作者sunev (Veritas)
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標題Re: [高中] 106年指考化學第7題(關於酸鹼滴定)
時間Wed Jan 30 05:44:56 2019
※ 引述《cupG (CupG)》之銘言:
: ※ 引述《jianshiun (Jianshiun)》之銘言:
: : 以下是106年指考化學第7題
: : https://imgur.com/a/Gd2f1nc
: : 切要平心靜氣來思考,也許這問題不值得各位一屑,但是它背後的含義極高,誘答(騙術)的技巧很高明,假如還是各位看一眼就知道答案了,那就是平庸了。
: : 我想這問題不難,畢竟有人認為只是高中程度。若因此再有發脾氣、情緒化的朋友,我真的希望您擁有高中程度。
: : 各位PTT網友,尤其是那些自視甚高的、我們以後仍然是網友嗎?
: : (我一直認為PTT是一群的「怕太太」所組成的群體)
: https://imgur.com/a/gQDj1S2
: 你提出的圖與指考的A選項其實是同義....
: 考試要考的是
: 1. 實線較早滴定完成
: 2. 實線後期ph值較高
: 3. 實虛線前期pH值相等
我實際代式子算了一下
先說結論,2與3是確定的
但是1沒有那麼明顯,所以AE都不怎麼對
首先參考wiki碳酸條目
https://en.wikipedia.org/wiki/Carbonic_acid
下面有個pH随CO2分壓變化的式子
pH_and_composition_of_carbonic_acid_solutions
[H] = [OH] + [HCO3] + 2*[CO3]
= Kw/[H] + Ka1*k*p/[H] + 2*Ka2*k*p/[H]
其中 k = Kh/kH,p為CO2的分壓,為了方便我電荷都
先省略,濃度單位都用體積莫耳濃度。
此式整理後可得[H]的對p的二次多項式,可算得各成
份濃度如何隨p變化,也就是維基上附的表
這是只有考慮碳酸和二氧化碳,如果多了鹽酸和氫氧
化鈉,式子會變成
[Na] + [H] = [OH] + [HCO3] + 2[CO3] + [Cl]
其中[Cl]可由以下式子代換
[Cl]+[HCl] = [A] ([A]為總氯濃度)
[H][Cl] = KA[HCl] (KA為HCl的酸解離常數)
整理後可得
[Cl] = KA*[A]/([H]+KA)
由於KA >> [H],所以 [Cl] ~= [A]
[Na]則可由以下式子代換
[Na]+[NaOH] = [B] ([B]為總鈉濃度)
[Na][OH] = KB[NaOH] (KB為NaOH的鹼解離常數)
整理後可得
[Na] = KB*[B]/([OH]+KB)
由於KB >> [OH],所以 [Na] ~= [B]
(好像寫了兩段廢話)
如此一來式子就變成
[B] + [H] = [OH] + [HCO3] + 2*[CO3] + [A]
基本上和原來碳酸的式子差不多
一樣可以整理成[H]的二次多項式
有簡單的公式解
現令La為待滴定鹽酸的體積,Lb為加入的滴定液體積
[A0]和[B0]則分別為滴定前鹽酸及氫氧化鈉的濃度
隨著滴定進行,我們有
[A] = [A0]*La/(La+Lb)
[B] = [B0]*Lb/(La+Lb)
把所有數字代入後,給定二氧化碳分壓p,就可以畫出
pH對Lb的圖,按維基所言,一般大氣中p=3.5*10^-4 atm,
p=0就是完全不考慮碳酸的影響
觀察p對滴定曲線的影響可發現
1. 當量點之前的pH基本相等
2. 當量點之後的pH隨p增加而下降
3. 當量點的位置不怎麼隨p而變動,至少肉眼看不出來
若要硬算的話,可定義反曲點為當量點,則當量點
是會隨著p增加而往左移,但幅度基本上可忽略,
舉個例子,若帶入題目暗示的條件 [A0]=[B0]=0.01M,
La= 25mL,帶入p=1 atm當量點也才從25mL移到24.94mL處。
若[A0]=[B0]下降到0.001M,當量點左移的會更明顯,
但圖也不會長得像選項一樣。
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1F:推 jianshiun: 謝謝,太棒了,我已細讀。 01/30 06:24
2F:→ faniour: 推詳解XD 01/30 07:08
3F:→ faniour: 基本上你算的就是短時間暴露在空氣中的影響 01/30 07:09
4F:→ faniour: 當暴露時間拉長,CO2的濃度就會一直增加 01/30 07:11
5F:→ faniour: 這點我很肯定。平常我使用的stock solution是0.1N 01/30 07:12
6F:→ faniour: 但是隨著反覆開關,使用近2個月後會變成0.08x 01/30 07:13
7F:→ faniour: 你計算的很符合實際情況。若滴定外氣影響這麼顯著 01/30 07:16
8F:→ faniour: 那麼這個方法的適用性不會這麼廣泛 01/30 07:17
9F:→ faniour: 話說回來,當你考慮到時間因素,E怎樣都不對 01/30 07:18
10F:→ faniour: 我上面這句有問題,我再想想 01/30 07:23
11F:→ faniour: 晚點帶入實際數值來看看=_=, 只用看的沒辦法解代數 01/30 07:32
12F:→ faniour: 我想檢驗的是鹼長期暴露下的curve, 相當於極大的p 01/30 07:34