19 教學資料 涉及酸和鹼的容量分析 本章內容 我們可利用滴定來找出酸或鹼的濃度。 19.1 標準溶液和基本標準 19.2 把基本標準溶於水中以製備標準溶液 19.3 稀釋已知濃度的溶液以製備標準溶液 19.4 酸鹼滴定 19.5 監測酸鹼滴定的pH變化 19.6 監測酸鹼滴定的 温 度變化 19.7 容量分析的計算 19.8 返滴定 19.9 撰寫容量分析的實驗報告 基礎知識及温故知新 (第19章適用) 所有答案 分析食品中二氧化硫的含量 二氧化硫是常用的食品防腐劑，能抑制微生物在食品中生長，以減慢食品變壞。二氧化 硫含量非常低的食品被視為可安全食用。然而，對二氧化硫敏感的人士而言，即使進食 二氧化硫含量非常低的食品，仍會出現呼吸困難或頭痛等症狀。 一些乾果、醃製蔬菜、麵條、果汁和酒類含 有二氧化硫防腐劑。 化驗師使用標準氫氧化鈉溶液進行滴 定，以分析某食品樣本溶液中二氧 化硫的含量。 本港的食品安全中心定期檢驗某些種類的食品是否含有過量二氧化硫。容量分析是 經常用來測定食品中二氧化硫的含量的分析方法。 試想想…… 1 以 上相片顯示使用標準氫氧化鈉溶液來分析食品樣本中二氧化硫的含量。「標準 溶液」一詞是甚麼意思？ 2 容量分析中需使用哪些儀器？ 3 你能否提出容量分析的其他應用？ 研習本章後，你應能回答以上問題。 標準 standard 容量分析 volumetric analysis 涉及酸和鹼的容量分析 教學資料 19 19.1 標準溶液和基本標準 容量分析是一個常用來測定樣本中某物質的量 (或濃度) 的方 法，涉及量度和比較溶液的體積。 滴定是用來測定樣本溶液的濃度的容量分析技巧，這技巧涉 及把已知準確濃度的標準溶液加入未知濃度的樣本溶液，或把未 知濃度的樣本溶液加入標準溶液，直至反應完成為止。從滴定結 果，我們可測定樣本溶液的濃度。 課文重點 標準溶液是指已知準確濃度的溶液。 製備標準溶液所用的儀器 表19.1顯示常用來製備標準溶液的一些儀器。 儀器 1. 稱量瓶 用途 用來盛載待稱的樣本 蓋子 2. 容量分析 volumetric analysis 滴定 titration 標準溶液 standard solution 電子天平 稱量瓶 weighing bottle 電子天平 electronic balance 用來快捷而準確地量度 固態樣本的質量 (準確 至0.01 g) 151 IV 酸和鹽基 教學資料 儀器 SBA 提示 • 使用容量瓶前，應 先用蒸餾水沖洗。 用途 3. 容量瓶 用來準確地製備特定體 3 積 (例如250.0 cm ) 的 溶液 4. (a) 移液管和 (b) 移液管膠泵 • 移液管用來準確地移 送特定體積 (例如 3 25.0 cm ) 的溶液 • 使用移液管前，應 先用蒸餾水沖洗， 然後再用將要移送 的溶液沖洗。 • 移液管膠泵用來抽取 溶液至移液管中 (a) 5. 燒杯 (b) 用來盛載溶液 表19.1 常用來製備標準溶液的一些儀器 基本標準 基本標準是可直接用來製備標準溶液的物質。我們可準確地稱量 基本標準，並使用它來製備準確濃度的溶液。 152 容量瓶 volumetric flask 移液管 pipette 移液管膠泵 pipette filler 基本標準 primary standard 涉及酸和鹼的容量分析 教學資料 所有答案 19 基本標準需具備以下性質： • 很容易獲取的高純度物質； • 化學性穩定 (例如不與大氣中的氧、二氧化碳和水蒸氣反 應)； • 十分溶於水； • 不會從大氣吸收水蒸氣； • 若是水合物質，它的結晶水不流失至大氣； • 不揮發的和無毒的。 事 實 上 ， 可 用 作 基 本 標 準的 物 質 不 多 ， 基 本 標 準 的 例 子 包 括：無水碳酸鈉 (Na 2CO 3) 和草酸 ((COOH) 2․2H 2O) 晶體。 例題 19.1 解釋為甚麼某些物質不能用作基本標準 解釋為甚麼下列物質不能用作基本標準。 (a) 氫氧化鈉顆粒 (b) 濃硫酸 (c) 氨水 題解 (a) 氫氧化鈉可從大氣吸收水蒸氣和二氧化碳，因此它的質量不能透過稱量來準確測定。 (b) 濃硫酸可從大氣吸收水蒸氣，因此它的質量不能透過稱量來準確測定。 (c) 氨水是可揮發的 (容易在空氣中汽化)，因此它的質量不能透過稱量來準確測定。 課 堂 練 習 19.1 1. 寫出適合用作下列各用途的儀器的名稱： 3 (a) 準確地移送25.0 cm 的溶液 3 (b) 量度約22 cm 的溶液 (c) 準確地稱量1.23 g的固態樣本 3 3 (d) 把100 cm 的溶液製備成250.0 cm 的溶液 2. 解釋為甚麼下列物質不能用作基本標準。 (a) 氫氧化鉀固體 (b) 碘固體 153 IV 酸和鹽基 教學資料 19.2 把基本標準溶於水中以製備標準溶液 要製備標準溶液，我們可把已知質量的基本標準溶於蒸餾水中， 3 然後把溶液製備成已知的體積 (通常是250.0 cm )。假設我們要從 3 無水碳酸鈉製備250.0 cm 、濃度約為0.100 M的標準碳酸鈉溶 液，可按圖19.1所示的步驟進行： 實驗 19.1 製備標準碳酸鈉溶液 實驗影片 製備標準碳酸鈉溶液 1 計算所需無水碳酸鈉的質量。 2 所需Na 2CO 3的質量 = Na 2CO 3的摩爾數 × Na 2CO 3 的摩爾質量 250.0 –3 3 = 0.100 mol dm × dm 1000 –1 × 106.0 g mol = 2.65 g 用電子天平準確地稱量 盛於稱量瓶中的約2.65 g 的無水碳酸鈉，把固體 倒進燒杯中，然後再次 稱出稱量瓶的質量，以 減去所剩餘無水碳酸鈉 的質量 (詳情參看例題 19.2的(b)部)。 3 3 把約100 cm 的蒸餾水加入燒杯，並 用玻璃棒攪拌，以溶解固體。 學習錦囊 去離子水是已除去礦物質的 水，可用來替代蒸餾水。 3 100 cm 的蒸餾水 無水碳酸鈉 剩餘的無水碳酸鈉 玻璃棒 稱量瓶 燒杯 電子 天平 電子 天平 (稱量無水碳酸鈉前，先把空的稱量瓶 放在電子天平，然後把讀數設為零。) 無水碳 酸鈉 碳酸鈉 溶液 (2) 4 3 用漏斗把溶液倒入250.0 cm 容 量瓶中。 (3) 5 用蒸餾水清洗燒杯和玻璃棒數次，並把所有洗液倒進容量瓶內。 玻璃棒 碳酸鈉溶液 洗液 漏斗 容量瓶 3 (250.0 cm ) 洗滌瓶 蒸餾水 (4) 154 去離子水 deionized water 碳酸鈉溶液 (5) 蒸餾水 涉及酸和鹼的容量分析 教學資料 6 加入蒸餾水，直至彎液 面到達容量瓶的刻度下 約2 cm的位置。 7 8 用滴管加入蒸餾水，直至彎液面的 底部到達容量瓶的刻度為止。 燒杯 滴管 蒸餾水 蒸餾水 19 把容量瓶蓋上瓶塞，然後 倒置數次，使瓶內的溶液 充分拌勻。 倒置數次 瓶塞 250.0 cm 刻度 3 彎液面 標準碳酸鈉溶液 (6) (8) (7) 圖19.1 把基本標準溶於蒸餾水中以製備標準溶液 最後，從基本標準的質量和溶液的體積，可計算該標準溶液 的濃度。 例題 19.2 計算把基本標準溶於水中來製備的溶液的濃度 3 (a) 把3.20 g的無水碳酸鈉溶於蒸餾水中，以製備250.0 cm 的溶液，所製備溶液的摩爾濃度 是多少？ (b) 參照圖19.1中的步驟2，計算用於製備該標準溶液的無水碳酸鈉的質量。 (相對原子質量：C = 12.0、O = 16.0、Na = 23.0) 題解 (a) Na 2CO 3的摩爾數 (mol) = = Na 2CO 3的質量 (g) –1 Na 2CO 3的摩爾質量 (g mol ) 3.20 g (23.0 × 2 + 12.0 + 16.0 × 3) g mol –1 = 0.0302 mol –3 Na 2CO 3溶液的摩爾濃度 (mol dm ) = Na 2CO 3的摩爾數 (mol) 3 Na 2CO 3溶液的體積 (dm ) 0.0302 mol = 3 250.0 dm 1000 –3 = 0.121 mol dm 學習錦囊 這例子使用減量稱量 法來找出所使用無水 碳酸鈉的質量，你可 參考「第1A冊的技能 提升站1.5：量度質 量」，重温這個方法 的內容。 (b) 用於製備該標準溶液的無水碳酸鈉的質量 (g) = 加進稱量瓶中的無水碳酸鈉的質量 (g) – 剩餘在稱量瓶中無水碳酸鈉的質量 (g) = (2.65 – 0.02) g = 2.63 g 減量稱量法 weigh by difference 155 IV 酸和鹽基 所有答案 教學資料 傳意訓練 19.1 寫出透過溶解基本標準來製備標準溶液的步驟 1. 3 填上適當的文字，完成以下從5.30 g的無水碳酸鈉製備100.0 cm 的0.50 M碳酸鈉溶液的 步驟。 (a) 所需無水碳酸鈉的質量，並在燒杯內把它 (b) (c) 水中。然後，把所製成的溶液 (包括洗液) 轉移至潔淨的100.0 cm (d) 。加入蒸餾水，直至到達容量瓶的 (e) 於 3 為止。最後， 把容量瓶蓋上瓶塞，並倒置數次，使瓶內的溶液充分拌勻。 2. 概述你會怎樣從水合草酸晶體 ((COOH) 2․2H 2O) 製備標準草酸溶液。 課 堂 練 習 19.2 1. 網上資源 把基本標準溶於水 中以製備標準溶液 (影片) 3 要製備250.0 cm 的0.150 M碳酸鈉溶液，所需無水碳酸鈉的質量是 多少？ (相對原子質量：C = 12.0、O = 16.0、Na = 23.0) A. B. C. D. 2. 1.50 g 1.91 g 3.11 g 3.98 g 把25.2 g的水合草酸晶體 ((COOH) 2․2H 2O) 溶於蒸餾水中，以製備 3 250.0 cm 的標準溶液，所製備標準溶液的摩爾濃度是多少？ (相對原子質量：H = 1.0、C = 12.0、O = 16.0) 19.3 稀釋已知濃度的溶液以製備標準溶液 網上資源 稀釋已知濃度的溶 液以製備標準溶液 (影片) 156 我們亦可把已知摩爾濃度的溶液稀釋至某特定體積，以製備標準 3 溶液。假設我們需從0.120 M碳酸鈉溶液來製備250.0 cm 的 0.0120 M碳酸鈉溶液，可按圖19.2所示的步驟進行。 涉及酸和鹼的容量分析 教學資料 1 2 計算用作稀釋所需原來溶液的體積。 Na 2CO 3的摩爾數 = Na 2CO 3的摩爾數 (稀釋前) 19 3 用移液管把25.0 cm 的原來溶液轉移至 3 250.0 cm 容量瓶。 (稀釋後) M 1V 1 = M 2V 2 0.120 × 250.0 V1 = 0.0120 × 1000 1000 3 V 1 = 25.0 cm 移液管 膠泵 彎液面 SBA 提示 • 使用食指而非姆指 來控制移液管內溶 液的流動。 0.120 M 碳酸鈉溶液 25.0 cm 移液管 25.0 cm 移液管 3 3 • 把溶液抽取至移液 管時，不要握着球 管，以免手的温度 改變溶液的體積。 250.0 cm 容量瓶 0.120 M 碳酸鈉溶液 0.120 M 碳酸鈉溶液 3 (1)和(2) 3 加入蒸餾水，直至彎 液面到達容量瓶的刻 度下約2 cm的位置。 4 用滴管加入蒸餾水，直至彎液面的底 部到達容量瓶的刻度為止。 燒杯 5 把容量瓶蓋上瓶塞， 然後倒置數次，使瓶 內的溶液充分拌勻。 滴管 蒸餾水 倒置數次 蒸餾水 瓶塞 250.0 cm 刻度 3 彎液面 0.0120 M 碳酸鈉溶液 (3) (4) (5) 圖19.2 稀釋已知濃度的溶液來製備標準溶液 157 IV 酸和鹽基 所有答案 教學資料 例題 19.3 綜合概念 計算把基本標準溶於水中，然後把所得的溶液稀釋後溶液的濃度 3 在某製備溶液的練習中，從無水碳酸鈉製備100.0 cm 的1.00 M碳酸鈉溶液，然後把所得的溶 3 液稀釋以獲得250.0 cm 的0.100 M碳酸鈉溶液。 (a) 計算這製備所需無水碳酸鈉的質量。 3 (b) 計算製備250.0 cm 的0.100 M碳酸鈉溶液所需的1.00 M碳酸鈉溶液的體積。 (c) 計算在稀釋過程中所加入蒸餾水的體積。 (相對原子質量：C = 12.0、O = 16.0、Na = 23.0) 題解 100.0 3 dm = 0.100 mol 1000 –1 所需Na 2CO 3的質量 = 0.100 mol × (23.0 × 2 + 12.0 + 16.0 × 3) g mol = 10.6 g (a) Na 2CO 3的摩爾數 = 1.00 mol dm –3 × (b) Na 2CO 3的摩爾數 (稀釋前) = Na 2CO 3的摩爾數 (稀釋後) 設所需1.00 M Na 2CO 3(aq)的體積為V 1。 250.0 V1 1.00 × = 0.100 × 1000 1000 V 1 = 25.0 所需1.00 M Na 2CO 3(aq)的體積是25.0 cm 3。 3 (c) 所加入蒸餾水的體積 = (250.0 – 25.0) cm = 225.0 cm 3 傳意訓練 19.2 寫出透過稀釋濃溶液來製備標準溶液的步驟 1. 3 填上適當的文字，完成以下透過稀釋0.5 M碳酸鈉溶液來製備100.0 cm 的0.05 M碳酸鈉 溶液的步驟。 用潔淨的10.0 cm 3 (a) 3 轉移至潔淨的100.0 cm (c) 的 (e) 把所需 (b) 。加入 (d) 158 水，直至到達容量瓶 為止。最後，把容量瓶蓋上瓶塞，並倒置數次，使瓶內的溶液充分拌 勻。 2. 的0.5 M碳酸鈉溶液 概述怎樣透過稀釋濃草酸溶液來製備標準草酸溶液。 涉及酸和鹼的容量分析 教學資料 所有答案 19 課 堂 練 習 19.3 3 某學生把水合草酸晶體 ((COOH) 2․2H 2O) 溶於水中，以製備500.0 cm 的0.100 M草酸溶液。 (相對原子質量：H = 1.0、C = 12.0、O = 16.0) (a) 計算所需水合草酸晶體的質量。 3 (b) 然後，該學生把所得的0.100 M草酸溶液稀釋來製備250.0 cm 的0.01 M草酸溶液。 (i) 計算在這稀釋所需的0.100 M草酸溶液的體積。 (ii) 為下列每項用途，建議適用的儀器： (1) 準確地量度所需0.100 M草酸溶液的體積 3 (2) 把所量度出的0.100 M草酸溶液製備成250.0 cm 的0.01 M溶液 19.4 酸鹼滴定 進行滴定所用的儀器 表19.2顯示進行滴定時常用的一些儀器。 SBA 提示 • 使用滴定管和移液 管前，應先用蒸餾 水沖洗，然後再用 將要移送的溶液沖 洗。 儀器 1. 用途 滴定管 用來準確地移送不同體 積的溶液 (由0.05至 3 50.00 cm ) • 使用錐形瓶 (參看 第160頁) 前，應先 用蒸餾水沖洗。 活栓 技能提升站19.1–19.3 • 使用移液管移送特定體 積的溶液 (詳情可參看第S1頁。) • 使用滴定管移送不同體 積的溶液 (詳情可參看第S2頁。) 2. (a) 移液管和 (b) 移液管膠泵 • 移液管用來準確地移 送特定體積 (例如 3 25.0 cm ) 的溶液 • 進行滴定 (詳情可參看第S3至S4 頁。) • 移液管膠泵用來抽取 溶液至移液管中 (a) 滴定管 burette (b) 159 IV 酸和鹽基 教學資料 儀器 用途 3. 錐形瓶 用來盛載待滴定的溶 液。瓶子的錐形狀可讓 我們輕易地把瓶中的溶 液徹底混合 4. 支架和滴定管夾 用來支撐及固定滴定管 5. 白瓷磚 有助我們清晰觀察指示 劑的顏色變化 學習錦囊 鐵夾 (或夾) 亦可用來 把滴定管支撐及固定 在支架上。 表19.2 酸鹼滴定所用的一些儀器 進行酸鹼滴定 滴定時，我們把溶液從滴定管加入錐形瓶內另一已知體積的溶液 (它的體積以移液管量度)。圖19.3顯示用酸和鹼進行滴定時所用 的裝置。 160 錐形瓶 conical flask 滴定管夾 burette clamp 鐵夾 retort clamp 白瓷磚 white tile 涉及酸和鹼的容量分析 教學資料 所有答案 19 滴定管 (盛有酸溶液) 滴定管夾 網上資源 透過滴定來標定氫 氯酸溶液 支架 • (第1部分) (影片) • (第2部分) (影片) • (第3部分) (影片) 錐形瓶 (盛有鹼溶液 + 酸鹼指示劑) 白瓷磚 圖19.3 進行酸鹼滴定所用的裝置 學習錦囊 酸和碳酸鹽 (例如HCl 和Na 2CO 3) 的滴定步 驟與酸鹼滴定的大致 相同。 1 圖19.4顯示進行酸鹼滴定的一般步驟。在這個實驗，我們以 3 稀氫氯酸與25.0 cm 的0.10 M氫氧化鈉溶液進行滴定，以測定 稀氫氯酸的濃度。 3 用移液管把25.0 cm 的 0.10 M氫氧化鈉溶液轉 移到錐形瓶。 2 把數滴酸鹼指示劑 (例 如甲基橙) 加入氫氧化 鈉溶液。 3 把稀氫氯酸注入滴定 管，並記錄滴定管的 起始讀數。 支架 彎液面 稀氫氯酸 甲基橙指示劑 0.10 M氫氧 化鈉溶液 25.0 cm 移液管 夾 滴定管 3 噴嘴 氫氧化鈉 溶液 白瓷磚 思考點 把甲基橙指示劑加入 NaOH(aq)後，溶液呈 甚麼顏色？ (1) (2) SBA 提示 需確保滴定管的噴嘴充滿了 酸 (即噴嘴內沒有氣泡)。 (3) 161 IV 酸和鹽基 教學資料 4 5 把氫氯酸加入氫氧化鈉溶 液，並不斷搖匀錐形瓶，直 至溶液混合物的顏色剛剛轉 為橙色。記錄滴定管的最終 讀數。 重複滴定 (步驟1至4) 數次，直至取得三 組接近的結果，可減少誤差。 滴定管 水 眼睛 稀氫氯酸 錄得 彎液面 的底部 平過 的讀 3 高 數 .8 是0 0c m 錄得的讀數是0.60 cm 眼 錄得 睛水 的讀 平過 低 數是 0.4 0c m3 3 正確的眼睛 水平 SBA 提示 讀取滴定管的讀數時，眼睛與彎液面 的底部應處於同一水平。 溶液混合物 + 甲基橙指示劑 (4) (5) 圖19.4 酸鹼滴定的一般步驟 技巧提示 19.1 繪畫酸鹼滴定裝置的標示圖 繪畫酸鹼滴定裝置的標示圖時，需要注意以下各點： 滴定管 1 標示滴定管中的 酸 (或鹼) 溶液 2 標示錐形瓶中的溶液 及酸鹼指示劑 錐形瓶 鹼 (或酸) + 數 滴酸鹼指示劑 白瓷磚 3 繪畫錐形瓶，而 不是燒杯 記錄和分析滴定結果 學習錦囊 滴定管的刻度間距是 3 0.1 cm ，因此所量 度溶液的體積可準確 3 至0.05 cm 。 表19.3列出在圖19.4所顯示的實驗所錄得的滴定管讀數。 滴定 1 (試驗) 2 3 4 滴定管的最終讀數 / cm 3 26.50 25.05 26.20 45.25 滴定管的起始讀數 / cm 3 0.00 0.00 1.00 20.00 26.50 25.05 25.20 25.25 滴定管讀數 所加入氫氯酸的體積 / cm 3 表19.3 以表格形式表達滴定結果 162 涉及酸和鹼的容量分析 教學資料 19 滴定管所盛的溶液稱為滴定劑，以滴定管移送的滴定劑體積 稱為滴定值。 第一次滴定通常被視為試做滴定，以測定滴定值的約數。因 此，我們通常捨棄該次滴定的結果，而只用第二次至第四次的滴 定結果來計算平均滴定值。然而，若各次滴定的結果差異較大 3 (大於0.20 cm )，便需重做滴定，直至得出三個可靠的滴定值為 止。 從滴定結果，我們可測定所需的氫氯酸的合理平均體積來達 致完全中和。參看例題19.4。 例題 19.4 從滴定結果計算合理的平均滴定值及預測任何不當清洗儀器所產生的誤差 參照第162頁中表19.3的滴定結果。 3 (a) 計算完全中和25.0 cm 的0.1 M氫氧化鈉溶液所需氫氯酸的合理平均體積。 (b) 預測下列各項怎樣影響所得的合理平均滴定值，並加以解釋： (i) 只以蒸餾水清洗滴定管。 (ii) 以蒸餾水清洗錐形瓶，然後再用氫氧化鈉溶液清洗。 (iii) 以蒸餾水清洗錐形瓶後，沒有把它弄乾。 題解 (a) HCl的合理平均體積 = 25.05 + 25.20 + 25.25 3 cm 3 = 25.17 cm (b) (i) 3 所得的平均滴定值會較預期的值大。 清洗滴定管後，殘留在滴定管內的蒸餾水會把所移送的氫氯酸稀釋，因此完全中和氫 氧化鈉溶液所需的氫氯酸體積較預期的值大。 (ii) 所得的平均滴定值會較預期的值大。 清洗錐形瓶後，可能會有一些氫氧化鈉溶液殘留在錐形瓶內，因此完全中和所有氫氧 化鈉溶液所需的氫氯酸體積會較大。 (iii) 不會影響合理平均滴定值。 殘留在錐形瓶內的蒸餾水不影響氫氧化鈉的摩爾數。 滴定劑 titrant 滴定值 titre 163 IV 酸和鹽基 所有答案 教學資料 當量點和終點 再次考慮例題19.4中的滴定。把氫氯酸慢慢加入已知體積的氫氧 化鈉溶液，直至酸和鹼剛好完全反應。酸和鹼剛好完全反應的一 刻稱為當量點。 進行酸鹼滴定時，需把適當的酸鹼指示劑加入錐形瓶。指示 劑在當量點或非常接近當量點時便出現明顯的顏色變化。指示劑 出現明顯顏色變化的一刻便是滴定的終點。因此，滴定的當量點 和終點可能會同時出現，但並不一定如此。 課文重點 當量點是酸和鹼剛好完全反應的一刻。 終點是指示劑出現明顯顏色變化的一刻。 