線乙根據這位同學的實驗, 則下列敘述何者正確? 91 指考研究試卷 AE (A) 硫酸濃度為 0.15 M (B) 硫酸濃度為 0.30 M 10 甲乙 5 0 20 30 40 50 60 70 80 90 (C) 氫氧化鈉濃度為 0.20 M (D) 氫氧化鈉濃度為 0.30 M V (NaOH)/ ml (E) 到達滴定終點時, 則兩溶液顏色皆由無色變成紅色圖 9 Ans:1.D 2.D 3.B 4.D 5.B 6.C 7.D 8.B 9.A 10.C 11.B 12.D 13.B 14.D 15.A 16.C 17.D 18.AC 19.AB 20. (1) CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2 O (2) 紅色 (3) 0.180 克 (4) CaCO 3 難溶於水, 直接滴定時當量點不易判定 21. 參考詳解 22. 0.01(M) 23. ph=7 24. 氫氯酸 HCl 0.01(M) 25. 氫氧化鈣 Ca(OH) 2 0.005(M) 26.B 27.D 28.B 29.A 30.E 31.AE 91

詳解 14. 強酸 HCl (aq) 滴定弱鹼性鹽的水溶液 NaHCO 3(aq), 其滴定曲線的 ph 值會隨 HCl (aq) 滴入而降低, 並且當量點應在 ph = 7 以下 ( 約在 ph 5 的附近 ) HCl (aq) + NaHCO 3(aq) NaCl (aq) + HCO 2 3( 或 CO 2 + H 2 O) 弱酸性 15. 根據高中教科書內容知強酸與強鹼反應放熱最多, 弱酸與弱鹼反應放熱最少事實上, 醋酸與 NaOH 反應放出的熱量較 (a) 項大 4 4 0.512 / E 16. 35 C N = 0.1 40 C N = N = 35 35 35 1000 E = 128 17. (A) 純水呈中性 (B) NaCl (aq) 呈中性 (C) NH 4 Cl (aq) 呈酸性 (D) CH 3 COONa (aq) 呈鹼性 18. (B) 器皿 Y 是圖一所標示的己項器皿 ( 安全吸球及吸量管 ) (D) 最適合的器皿 Z, 為圖一所標示錐形瓶乙 (E) 在圖二所標示的正確讀數為 21.80 ± 0.05mL 19. (B) [H + ] = 10 ph = 10 3 (M) (C) 鹽酸之 [H + ] = 5.0 10 4 (M), 而醋酸之 [H + ] 則大於 5.0 10 4 (M) (D) 強鹼 (NaOH) 與強酸 (HCl) 滴定, 達當量點時呈中性 ; 強鹼與弱酸 (CH 3 COOH) 滴定, 達當量點時呈鹼性 20. (3) x + 0.1 44 = 80 0.1 3.6 100 x = 3.6( 毫當量數 ) = 0.18( 克 ) 1000 2 21. 全聯福利中心全聯 : 沒有醒目的招牌全聯 : 沒有刷卡服務全聯 : 沒有... 顧客 : 你們什麼都沒有, 為什麼不乾脆關門算了? 全聯 : 沒有鎖 22. 原本實驗 I 只要用 25mL NaOH 即達當量點, 加入 10.00mL 0.01M 的 H 2 SO 4 後卻需要 45mL NaOH, 代表 20mL 之標準 NaOH 與 10.00mL 0.01M 之 H 2 SO 4 當量數相等設 [NaOH]= x (M) 0.01 10 2 = x 20 1,x=0.01 (M) 92

23. H + 莫耳數 =0.01 12.5 1=0.01 12.5 1= OH 莫耳數 HCl( 強酸 ) 與 NaOH( 強鹼 ) 完全中和, 因此 ph=7( 中性 ) 24. 由實驗 I 達到當量點時 ph=7 代表強酸, 題目中的強酸為 H 2 SO 4 HCl, 由實驗 IV 滴入 BaCl 2 無沉澱產生, 不是硫酸故第一瓶溶液為 : 氫氯酸 HCl 設 [HCl] = y (M) y 25 1 = 0.01 25 1, y=0.01 (M) 25. 由實驗 III 所需 NaOH 之體積減少, 表示第二瓶為鹼性, 由實驗 IV 滴入 Na 2 C 2 O 4 產生白色沉澱故第二瓶溶液為 : 氫氧化鈣 Ca(OH) 2 設 [Ca(OH) 2 ] = z (M) z 10 2 + 0.01 15 1 = 0.01 25 1, z=0.005 (M) 26. 本題中, 稀鹽酸氫氧化鈉溶液及氯化鈉水溶液, 分別為酸性鹼性及中性由實驗 (1): 以紅色石蕊試紙檢驗僅甲試管變藍色, 知甲為氫氧化鈉溶液由實驗 (2): 加入 BTB 於丙試管時變黃色, 知丙為稀鹽酸溶液而實驗 (3) 中, 甲丙兩試管等量混合, 加熱蒸發水分後所得白色晶體應為氯化鈉 27. NaHCO 3 粉末與鹽酸反應生成 CO 2 氣體, 其化學反應式為 : NaHCO 3(s) + HCl (aq) CO 2(g) + NaCl (aq) +H 2 O CO 2 氣體不助燃, 會使蠟燭的火焰由低往高漸漸熄滅 28. CO 2(g) +NaOH (aq) Na + (aq) + HCO 3 (aq) 由反應式知 :1 莫耳 NaHCO 3 反應, 可生成 1 莫耳 CO 2 ; 又 1 莫耳 CO 2 恰可與 1 莫耳 NaOH 中和故 NaOH 莫耳數與 NaHCO 3 莫耳數相等 NaOH 莫耳數 = 1 0.2 = 0.2 (mol) NaHCO3 質量 = 0.2 (23+ 1+ 12 + 16 3) = 16.8(g) 29. 強酸與強鹼混合後溶液的 ph 值, 可由過量的一方決定 HCl 過量 : 2 3 + 20 4 10 40 5 10 2 [H ] = = 1.0 10 M 20 + 40 ph=2 30. 酸鹼滴定所使用之指示劑須靠近當量點酚酞指示劑變色範圍 ph 8~10, 阿明 : 老闆, 我要一杯珍珠奶茶老闆 : 好的, 你要用袋子裝嗎? 阿明 : 不要! 我要用杯子裝由圖形可知酚酞適用於甲乙丙三者之滴定 93