選擇適當的酸鹼指示劑 適當的酸鹼指示劑應在當量點改變顏色，並呈現明顯的顏色變 化，所選用的指示劑取決於所涉及酸和鹼的強度，表19.4總結了 相關資料。 思考點 為甚麼通用指示劑不 用於酸鹼滴定？ 滴定 例子 強酸 – 強鹼 適當的指示劑 HCl(aq) 對 NaOH(aq) 甲基橙、酚酞 HNO 3(aq) 對 NH 3(aq)； 甲基橙 HCl(aq) 對 Na 2CO 3(aq) 強酸 – 弱鹼； 強酸 – 碳酸鹽 弱酸 – 強鹼 CH 3COOH(aq) 對 KOH(aq) 酚酞 弱酸 – 弱鹼 CH 3COOH(aq) 對 NH 3(aq) (沒有適當的指示劑) 表19.4 不同的酸鹼滴定中所選用的酸鹼指示劑 課 堂 練 習 19.4 1. 3 在一實驗中，用儀器X量度25.0 cm 的HCl(aq)並把其置於儀器Y內，繼而以一標準NaOH(aq)對Y 內的HCl(aq)進行滴定。下列哪組合正確？ A. B. C. D. X Y 量筒 量筒 移液管 移液管 燒杯 錐形瓶 燒杯 錐形瓶 (HKDSE 2015 卷一甲部 第8題) 續 164 當量點 equivalence point 終點 end point 涉及酸和鹼的容量分析 教學資料 2. 所有答案 19 3 在一滴定實驗中，把25.0 cm 的標準氫氧化鉀溶液和數滴酚酞加入錐形瓶。然後，把未知濃度的 硝酸從滴定管中慢慢加入錐形瓶內，直至瓶內的混合物剛好呈現顏色變化。 (a) 寫出所涉及反應的化學方程式。 (b) 下圖顯示滴定管的起始讀數和最終讀數： 起始讀數 最終讀數 完成下表： 滴定管的最終讀數 / cm 3 滴定管的起始讀數 / cm 3 所加入HNO 3(aq)的體積 / cm 3 (c) 寫出在滴定終點時指示劑的顏色變化。 19.5 監測酸鹼滴定的pH變化 實驗 19.2 使用pH計進行酸鹼滴 定 我們可使用pH計或與pH傳感器連接的數據記錄器來監測酸鹼滴 定時的pH變化。進行滴定時，把0.10 M氫氯酸慢慢加入 3 25.0 cm 的0.10 M氫氧化鈉溶液，每次加入氫氯酸後便使用pH 計量度溶液的pH (圖19.5)。 實驗影片 使用pH計進行酸鹼 滴定 0.10 M氫氯酸 滴定管 pH計 pH電極 磁力攪拌棒 3 25.0 cm 的0.10 M 氫氧化鈉溶液 圖19.5 用來監測滴定時的pH變化的裝置 165 IV 酸和鹽基 教學資料 繪畫反應混合物的pH對所加入氫氯酸的體積的坐標圖，便 可得出滴定曲線 (圖19.6)。滴定曲線顯示滴定時反應混合物的 pH變化。pH出現明顯變化的一刻便是滴定的當量點。 學習錦囊 有些酸鹼滴定達致當 量點時，混合物的 pH不一定是7。 pH出現明顯變 化時的中點 pH 完全中和所需 HCl(aq)的體積 所加入HCl(aq)的體積 / cm 3 3 圖19.6 0.10 M氫氯酸與25.0 cm 的0.10 M氫氧化鈉溶液的滴定的滴定曲線 酸鹼滴定時pH的變化： • 滴定開始時，只加入了小量氫氯酸。由於氫氧化鈉溶液仍是 大量過量的，故pH只輕微下降。 • 滴定接近當量點時，只加入小量氫氯酸，pH便明顯下降 (如 曲線接近垂直的部分所示)。 • 達致當量點後，所加入的氫氯酸便是過量的，令pH進一步 下降。 就這滴定而言，pH = 7時，反應便達致當量點。從坐標圖可 3 得知完全中和所需氫氯酸的體積是25.0 cm 。 166 滴定曲線 titration curve 涉及酸和鹼的容量分析 所有答案 19 課 堂 練 習 19.5 3 在一實驗中，從滴定管把0.10 M氫氧化鈉溶液加入盛有10.0 cm 的乙酸 的燒杯，並使用pH計監測混合物的pH變化。以下坐標圖顯示滴定的結 果。 pH 所加入NaOH(aq)的體積 / cm 3 (a) 從這坐標圖，找出達致當量點時所需氫氧化鈉溶液的體積。 (b) 寫出所涉及反應的離子方程式。 (c) 重複以上滴定，但以酸鹼指示劑來取代pH計。參照第164頁的表 19.4，應使用甚麼酸鹼指示劑？ 19.6 監測酸鹼滴定的 温 度變化 中和作用是放熱反應。酸中和鹼時釋出熱，因此滴定時反應混合 物呈現温度變化。 3 在一個這樣的實驗中，把25.0 cm 的0.10 M氫氧化鈉溶液放 入發泡膠杯，並用温度計量度鹼的起始温度。然後，把0.10 M 3 氫氯酸加入鹼，每次加入5.00 cm (參看下頁的圖19.7)。每次加 入酸後，即時量度反應混合物的温度。 167 IV 酸和鹽基 教學資料 滴定管 0.10 M氫氯酸 温度計 發泡膠杯 3 25.0 cm 的0.10 M氫氧化鈉溶液 燒杯 空氣 圖19.7 用來監測滴定時温度變化的裝置 繪畫反應混合物的温度對所加入氫氯酸的體積的坐標圖，便 得出圖19.8。 E 温 度 / °C B A 完全中和所需 HCl(aq)的體積 所加入HCl(aq)的體積 / cm 3 圖19.8 顯示反應混合物的温度隨所加入HCl(aq)體積的變化的坐標圖 酸鹼滴定時温度的變化： 在A點： 這是氫氧化鈉溶液的起始温度。 由A點至E點： 由於把稀氫氯酸加入氫氧化鈉溶液時釋出熱，故 混合物的温度上升。 在E點： 達致滴定的當量點時，反應混合物升到最高的温 度。 由E點至B點： 所加入的過量氫氯酸冷卻反應混合物。因此，混 合物的温度下降。 168 涉及酸和鹼的容量分析 教學資料 19 技巧提示 19.2 測定完全中和作用所需的酸 (或鹼) 的體積及過程中的最大温度升幅 1. 繪畫反應混合物的温度對所加入酸 (或鹼) 的體積的坐標圖。 反 應 混 合 物 的 温 度 / °C 所加入酸 (或鹼) 的體積 / cm 2. 3 繪畫兩條最適直線，並延長它們至相交為止。 反 應 混 合 物 的 温 度 / °C 所加入酸 (或鹼) 的體積 / cm 3. 3 從相交點繪畫一條垂直虛線到x-軸，可找到完全中和所需的酸 (或鹼) 的體積。 反 應 混 合 物 的 温 度 / °C 反應混合物的 最高温度 完全中和所需的酸 (或鹼) 的體積 所加入酸 (或鹼) 的體積 / cm 3 4. 從相交點繪畫一條水平虛線到y-軸，可找到反應混合物的最高温度。 5. 最高温度和起始温度的差便是中和作用的最大温度升幅。 169 IV 酸和鹽基 所有答案 教學資料 課 堂 練 習 19.6 在一實驗中，把標準HCl(aq)從滴定管加進置於一個發泡膠杯內已知體 積的NaOH(aq)。以下坐標圖顯示過程中杯中混合物的温度： 温度 / ° C 所加進HCl(aq)的體積 根據以上坐標圖估算，杯中混合物的最大温度升幅是多少？ A. 2.0°C C. 6.2°C B. 4.6°C D. 6.6°C (HKDSE 2014 卷一甲部 第12題) 19.7 容量分析的計算 要解決涉及容量分析的化學計量問題，我們需應用溶液濃度的概 念 (參看第15章) 和利用相關的滴定結果。下列兩條公式常用於 這類計算中： 課文重點 物質的摩爾數 (mol) = 物質的摩爾數 (mol) = 170 物質的質量 (g) –1 物質的摩爾質量 (g mol ) 3 含有該物質的溶液的 × 溶液的體積 (dm ) –3 摩爾濃度 (mol dm ) 涉及酸和鹼的容量分析 教學資料 所有答案 19 解難策略19.1顯示解決涉及容量分析的化學計量問題的一般 步驟。 解難策略 19.1 測定酸鹼滴定中所用滴定劑的體積 即時練習 3 計算完全中和25.0 cm 的0.102 M硫酸所需的0.200 M氫氧化 鈉溶液的體積。 1 寫出反應的平衡化學方程式。 H 2SO 4(aq) + 2NaOH(aq) 2 3 計算完全中和20.0 cm 的 0.125 M氫氧化鈉溶液所需 的0.100 M氫氯酸的體積。 Na 2SO 4(aq) + 2H 2O() 在對應的化學式下寫出題目所提供的資料，並標明所需的 體積。 (多加練習後，可略過這步驟。) H 2SO 4(aq) + 2NaOH(aq) 0.102 M 3 25.0 cm 3 Na 2SO 4(aq) + 2H 2O() 0.200 M 3 ? cm 計算其中一種反應物的摩爾數。(這類題目只提供足夠計 算一種反應物的摩爾數的資料。) H 2SO 4的摩爾數 (mol) H 2SO 4(aq)的摩爾濃度 H 2SO 4(aq)的體積 × –3 3 (mol dm ) (dm ) 25.0 –3 3 = 0.102 mol dm × dm 1000 –3 = 2.55 × 10 mol = 4 從方程式所示各反應物的摩爾比，計算題目所求體積的另 一種反應物的摩爾數。 從方程式得知，H 2SO 4對NaOH的摩爾比 = 1：2。 –3 NaOH的摩爾數 = 2.55 × 10 × 2 mol –3 = 5.10 × 10 mol 5 計算題目所需的體積。 3 NaOH(aq)的體積 (dm ) = NaOH的摩爾數 (mol) –3 NaOH(aq)的摩爾濃度 (mol dm ) –3 = 5.10 × 10 mol –3 0.200 mol dm 3 3 = 0.0255 dm (或25.5 cm ) 171 IV 酸和鹽基 教學資料 標定 容量分析的一項主要應用是標定所給的溶液 (即測定所給溶液的 濃度)。透過所給溶液與標準溶液進行滴定，可測定所給溶液的 濃度。參看例題19.5。 例題 19.5 透過標定來測定溶液的摩爾濃度 3 在一實驗中，把15.67 g的水合草酸 (H2C2O4․2H2O) 溶於蒸餾水中，以製備250.0 cm 的溶液。 3 用氫氧化鈉溶液滴定數個體積為25.0 cm 的所製備溶液，並以酚酞作為指示劑。下表列出滴定 的結果。 1 2 3 4 滴定管的最終讀數 / cm 3 26.95 27.90 26.90 27.25 滴定管的起始讀數 / cm 3 0.30 2.20 1.00 1.40 26.65 25.70 25.90 25.85 所加入NaOH(aq)的體積 / cm 3 3 (a) 提出用來抽取25.0 cm 的草酸溶液作滴定的儀器。 (b) 寫出在滴定終點時的顏色變化。 (c) 草酸是二元酸。寫出草酸與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式。 (d) (i) 從滴定結果，計算所用氫氧化鈉溶液的合理平均體積。 (ii) 計算氫氧化鈉溶液的摩爾濃度。 (相對原子質量：H = 1.0、C = 12.0、O = 16.0) 題解 3 (a) 25.0 cm 移液管 (b) 由無色變為 (淺) 粉紅色 (c) H 2C 2O 4(aq) + 2NaOH(aq) (COOH) 2(aq) + 2NaOH(aq) Na 2C 2O 4(aq) + 2H 2O() 或 (COO) 2Na 2(aq) + 2H 2O() (註：草酸可寫成H 2C 2O 4或(COOH) 2。) (d) (i) 所用NaOH(aq)的合理平均體積 25.70 + 25.90 + 25.85 3 3 cm = 25.82 cm 3 (ii) H2C2O4․2H2O的摩爾質量 = = [1.0 × 2 + 12.0 × 2 + 16.0 × 4 + 2 × (1.0 × 2 + 16.0)] g mol = 126.0 g mol –1 –1 1 mol的H 2C 2O 4․2H2O含有1 mol的H 2C 2O 4和2 mol的H2O。 250.0 cm 3溶液中H 2C 2O 4的摩爾數 = 15.67 g –1 = 0.124 mol 126.0 g mol 續 172 標定 standardization 涉及酸和鹼的容量分析 教學資料 所有答案 19 3 25.0 cm 溶液中H 2C 2O 4的摩爾數 25.0 mol = 0.124 × 250.0 = 0.0124 mol 從(c)部的方程式得知，H 2C 2O 4對NaOH的摩爾比 = 1：2。 已反應NaOH的摩爾數 = 0.0124 × 2 mol = 0.0248 mol NaOH(aq)的摩爾濃度 0.0248 mol = 25.82 3 dm 1000 –3 = 0.960 mol dm 實驗 19.3 使用已製備的標準溶液 來測定某氫氯酸的摩爾 濃度 酸的鹽基度 要找出一種酸的鹽基度，可測定中和一摩爾該酸所需氫氧化鈉的 摩爾數。參看例題19.6。 實驗影片 使用已製備的標準溶液來 測定某氫氯酸的摩爾濃度 例題 19.6 測定酸的鹽基度 3 3 X是一種固態酸。25.0 cm 的0.20 M溶液X需要30.0 cm 的0.50 M氫氧化鈉溶液來完全中和。 計算X的鹽基度。 題解 25.0 3 –3 dm = 5.0 × 10 mol 酸X的摩爾數 = 0.20 mol dm × 1000 30.0 –3 3 dm = 0.015 mol NaOH的摩爾數 = 0.50 mol dm × 1000 NaOH的摩爾數 0.015 3 = = –3 5 × 10 1 酸X的摩爾數 –3 酸X的鹽基度是3。 學習錦囊 這題目有下列兩點值得 注意： • 由於不知道酸的鹽基 度，故不能寫出反應 的方程式。 • 可直接計算該兩種 (而不是一種) 反應物 的摩爾數。 自我測試19.6 3 3 某種酸的水溶液的濃度是0.05 M。25.0 cm 的該酸溶液需要25.0 cm 的0.10 M氫氧化鈉溶液 來完全中和。計算該酸的鹽基度。 173 IV 酸和鹽基 所有答案 教學資料 物質的摩爾質量 在某些情況下，容量分析可用來求出酸、金屬或鹽基的摩爾質 量。參看例題19.7。 例題 19.7 測定酸的摩爾質量 3 3 3 3 把2.00 g的固態二元酸 (H 2X) 溶於蒸餾水中，以製備250.0 cm 的溶液。25.0 cm 的該溶液需 3 要31.80 cm 的0.100 M氫氧化鈉溶液來完全中和。計算該酸的摩爾質量。 題解 2NaOH(aq) + 0.100 M 3 31.80 cm H 2X(aq) 2.00 g 3 250.0 cm Na 2X(aq) + 2H 2O() 3 (當中所用的25.0 cm ) –1 ? g mol 所用NaOH的摩爾數 = 0.100 mol dm = 3.18 × 10 –3 –3 × mol 31.80 3 dm 1000 從方程式得知，NaOH對H 2X的摩爾比 = 2：1。 25.0 cm 3的酸溶液中H 2X的摩爾數 = 3.18 × 10 –3 mol × = 1.59 × 10 –3 mol 1 2 3 250.0 cm 的酸溶液中H 2X的摩爾數 250.0 –3 mol = 1.59 × 10 × 25.0 = 0.0159 mol H 2X的摩爾質量 2.00 g = 0.0159 mol = 125.8 g mol –1 自我測試19.7 把5.92 g的固態三元酸 (H 3X) 溶於蒸餾水中，以製備250.0 cm 的溶液。25.0 cm 的該溶液需 3 要18.50 cm 的0.500 M氫氧化鈉溶液來完全中和。計算該酸的摩爾質量。 174 涉及酸和鹼的容量分析 教學資料 所有答案 19 課 堂 練 習 19.7 1. 某學生進行一實驗以測定一個硫酸樣本的濃度。該學生把4.00 g的 3 碳酸鈉 固 體 溶 於 蒸 餾 水 中 ， 以 製 備 2 5 0 . 0 cm 的 溶 液 。 然 後 ， 用 3 硫酸滴定數個體積為25.0 cm 的該溶液，並使用適當的指示劑。達 3 致終點所需的平均滴定值是25.50 cm 。 (a) 建 議 一 種 適 用 於 這 滴 定 的 指 示 劑 ， 並 寫 出 在 終 點 時 的 顏 色 變 化。 (b) 計算該硫酸樣本的濃度。 (相對原子質量：C = 12.0、O = 16.0、Na = 23.0) 2. 3 (a) 100.0 cm 的溶液X含有18.0 g的酸 (H nA)。已知該酸的相對分子 質量是90.0，計算這溶液的摩爾濃度。 3 3 (b) 50.0 cm 的2.00 M NaOH(aq)與25.0 cm 的溶液X完全反應。 (i) 3 計算50.0 cm 的2.00 M NaOH(aq)中NaOH的摩爾數。 3 (ii) 計算25.0 cm 的溶液X中H nA的摩爾數。 (iii) 根據以上答案，計算H nA中n的值。 3. 3 3 25.0 cm 的0.120 M氫氧化鈉溶液與30.00 cm 的二元酸 (H 2X) 溶液 3 完全中和，而每dm 的該酸溶液含有6.30 g的酸。計算 (a) 該酸溶液的摩爾濃度。 (b) 該酸的摩爾質量。 某元素的相對原子質量 容量分析可用來求出某元素的相對原子質量。參看例題19.8。 例題 19.8 測定金屬的相對原子質量 3 3 把1.14 g的金屬碳酸鹽 (M 2CO 3) 溶於蒸餾水中，以製備100.0 cm 的溶液。10.0 cm 的該溶液 3 需要25.30 cm 的0.0850 M氫氯酸來完全反應，計算 (a) M 2CO 3的摩爾質量。 (b) M的相對原子質量。 (相對原子質量：C = 12.0、O = 16.0) 續 175 IV 酸和鹽基 所有答案 題解 (a) 2HCl(aq) + 0.0850 M 3 25.30 cm M 2CO 3(aq) 2MCl(aq) + CO 2(g) + H 2O() 1.14 g 3 100.0 cm 3 (當中所用的10.0 cm ) –1 ? g mol 所用HCl的摩爾數 = 0.0850 mol dm –3 × 25.30 3 –3 dm = 2.15 × 10 mol 1000 從方程式得知，HCl對M 2CO 3的摩爾比 = 2：1。 10.0 cm 3的溶液中M 2CO 3的摩爾數 = 2.15 × 10 –3 mol × 1 –3 = 1.075 × 10 mol 2 3 100.0 cm 的溶液中M 2CO 3的摩爾數 100.0 –3 mol = 1.075 × 10 × 10.0 = 1.075 × 10 –2 mol –1 M 2CO 3的摩爾質量 (g mol ) = M 2CO 3的質量 (g) M 2CO 3的摩爾數 (mol) = 1.14 g –2 1.075 × 10 mol –1 = 106.0 g mol (b) 設M的相對原子質量是x。 M 2CO 3摩爾質量 = (2x + 12.0 + 16.0 × 3) = 106.0 x = 23.0 M的相對原子質量是23.0。 自我測試19.8 3 金屬M的氫氧化物的化學式是M(OH) 2。把2.60 g的M(OH) 2溶於蒸餾水中，以製備250.0 cm 3 3 的溶液。用0.100 M氫氯酸滴定25.0 cm 的該溶液，需要30.40 cm 的氫氯酸來完全中和。計 算M的相對原子質量。 (相對原子質量：H = 1.0、O = 16.0) 結晶水的數目 容量分析可用來求出水合化合物中每個式單位所含結晶水的數 目。參看例題19.9。 176 涉及酸和鹼的容量分析 教學資料 所有答案 19 例題 19.9 測定結晶水的數目 3 0.186 g的水合碳酸鈉 (Na 2CO 3․nH 2O) 需要15.00 cm 的0.10 M硫酸來完全反應。計算該水 合碳酸鈉中每個式單位所含結晶水的數目。 (相對原子質量：H = 1.0、C = 12.0、O = 16.0、Na = 23.0) 題解 1 mol的Na 2 CO 3 ․nH 2 O含有1 mol的Na 2 CO 3 和n mol的H 2 O。我們需要先計算參與反應的 Na 2CO 3的摩爾數。 H 2SO 4(aq) + Na 2CO 3(aq) 0.10 M 3 15.00 cm Na 2SO 4(aq) + CO 2(g) + H 2O() ?g n=? 所用H 2SO 4的摩爾數 = 0.10 mol dm = 1.5 × 10 –3 –3 mol × 15.00 3 dm 1000 從方程式得知，H 2SO 4對Na 2CO 3的摩爾比 = 1：1。 已反應Na 2CO 3的摩爾數 = 1.5 × 10 –3 mol 1 mol的Na 2CO 3․nH 2O含有1 mol的Na 2CO 3。 所用Na 2CO 3․nH 2O的摩爾數 = 1.5 × 10 –3 mol Na 2CO 3․nH 2O的摩爾質量 = [23.0 × 2 + 12.0 + 16.0 × 3 + n(1.0 × 2 + 16.0)] g mol = (106.0 + 18n) g mol –1 –1 Na 2CO 3․nH 2O的摩爾數 (mol) = –3 1.5 × 10 = Na 2CO 3․nH 2O的質量 (g) –1 Na 2CO 3․nH 2O的摩爾質量 (g mol ) 0.186 106.0 + 18n n=1 該水合碳酸鈉中每個式單位含有一個結晶水。 自我測試19.9 3 3 把7.96 g的水合碳酸鉀 (K 2CO 3․nH 2O) 溶於蒸餾水中，以製備250.0 cm 的溶液。25.0 cm 的 3 該溶液需要20.00 cm 的0.25 M氫氯酸來完全反應。計算該水合碳酸鉀中每個式單位所含結晶 水的數目。 (相對原子質量：H = 1.0、C = 12.0、O = 16.0、K = 39.1) 177 IV 酸和鹽基 教學資料 樣本中某物質的質量百分比 容量分析可用來測定樣本中某物質的質量百分比 (圖19.9)。我們 先要找出該物質的質量，然後利用以下公式，便可計算出該物質 的質量百分比。 課文重點 樣本中某物質的質量百分比 (%) 物質的質量 (g) = × 100% 樣本的質量 (g) 圖19.9 這瓶中無水碳酸鈉 的質量百分比是99.8%。 參看例題19.10。 例題 19.10 測定樣本中某物質的質量百分比 3 把0.509 g不純的無水碳酸鉀樣本 (只含有氯化鉀雜質) 溶於水中，所得的溶液需要34.90 cm 的 0.200 M氫氯酸來完全反應。計算該樣本中無水碳酸鉀的質量百分比。 (相對原子質量：C = 12.0、O = 16.0、K = 39.0) 題解 該樣本中的氯化鉀不與氫氯酸反應。 2HCl(aq) 0.200 M 3 34.90 cm + K 2CO 3(aq) 0.509 g (含有雜質) 質量百分比 = ? 2KCl(aq) + CO 2(g) + H 2O() 所用HCl的摩爾數 = 0.200 mol dm = 6.98 × 10 –3 –3 × mol 34.90 3 dm 1000 從方程式得知，HCl對K 2CO 3的摩爾比 = 2：1。 該樣本中K 2CO 3的摩爾數 = 6.98 × 10 –3 mol × = 3.49 × 10 –3 mol 1 2 續 178 質量百分比 percentage by mass 涉及酸和鹼的容量分析 所有答案 19 K 2CO 3的摩爾質量 = (39.1 × 2 + 12.0 + 16.0 × 3) g mol = 138.2 g mol –1 –1 該樣本中K 2CO 3的質量 = 3.49 × 10 –3 mol × 138.2 g mol –1 = 0.4823 g 該樣本中K 2CO 3的質量百分比 0.4823 g = × 100% 0.509 g = 94.8% 自我測試19.10 3 把10.00 g不純的碳酸氫鈉樣本 (只含有氯化鈉雜質) 溶於蒸餾水中，以製備250.0 cm 的溶液。 3 3 25.0 cm 的該溶液需要27.50 cm 的0.200 M硫酸來完全反應。計算該樣本中碳酸氫鈉的質量 百分比。 (相對原子質量：H = 1.0、C = 12.0、O = 16.0、Na = 23.0) 課 堂 練 習 19.8 1. 3 把3.44 g的金屬碳酸鹽 (M 2CO 3) 溶於蒸餾水中，以製備250.0 cm 的 3 3 溶液。25.0 cm 的該溶液需要33.20 cm 的0.150 M氫氯酸來完全反 應。計算 (a) M 2CO 3的摩爾質量。 (b) M的相對原子質量。 (相對原子質量：C = 12.0、O = 16.0) 2. 把1.26 g的水合二元酸 (H 2A․nH 2O) (在無水狀態下，酸的相對分子 3 3 質量為90.0) 溶於蒸餾水中，以製備250.0 cm 的溶液。25.0 cm 的 3 該溶液需要20.00 cm 的0.10 M氫氧化鉀溶液來完全中和。計算該 水合二元酸中每個式單位所含結晶水的數目。 3. 「蘇打灰」是未經加工的碳酸鈉。為了測定一個蘇打灰樣本中碳酸 鈉的質量百分比，某學生把2.00 g的樣本溶於蒸餾水中，以製備 3 3 3 250.0 cm 的溶液。25.0 cm 的該溶液需要22.00 cm 的0.160 M氫氯 酸來完全反應。 (a) 計算該蘇打灰樣本中碳酸鈉的質量百分比。 (b) 寫出計算時所作出的一項假設。 179 IV 酸和鹽基 教學資料 19.8 返滴定 許多滴定只涉及把適量的溶液從滴定管加入錐形瓶所盛的溶液， 這種滴定稱為直接滴定。例題19.5至19.10所涉及的全都是直接 滴定。 翻轉課堂 透過返滴定測定某 固體樣本中氧化銅 (II) 的質量百分比 直接滴定在有些情況下並不可行。舉例說，我們不能透過直 接滴定來測定一個樣本中碳酸鈣的質量百分比，原因是碳酸鈣不 溶於水，我們不能製成碳酸鈣的水溶液。然而，碳酸鈣可溶於一 些酸中，在這情況下，我們便可用返滴定來進行分析。 學習錦囊 要分析的物質與所使 用的試劑之間的反應 若非常緩慢，也可使 用返滴定。 首先，把已知量的過量標準氫氯酸加入已知質量的碳酸鈣樣 本。碳酸鈣與氫氯酸反應，並完全溶解，生成溶液。然後，用標 準氫氧化鈉溶液返滴定過量的酸 (即溶液中未反應的酸)。圖 19.10的流程圖顯示以返滴定來測定樣本中某物質的量的計算步 驟。 1 2 計算開始時 所加入酸的 量 3 從返滴定的結 果，計算過量 酸的量 4 計算與樣本中 某物質反應的 酸的量* 計算樣本 中某物質 的量 * 開始時所加入酸 從滴定結果得知的過量 與樣本中某物質反應 = – 酸的量 (mol) 的量 (mol) 的酸的量 (mol) 圖19.10 顯示以返滴定來測定樣本中某物質的量的計算步驟的流程圖 例題 19.11 利用返滴定測定大理石樣本中碳酸鈣的質量百分比 3 3 把3.00 g的大理石樣本加入50.0 cm 的1.20 M氫氯酸，過量的酸需要28.80 cm 的0.500 M氫 氧化鈉溶液來完全反應。計算該大理石樣本中碳酸鈣的質量百分比。 (假設大理石樣本中的所有其他物質不與氫氯酸或氫氧化鈉溶液反應。) (相對原子質量：C = 12.0、O = 16.0、Ca = 40.1) 題解 參看圖19.10的步驟。 1 開始時所加入HCl的摩爾數 50.0 –3 3 dm = 1.20 mol dm × 1000 = 0.0600 mol 續 180 直接滴定 direct titration 返滴定 back titration 涉及酸和鹼的容量分析 教學資料 2 用來中和過量HCl的NaOH的摩爾數 28.80 –3 3 dm = 0.500 mol dm × 1000 = 0.0144 mol NaOH(aq) + HCl(aq) 實驗 19.4 測定大理石片中碳酸鈣 的質量百分比 NaCl(aq) + H 2O() 實驗影片 從方程式得知，NaOH對HCl的摩爾比 = 1：1。 測定大理石片中碳 酸鈣的質量百分比 過量HCl的摩爾數 = 0.0144 mol 3 19 與該樣本中CaCO 3反應的HCl的摩爾數 = 開始時所加入HCl的摩爾數 (已在步驟1計算) – 過量HCl的摩爾數 (已在步驟2計算) = (0.0600 – 0.0144) mol = 0.0456 mol 4 CaCO 3(s) + 2HCl(aq) CaCl 2(aq) + H 2O() + CO 2(g) 從方程式得知，CaCO 3對HCl的摩爾比 = 1：2。 該樣本中CaCO 3的摩爾數 = 0.0456 mol × = 0.0228 mol 1 2 該樣本中CaCO 3的質量 = 0.0228 mol × (40.1 + 12.0 + 16.0 × 3) g mol –1 = 2.28 g 該大理石樣本中CaCO 3的質量百分比 2.28 g = × 100% 3.00 g = 76.0% 例題 19.12 綜合概念 測定肥料中硝酸銨的質量百分比 某氮肥只含有硝酸銨和惰性物質。在一個測定該 肥料中硝酸銨的質量百分比的實驗中，把盛有 3 50.0 cm 的1.0 M氫氧化鈉溶液和4.0 g的肥料樣 本的錐形瓶輕微加熱，直至混合物不再釋出氨。 讓所生成的氨 從瓶內逸走 3 把加熱後所得的鹼性溶液稀釋至250.0 cm ， 並把經稀釋的溶液標示為「X」。 3 50.0 cm 的1.0 M 氫氧化鈉溶液 4.0 g的肥料 加熱 續 181 IV 酸和鹽基 所有答案 教學資料 (a) 寫出硝酸銨與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式。 (b) 提出把該肥料與氫氧化鈉溶液一起加熱時需採取的兩項安全措施，並加以解釋。 3 3 (c) 用0.050 M氫氯酸滴定25.0 cm 的X，並以甲基橙作為指示劑，需要12.00 cm 的氫氯酸來 達致終點。 (i) 寫出在滴定終點時的顏色變化。 (ii) 計算該肥料中硝酸銨的質量百分比。 3 (iii) 提出一個原因，解釋為甚麼滴定前需把所得的溶液稀釋至250.0 cm 。 (相對原子質量：H = 1.0、N = 14.0、O = 16.0) 題解 (a) NH 4NO 3(aq) + NaOH(aq) NaNO 3(aq) + NH 3(g) + H 2O() (b) 佩戴安全眼鏡和穿上實驗袍，原因是熱的氫氧化鈉溶液的腐蝕性非常高。 在煙櫥內進行實驗，原因是氨具刺激性。 (c) (i) 由黃色變為橙色 (ii) NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H 2O() 12.00 –3 3 –4 dm = 6.0 × 10 mol 已反應HCl的摩爾數 = 0.050 mol dm × 1000 3 –4 25.0 cm 的X中過量NaOH的摩爾數 = 6.0 × 10 mol 3 250.0 cm 的X中過量NaOH的摩爾數 250.0 –3 mol = 6.0 × 10 mol 25.0 50.0 –3 3 dm = 0.050 mol 實驗開始時所加入NaOH的摩爾數 = 1.0 mol dm × 1000 與該肥料中NH 4NO 3反應的NaOH的摩爾數 = 6.0 × 10 –4 × –3 = (0.050 – 6.0 × 10 ) mol = 0.044 mol 從(a)部的方程式得知，NaOH對NH 4NO 3的摩爾比 = 1：1。 NH 4NO 3的摩爾數 = 0.044 mol NH 4NO 3的質量 = 0.044 mol × (14.0 + 1.0 × 4 + 14.0 + 16.0 × 3) g mol 3.5 g 該肥料中NH 4NO 3的質量百分比 = × 100% = 88% 4.0 g (iii) 以節省滴定所用的化學品。 實驗 19.5 測定制酸劑藥片中氫氧 化鎂的質量百分比 182 –1 = 3.5 g 課 堂 練 習 19.9 3 把1.20 g的制酸劑藥片 (有效成分為氫氧化鎂) 溶於75.0 cm 的1.00 M硝 3 酸中，當中過量的酸需要18.00 cm 的2.00 M氫氧化鈉溶液來完全中 和。計算該制酸劑藥片中氫氧化鎂的質量百分比。 實驗影片 (相對原子質量：H = 1.0、O = 16.0、Mg = 24.3) 測定制酸劑藥片中氫 氧化鎂的質量百分比 (假設該制酸劑藥片中的其他物質不與硝酸或氫氧化鈉溶液反應。) 涉及酸和鹼的容量分析 19 19.9 撰寫容量分析的實驗報告 實驗報告的格式 在中學課程，撰寫實驗報告可作為學習撰寫科學論文的練習。表 19.5列出正規的實驗報告應包含的各部分： 表19.5 正規的實驗報告 所包含的各部分 實驗報告 laboratory report 1. 標題 根據實驗手冊寫出實驗的標題。 (例如：測定市面上出售的醋中乙酸的濃度) 2. 目的 利用一句句子清楚寫出實驗的目的。 (例如：測定市面上出售的醋中乙酸的濃度) 3. 儀器及化學品 清楚列出所有用過的儀器及化學品，讓其他人 可按你的報告重複實驗。 (例如：電子天平 3 100 cm 燒杯 3 250.0 cm 容量瓶 無水碳酸鈉粉末 (6.30 g)) 4. 步驟 • 清楚寫出實驗的步驟，讓其他人可按你的報 告重做實驗。 • 一般而言，通常會以列點形式來寫出步驟， 而不是以撰文方式寫出。 • 適當時可在報告繪畫裝置的標示圖，令報告 更清晰。 5. 結果及觀察 • 利用表或圖來總結實驗結果。 • 需要以合理數目的有效數字和正確的單位來 表示數據。 • 使用適當的化學詞彙準確地記錄所有觀察。 6. 分析及計算 (如適用) • 寫出所有涉及的化學方程式，以解釋觀察和 作出計算。 • 清楚顯示計算步驟。 7. 結論及檢討 • 基於觀察和所收集的數據，作出合理的結 論。(例如：市面上出售的醋中乙酸的濃度是 0.50 M。) • 寫出實驗中所遇到的問題 (如有的話)。 • 討論誤差的來源和不確定的地方，尤其是因 實驗技巧而引致的誤差和儀器的不準確性所 導致的誤差。 • 建議一些改善實驗的方法。 • 在報告最後部分回答實驗手冊列出的問題 (如有的話)。 183 IV 酸和鹽基 所有答案 實驗 19.6 測定市面上出售的醋中 乙酸的濃度 實驗影片 測定市面上出售的 醋中乙酸的濃度 教學資料 撰寫實驗報告時的用字 撰寫實驗報告時，必須確保用字準確、清晰及簡潔，並使用文法 正確的完整句子。 撰寫實驗報告應有的態度 實驗報告不應只記錄「好」的數據，亦應記錄不完美的數據，如 此有助我們找出 • 為甚麼出現預期以外的結果， • 做實驗時有否出錯，和 • 是否需要改進實驗的步驟。 我們要緊記，明白並修正自己的錯誤與明白實驗步驟同樣重 要。 課 堂 練 習 19.10 在製備標準碳酸鈉溶液的實驗，雅思使用電子天平稱量所需質量的無水 碳酸鈉。下圖顯示所得的實驗數據。 無水碳酸鈉粉末 電子天平 (稱量無水碳酸鈉前，先把空的稱量瓶 放在電子天平，然後把讀數設為零。) 參照上圖，以表格形式表達所得的實驗數據。 184 剩餘的無水碳酸鈉 電子天平 專題閱讀 所有答案 鎂奶 「鎂奶」是氫氧化鎂在水中的懸濁液，常用作舒緩胃部灼熱的藥物。 某學生進行以下涉及四個步驟的實驗，以測定一瓶「鎂奶」中氫氧化鎂的質量百分 比： 3 步驟1： 充分搖勻瓶子。用移液管把25.0 cm 的「鎂奶」樣本轉移 3 至潔淨的250.0 cm 容量瓶。 步驟2： 利 用 去 離 子 水 把 樣 本 稀 釋 ， 直 至 彎 液 面 到 達 容 量 瓶 的 刻 度。把容量瓶蓋上瓶塞，然後倒置數次，以確保瓶內的溶 液充分拌勻。 3 步驟3： 用潔淨的移液管把25.0 cm 經稀釋的樣本轉移至一個潔淨 3 的250 cm 錐形瓶。然後使用適當的指示劑，用標準氫氯 酸溶液滴定該經稀釋的樣本。 鎂奶 步驟4： 重複步驟(3)數次，以得出平均滴定值。 問題 1. 在步驟1，為甚麼用移液管抽取「鎂奶」前，先要充分搖勻瓶子？ (1分) 2. 概述怎樣清洗在步驟3所用的移液管。 (1分) 3. 寫出步驟3的滴定反應的化學方程式。 (1分) –3 3 4. 已知標準氫氯酸的濃度是0.375 mol dm ，平均滴定值是18.26 cm ，而「鎂奶」的密度是 –3 (3分) 1.1 g cm 。計算該瓶「鎂奶」中氫氧化鎂的質量百分比。 5. 提出為甚麼實驗手冊甚少建議進行上述的直接滴定。建議一個利用酸鹼滴定來分析「鎂 奶」的較佳方法。 (4分) (相對原子質量：H = 1.0、O = 16.0、Mg = 24.3) 鎂奶 Milk of magnesia 185 概 念整合 酸、鹽基、pH pH、鹽和滴定 酸 鹽基和鹼 + • 酸是分子化合物，它溶於水時生成H (aq)離子 作為唯一的陽離子。酸的例子：HCl、H2SO4、 HNO 3、CH 3COOH • 鹽基是與酸反應時，只生成鹽和水 (大多數 情況下) 的化合物。 • 鹼是可溶於水的鹽基，它溶於水時離解 – 或電離生成OH (aq)離子作為唯一的陰 離子。鹼的例子：NaOH、KOH、 Ca(OH) 2、NH 3 • 強酸是在水中完全電離 (或幾乎完全電離) 的 酸 。 強 酸 的 例 子 ： H C l ( a q ) 、 H N O 3( a q ) 、 H 2SO 4(aq) 水 HCl(g) + – • 強鹼是在水中完全離解的鹼。強鹼的例 子：KOH(aq)、NaOH(aq) H (aq) + Cl (aq) • 弱酸是在水中只輕微電離的酸。弱酸的例子： CH 3COOH(aq)、H 2CO 3(aq)、H 2SO 3(aq) CH 3COOH() 水 + NaOH(s) 水 + – Na (aq) + OH (aq) • 弱鹼是在水中只輕微電離的鹼。弱鹼的例 子：NH 3(aq) NH 3(aq) + H 2O() + – NH 4 (aq) + OH (aq) – H (aq) + CH 3COO (aq) 酸的鹽基度 水的角色 • 一個酸分子完全電離時所生成氫離子的數目。 • 酸和鹼均只在有水的存在下，才能展示它 們的獨特性質。 pH與pH標度 + • pH = –log[H (aq)] • pH標度是顯示溶液的酸度及鹼度的數字範圍。 • 通用指示劑、pH試紙、pH計或與pH傳感器連接的數據記錄器均可用來量度溶液的pH。 酸 pH的讀數 滴定管 pH電極 滴試板 電腦 鹼 通用指示 劑溶液 待測的 溶液 酸性溶液 中性溶液 • pH小於7 + • [H (aq)] > [OH (aq)] 186 鹼性溶液 • pH等於7 – + 數據記錄器 pH傳感器 pH計 • pH大於7 – • [H (aq)] = [OH (aq)] + – • [H (aq)] < [OH (aq)] 酸的典型反應 鹽基/鹼的典型反應 • 酸 + 金屬 鹽+氫 例如：2HCl(aq) + Mg(s) • 鹽基 + 酸 鹽+水 例如：CaO(s) + 2HCl(aq) MgCl 2(aq) + H 2(g) • 酸 + 金屬氫氧化物 鹽+水 例如：HCl(aq) + NaOH(aq) • 酸 + 金屬氧化物 鹽+水 例如：H 2SO 4(aq) + CuO(s) NaCl(aq) + H 2O( ) CaCl 2(aq) + H 2O( ) • 鹼 + 二氧化碳 金屬碳酸鹽 + 水 例如： 2NaOH(aq) + CO 2(g) Na 2CO 3(aq) + H 2O( ) 加熱 CuSO 4(aq) + H 2O( ) • 酸 + 金屬碳酸鹽 鹽 + 水 + 二氧化碳 例如： 2HCl(aq) + Na 2CO 3(aq) 2NaCl(aq) + H 2O( ) + CO 2(g) • 酸 + 金屬碳酸氫鹽 鹽 + 水 + 二氧化碳 例如： HCl(aq) + NaHCO 3(aq) NaCl(aq) + H 2O( ) + CO 2(g) • 鹼 + 銨化合物 鹽+氨+水 例如： NaOH(aq) + NH 4Cl(aq) 加熱 NaCl(aq) + NH 3(g) + H 2O( ) • 鹼 + 金屬離子水溶液 金屬氫氧化物沉澱 + 鹽溶液 例如： 2NaOH(aq) + MgSO 4(aq) Mg(OH) 2(s) + Na 2SO 4(aq) 鹽 標準溶液 • 標準溶液是指已知準確濃度的溶液。 • 鹽是酸與鹽基/鹼反應時所生成的離子化合 物。 • 鹽中的陽離子來自與酸反應的鹽基/鹼。 • 溶液的濃度是指每一單位體積溶液所含溶質 的量。 • 鹽中的陰離子來自母體酸。 製備ZnSO4 (溶於水的鹽) 滴定 階段1：反應 • 稀H 2 SO 4 (aq)與不溶於水的Zn(s)、ZnO(s) 或ZnCO 3(s)反應。 • 可能需要把反應混合物加熱。 • 把不溶於水的反應物加入酸，直至不再發生 反應為止。 • 滴定是用來測定樣本溶液的濃度的容量分 析技巧。 階段2：過濾過量反應物 • 把殘餘的反應物過濾出來。 階段3：形成鹽晶體 + • 把溶液加熱，以蒸發部分水分，直至開始形 成晶體 (溶液變為飽和)。 • 讓溶液靜置和冷卻，以形成更多晶體。 • 把晶體過濾出來，並以蒸餾水清洗；最後弄 乾晶體。 • 酸鹼滴定的一般步驟 (1) 利用移液管把鹼 (或酸) 加入錐形瓶。 (2) 把適當的酸鹼指示劑加入錐形瓶。 (3) 把酸 (或鹼) 注入滴定管，並記錄滴定 管的起始讀數。 (4) 把滴定管內的酸 (或鹼) 加入錐形瓶內 的鹼 (或酸)，直至指示劑的顏色改變 為止。接近滴定終點時，把滴定管內 的溶液逐滴加入錐形瓶。 (5) 記錄滴定管的最終讀數。然後，重複 滴定數次。 187 IV 酸和鹽基 教學資料 本章摘要 本章摘要 進度檢查 研習本章後，你應能： 寫出容量分析、滴定和標準溶液的意思 描述及示範怎樣透過將固體溶解或將已知濃度的溶液稀釋來製備指定濃度的溶液 計算所製備溶液的濃度 描述及示範進行酸鹼滴定的技巧 應用溶液濃度的概念和利用酸鹼滴定的結果解決化學計量問題 利用所提供的資料，解決涉及返滴定的問題 撰寫實驗報告將容量分析實驗的步驟和結果表達出來 重要詞彙 e-辭典 (第19章適用) 1. 容量分析 volumetric analysis 頁數 151 6. 終點 end point 頁數 164 2. 滴定 titration 151 7. 滴定曲線 titration curve 166 3. 標準溶液 standard solution 151 8. 直接滴定 direct titration 180 4. 基本標準 primary standard 152 9. 返滴定 back titration 180 5. 當量點 equivalence point 164 10. 實驗報告 laboratory report 183 重要方程式 1. 物質的摩爾數 (mol) = 物質的質量 (g) –1 (第19.7節，第170頁) 物質的摩爾質量 (g mol ) –3 3 2. 物質的摩爾數 (mol) = 溶液的摩爾濃度 (mol dm ) × 溶液的體積 (dm ) (第19.7節，第170頁) 3. 樣本中某物質的質量百分比 (%) = 188 物質的質量 (g) 樣本的質量 (g) × 100% (第19.7節，第178頁) 涉及酸和鹼的容量分析 19 重要概念 19.1 標準溶液和基本標準 容量分析是一個常用來測定樣本中某物質的量 (或濃度) 的方法。 2. 滴定是用來測定樣本溶液的濃度的容量分析技巧。 3. 標準溶液是指已知準確濃度的溶液。 4. 製備標準溶液所需的常用儀器包括稱量瓶、電子天平、容量瓶、移液管、移液管 膠泵和燒杯。 5. 基本標準是可直接用來製備標準溶液的物質。 本章摘要 1. 19.2 把基本標準溶於水中以製備標準溶液 6. 要製備標準溶液，我們可把已知質量的基本標準溶於蒸餾水 (或去離子水) 中，然 3 後把溶液在容量瓶內製備成某特定的體積 (例如250.0 cm )。 19.3 稀釋已知濃度的溶液以製備標準溶液 7. 我們可把已知濃度的溶液稀釋至某特定體積，以製備標準溶液。 19.4 酸鹼滴定 8. 進行滴定的常用儀器包括滴定管、移液管、移液管膠泵、錐形瓶、白瓷磚、支架 和夾。 9. 當量點是酸和鹼剛好完全反應的一刻。 10. 終點是指示劑出現明顯顔色變化的一刻。 11. 我們可利用適當的酸鹼指示劑來檢測滴定的終點。第164頁的表19.4總括了怎樣為 不同種類的酸鹼滴定選用指示劑。 19.5 監測酸鹼滴定的pH變化 12. 酸鹼滴定的當量點可透過監測混合物的pH變化來找出。 19.6 監測酸鹼滴定的温度變化 13. 酸鹼滴定的當量點可透過監測混合物的温度變化來找出。 189 IV 酸和鹽基 19.7 容量分析的計算 14. 本章摘要 我們可應用溶液濃度的概念和利用酸鹼滴定的結果來解決下列各項有關化學計量 的問題： (a) 標定 (b) 酸的鹽基度 (c) 物質的摩爾質量 (d) 某元素的相對原子質量 (e) 結晶水的數目 (f) 樣本中某物質的質量百分比 19.8 返滴定 15. 在下列情況下，需進行返滴定： • 要分析的物質不溶於水 • 要分析的物質和使用的試劑之間的反應非常緩慢 19.9 撰寫容量分析的實驗報告 190 16. 實驗報告可表達涉及容量分析實驗的步驟和結果。 17. 正規的實驗報告應包括以下各部分： (a) 標題 (b) 目的 (c) 儀器及化學品 (d) 步驟 (e) 結果及觀察 (f) 分析及計算 (如適用) (g) 結論及檢討 涉及酸和鹼的容量分析 教學資料 所有答案 19 概念圖 利用以下列出的詞彙，完成以下概念圖。 • (a) • 指䠓瀌⦉〵 • 䏸幹䠓㗸䏍幹捞 • 㥟⋒亯䠓䢇┮ⳟ幹捞 • 仟㠅㷃䠓㜇䡽 • 㮲㢻ᾼ㥟䏸幹䠓幹捞䠍 㢘孲㸉 ⒥ⴇ宗捞 䠓⛞槛 ᤶḪፍᚯ • 䯀捞䚅 • 梊ⳟ⪸。 • !(b) • !(c) • 䮊㽁䴰匯㺄 • 䠌䚆䩩 • (d) • 撟ヱ䚅 ⊏⟷ !!⎕㵣 媌∨ (e) 本章摘要 酸鹼指示劑、滴定管、已知摩爾濃度、pH、移液管、基本標準、標準溶液、標定、温 度、容量瓶 䂃 ℚⳟ 㝈㹤 指瀋䂃 (g) 䁅孲⾁䥴幹捞䠓 䮏捚!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! (f) 䠓䅒䁅㽁 㰱㾻仑灭 ℎ䚷 㾻䜅捞灭 (h) 捞〵㾆▗䏸䠓! (i) !!!!!!!!!!!!崙⒥ 捞〵㾆▗䏸䠓! (j) !!!!!!!!!!!崙⒥ 191 IV 酸和鹽基 所有答案 教學資料 本章練習 A. 填充題 5. 第19.1節 1. 我們可使用適當的指示劑來檢測滴定的 ，所選用的指示劑取決於所 是可直接用來製備標準溶液 涉及的酸和鹼的 的物質。 。 (a) 涉 及 強 酸 和 強 鹼 的 滴 定 中 ， 通 常 使 用 第19.3節 或 本章練習 2. 是指已知準確濃度的 。 (b) 涉 及 強 酸 和 弱 鹼 的 滴 定 可 使 用 溶 液 。 要 製 備 該 溶 液 ， 我 們 可 把 作為指示劑。 溶於蒸餾水中，或把 (c) 涉 及 弱 酸 和 強 鹼 的 滴 定 可 使 用 濃度的溶液稀釋。 作為指示劑。 第19.4節 3. 容量分析中，儀器 (例如 和 ) 應先以 清 第19.6節 6. 或 温 度 變 化 ， 以 測 定 酸 鹼 滴 定 的 洗，然後再以將要盛載或移送的溶液來清洗， 但 只需用 4. 和 我們可監測滴定過程中反應混合物的pH 。 則 清洗便可。 是酸和鹼剛好完全反應的一 刻。 B. 基礎訓練題 第19.2節 7. 3 把14.3 g的水合碳酸鈉 (Na 2CO 3․10H 2O(s)) 溶於蒸餾水中，以製備250.0 cm 的溶液。計算所製備 碳酸鈉溶液的摩爾濃度。 (相對原子質量：H = 1.0、C = 12.0、O = 16.0、Na = 23.0) 第19.3節 8. 3 若以2.0 M氫氯酸來製備250.0 cm 的0.15 M氫氯酸，計算所需2.0 M氫氯酸的體積。 第19.7節 9. 3 3 在一滴定實驗中，22.0 cm 的氫氯酸與25.0 cm 的0.10 M氫氧化鈉溶液完全反應。計算該氫氯酸的 摩爾濃度。 3 3 10. 把3.78 g的草酸晶體 ((COOH) 2․2H 2O) 溶於蒸餾水中，以製備250.0 cm 的溶液。25.0 cm 的該溶 3 液需要15.00 cm 的氫氧化鉀溶液來完全中和。計算該氫氧化鉀溶液的摩爾濃度。 (相對原子質量：H = 1.0、C = 12.0、O = 16.0) 192 涉及酸和鹼的容量分析 所有答案 3 19 3 11. 把1.89 g的固態酸 (相對分子質量是126.0) 溶於蒸餾水中，以製備250.0 cm 的溶液。25.0 cm 的該 3 溶液需要15.0 cm 的0.200 M氫氧化鈉溶液來完全中和。計算該酸的鹽基度。 3 3 12. 把1.682 g的金屬碳酸氫鹽 (MHCO 3) 溶於蒸餾水中，以製備100.0 cm 的溶液。25.0 cm 的該溶液 3 需要10.50 cm 的0.20 M硫酸來完全反應。計算M的相對原子質量。 (相對原子質量：H = 1.0、C = 12.0、O = 16.0) 13. 把5.25 g的水合三元酸 (H 3A․nH 2O) (在無水狀態下，酸的相對分子質量為192.0) 溶於蒸餾水中， 3 3 3 以製備500.0 cm 的溶液。25.0 cm 的該溶液需要18.75 cm 的0.200 M氫氧化鈉溶液來完全中和。 計算n的值。 (相對原子質量：H = 1.0、C = 12.0、O = 16.0、Na = 23.0) 本章練習 14. 把3.06 g的水合碳酸鈉 (Na 2 CO 3 ․10H 2 O) 和氯化鈉的固態混合物溶於蒸餾水中，所得的溶液需要 3 20.00 cm 的0.5 M硫酸來完全反應。計算混合物中水合碳酸鈉的質量百分比。 3 15. 把50.0 cm 的0.50 M硝酸加入1.28 g的碳酸鈣樣本 (含有砂粒為唯一的雜質)，當中過量的酸需要 3 20.0 cm 的0.40 M氫氧化鈉溶液來完全反應。計算樣本中碳酸鈣的質量百分比。 (相對原子質量：C = 12.0、O = 16.0、Ca = 40.1) C. 多項選擇題 第19.2節 第19.4節 3 16. 從無水碳酸鈉製備250.0 cm 的1.0 M碳酸鈉 溶液需要使用下列哪些儀器？ 3 (1) 25.0 cm 移液管 3 (2) 250.0 cm 容量瓶 (3) 電子天平 A. B. C. D. 只有(1)和(2) 只有(1)和(3) 只有(2)和(3) (1)、(2)和(3) 3 18. 下 列 哪 種 儀 器 可 用 來 轉 移 2 8 . 7 0 c m 的 溶 液？ A. B. C. D. 量筒 滴定管 移液管 錐形瓶 第19.3節 3 17. 把10.0 cm 的0.80 M碳酸鈉溶液稀釋至250.0 3 cm ，所得的碳酸鈉溶液的濃度是多少？ A. B. C. D. 0.016 M 0.032 M 0.040 M 0.064 M 193 IV 酸和鹽基 所有答案 3 第19.7節 指示：第19和20題與以下滴定實驗有關。 3 某學生用未知摩爾濃度的氫氯酸滴定25.0 cm 的 0.1 M氫氧化鈉溶液，並記錄滴定混合物的温度變 化。下圖顯示這實驗的結果。 温度 / ° C 3 21. 25.0 cm 的三元酸 (H 3 A) 需要21.35 cm 的 0.5 M KOH(aq)來完全中和，該酸的濃度是 多少？ A. B. C. D. 0.14 M 0.28 M 0.43 M 1.28 M 3 本章練習 22. 某酸溶液的濃度是2.0 M。25.0 cm 的該酸溶 3 液需要40.00 cm 的2.5 M氫氧化鈉溶液來完 全中和，該酸的鹽基度是多少？ A. B. C. D. 1 2 3 4 3 所加入酸的體積 / cm 3 19. 要與氫氧化鈉溶液完全中和，所需氫氯酸的體 積是多少？ A. B. C. D. 3 15.00 cm 3 16.00 cm 3 18.00 cm 3 20.00 cm 20. 氫氯酸的摩爾濃度是多少？ A. B. C. D. 194 0.125 M 0.139 M 0.156 M 0.167 M 23. 把 0 . 1 0 8 g 的 三 元 酸 溶 於 2 5 . 0 c m 的 蒸 餾 3 水中，該溶液需要27.60 cm 的0.12 M NaOH(aq)來完全中和，該酸的摩爾質量是多 少？ A. B. C. D. –1 77.8 g mol –1 97.8 g mol –1 106.0 g mol –1 144.0 g mol 19 涉及酸和鹼的容量分析 教學資料 所有答案 應試練習 A. 多項選擇題 3. 第19.3節 1. 下圖顯示一常見的玻璃儀器： 刻度 3 A. B. C. D. 球管 –3 3 把20 cm 的0.10 mol dm 氫氯酸加進10 cm –3 的0.10 mol dm 氫氧化鈉溶液時，所得溶液 的pH是多少？ 1.00 1.18 1.30 1.48 (OCR A Level Chemistry A 2020 Nov H432/01 Q11) 第19.7節 指示：第4和5題與以下滴定實驗有關。 3 (1) 當注入酸時，須用手握緊球管。 3 (2) 使 用 這 儀 器 可 準 確 地 轉 移 2 0 . 0 0 c m 的 酸。 (3) 須先以蒸餾水清洗這儀器，繼而隨即把酸 轉移。 A. B. C. D. 只有(1)和(2) 只有(1)和(3) 只有(2)和(3) (1)、(2)和(3) 4. A. B. C. D. 5. 第19.4節 3 把下列哪種 溶液加入20.0 cm 的0.5 M硫酸 時，會得出pH為7的溶液？ A. B. C. D. 3 20.0 cm 的0.5 M氫氧化鉀溶液 3 10.0 cm 的0.5 M氫氧化鉀溶液 3 20.0 cm 的1.0 M氫氧化鉀溶液 3 40.0 cm 的1.0 M氫氧化鉀溶液 6. –3 0.132 mol dm –3 0.227 mol dm –3 0.264 mol dm –3 0.454 mol dm 然而，實驗結果顯示平均滴定值大於預期。下 列哪項是可能的原因？ A. B. C. D. (HKDSE 2019 卷一甲部 第21題) 2. 該氫氯酸的濃度是多少？ 應試練習 下列哪些有關使用這儀器轉移酸的陳述不正 確？ 把數個25.0 cm 等分的0.245 M氫氧化鈉溶液與氫 氯酸進行滴定，並以甲基橙作為指示劑，以測定該 3 氫氯酸的濃度。平均滴定值是13.49 cm 。 只用蒸餾水沖洗移液管 用蒸餾水沖洗滴定管後，再用氫氯酸沖洗 用氫氧化鈉溶液沖洗錐形瓶 利用漏斗把酸注入滴定管後，沒有移走滴 定管頂部的漏斗 3 要與40.00 cm 的0.20 M碳酸鈉溶液完全反 應，所需0.25 M硫酸的體積是多少？ A. B. C. D. 0.25 × 40.00 3 cm 0.2 0.25 × 40.00 × 2 3 cm 0.2 0.20 × 40.00 3 cm 0.25 0.20 × 40.00 3 cm 0.25 × 2 195 IV 酸和鹽基 所有答案 7. 某金屬碳酸鹽的化學式是X 2 CO 3 ，0 . 5 3 g 的 3 3 該 碳 酸 鹽 的 5 0 . 0 c m 溶 液 需 要 25.00 cm 的 0.2 M硫酸來完全反應。金屬X的相對原子質 量是多少？ (相對原子質量：C = 12.0、O = 16.0) A. B. C. D. 8. 6.9 23.0 46.0 106.0 把1.46 g的水合碳酸鈉 (Na 2 CO 3 ․nH 2 O) 溶 3 於蒸餾水中，以製備250.0 cm 的溶液。 3 3 25.0 cm 的該溶液需要23.50 cm 的0.10 M氫 氯酸來完全反應，該水合碳酸鈉中每個式單位 含有多少個結晶水？ (相對原子質量：H = 1.0、C = 12.0、O = 16.0、Na = 23.0) 應試練習 A. B. C. D. 1 2 5 10 第19.8節 指示：第9和10題與以下滴定實驗有關。 3 把50.0 cm 的1.00 M氫氯酸加入3.85 g被研磨成粉 末的蛋殼，以測定該蛋殼中碳酸鈣的質量百分比。 反應完結時，把所得的溶液與0.500 M氫氧化鈉溶 3 液進行滴定，中和過量的酸需要22.65 cm 的氫氧 化鈉溶液。(假設該蛋殼中的雜質不與氫氯酸或氫 氧化鈉反應。) 9. 下列哪些指示劑適用於以上的滴定？ (1) 石蕊溶液 (2) 甲基橙 (3) 酚酞 A. B. C. D. 只有(1)和(2) 只有(1)和(3) 只有(2)和(3) (1)、(2)和(3) 10. 該蛋殼中碳酸鈣的質量百分比是多少？ (相對原子質量：C = 12.0、O = 16.0、Ca = 40.1) A. B. C. D. 25.1% 49.6% 50.3% 99.4% B. 結構題 第19.7節 3 11. 某學生進行一實驗，以測定強酸X的鹽基度。該學生把0.25 M酸X溶液稀釋10倍，然後用25.0 cm 的 3 0.05 M氫氧化鈉溶液滴定已稀釋的X，並以甲基橙作為指示劑。平均滴定值是24.70 cm 。 196 (a) 概述怎樣在實驗室內把0.25 M酸X溶液稀釋10倍。 (2分) (b) 寫出到達滴定終點時的顏色變化。 (1分) (c) 推定酸X的鹽基度。 (2分) (d) 建議另一個不使用指示劑都能測定滴定的當量點的方法。 (2分) 涉及酸和鹼的容量分析 19 12. 高氯酸銨 (NH 4ClO 4) 是高氯酸的一種鹽，它可用作火箭燃料。 (a) 建議一種可用來與高氯酸反應以製備高氯酸銨的鹼。寫出所涉及反應的化學方程式。 (2分) 3 (b) 高氯酸是一種強酸。在製備高氯酸銨的實驗中，把你在(a)部所建議的25.0 cm 的鹼與0.65 M高 3 氯酸進行滴定，並使用適合的指示劑。實驗結果顯示需要26.90 cm 的高氯酸來達致滴定終點。 (i) 建議一種適合用於這滴定的指示劑。 (ii) 計算用於這滴定的鹼的摩爾濃度。 (3分) (c) 重複以上滴定，但不加入指示劑。加入相同體積的高氯酸後，把反應混合物加熱至飽和。然後 讓所得的混合物冷卻至室温。經過適當的過濾和弄乾後，從混合物中可得出0.91 g的晶體。 (i) 計算高氯酸銨的理論產量。 (ii) 比較反應的實際產量和理論產量，並提出一個可能的原因，以解釋兩者的差異。 (3分) (相對原子質量：H = 1.0、N = 14.0、O = 16.0、Cl = 35.5) (a) 寫出X的名稱。 (1分) (1分) (b) 寫出在滴定終點的顏色變化。 2– 應試練習 13. 進行了一實驗，測定在一個水合四硼酸鈉 (Na 2B 4O 7․nH 2O) 樣本中結晶水的數目(n)。於儀器X中以 3 大約50 cm 的去離子水把0.452 g的該樣本完全溶解。所得的溶液呈鹼性，隨即在X內以0.125 M 3 HCl(aq)來滴定，並用甲基橙作指示劑。需用18.98 cm 的該酸來達到終點。 + (c) 已知在滴定時的反應，B 4O 7 (aq)對H (aq)的摩爾比為1：2。計算結晶水的數目 (n)。 (相對原子質量：H = 1.0、B = 10.8、O = 16.0、Na = 23.0) (3分) (d) 已知水合四硼酸鈉可用來配成標準溶液。 (i) 「標準溶液」一詞是甚麼意思？ (ii) 提出標準溶液的一項用途。 (2分) (HKDSE 2018 卷一乙部 第7題) 14. 假設你是香港食物安全中心的化驗師，你現需測定某乾果中二氧化硫的含量，所用的方法如下： 階段1：稱量25.0 g的乾果樣本，並把樣本切成小塊。 3 階段2：把切碎的樣本與200 cm 的乙醇–水的混合物回流加熱，以釋放樣本中所有的二氧化硫。 3 階段3： 利用氮氣把反應釋出的二氧化硫吹進錐形瓶，該錐形瓶盛有30 cm 的3%過氧化氫溶液。過 氧化氫會把所有二氧化硫轉化成硫酸。 階段4：用0.010 M氫氧化鈉溶液滴定所生成的硫酸，並以甲基紅作為指示劑。 197 IV 酸和鹽基 下圖顯示階段2和階段3所用的裝置。 接頭 出水 入水 吹入氮氣 3 200 cm 乙醇–水 的混合物 3 30 cm 的3% 過氧化氫溶液 25.0 g的乾 果樣本 加熱 滴定結果： 應試練習 1 2 3 4 滴定管的最終讀數 / cm 3 26.45 32.65 38.90 45.20 滴定管的起始讀數 / cm 3 20.00 26.45 32.65 38.90 (a) 寫出下列反應的化學方程式： (i) 二氧化硫與過氧化氫 (H 2O 2) 溶液反應並生成硫酸 (ii) 硫酸與氫氧化鈉溶液的反應 (2分) (2分) (b) 根據滴定結果，計算乾果樣本中二氧化硫的摩爾數。 –1 (c) 根據本港法例，乾貨中二氧化硫的含量不應超過100 mg kg 。參照計算結果，說明上述乾果有 否超出這上限。 (2分) (相對原子質量：O = 16.0、S = 32.1) 第19.8節 15. 某學生進行一實驗，以測定只含有氯化鈣雜質的石灰石樣本中碳酸鈣的質量百分比。該實驗的步驟 如下： 步驟1：稱量1.28 g的樣本。 3 步驟2：把已稱量的樣本溶於50.0 cm 的0.50 M硝酸。 步驟3： 用0.40 M氫氧化鈉溶液滴定含有未反應的硝酸的所得混合物，並以酚酞作為指示劑，達致 3 終點時，用了20.00 cm 的氫氧化鈉溶液。 (a) 寫出在步驟2的反應的化學方程式。 (1分) (b) 寫出在步驟3到達滴定終點時的顏色變化。 (1分) (c) 計算 (i) 未反應的硝酸的摩爾數 (根據步驟3的結果)。 (ii) 該石灰石樣本中碳酸鈣的摩爾數。 (iii) 該石灰石樣本中碳酸鈣的質量百分比。 (3分) 198 (相對原子質量：C = 12.0、O = 16.0、Ca = 40.1) 涉及酸和鹼的容量分析 19 16. 鐵銹是水合氧化鐵(III)，它的化學式是Fe 2 O 3 ․nH 2 O。為了測定某鐵銹中水合氧化鐵(III) 的每個式 3 單位所含結晶水的數目，某學生把40.0 cm 的1.50 M氫氯酸加入1.89 g的鐵銹樣本。反應完成後， 3 用0.50 M氫氧化鈉溶液滴定所得的溶液。達致完全反應時，用了35.16 cm 的氫氧化鈉溶液。 (a) 寫出水合氧化鐵(III) 與氫氯酸反應的化學方程式。 (1分) (b) 計算與該鐵銹樣本中的水合氧化鐵(III) 反應的氫氯酸的摩爾數 (準確至三位有效數字)。 (2分) (c) 計算該鐵銹中水合氧化鐵(III) 的每個式單位所含結晶水的數目。 (2分) (d) 提出為甚麼不同鐵銹樣本中，水合氧化鐵(III) 的每個式單位所含結晶水的數目會有所不同。 (1分) (相對原子質量：H = 1.0、O = 16.0、Fe = 55.8) 第19.9節 17. 某學生建議一個實驗，以測定某通渠劑中氫氧化鈉的濃度。這實驗分為兩部分： (A) 把某體積的通渠劑稀釋10倍 (B) 把已稀釋的樣本與標準氫氯酸進行滴定 該學生所建議的實驗包括以下步驟： 應試練習 A. 把某體積的通渠劑稀釋10倍 3 3 (1) 利用已清洗的移液管，把25.0 cm 的通渠劑轉移至250.0 cm 容量瓶。 (2) 把蒸餾水加入容量瓶，直至瓶子全滿。蓋上瓶塞，把容量瓶倒置數次。 B. 把已稀釋的樣本與標準氫氯酸進行滴定 (3) 用蒸餾水沖洗滴定管，然後把標準氫氯酸注入滴定管，並確保滴定管的噴嘴充滿酸。 3 3 (4) 利用已清洗的移液管，把25.0 cm 已稀釋的樣本轉移至一個乾淨的250 cm 燒杯，並加入 數滴甲基橙指示劑。 (5) 記錄滴定管的起始讀數，把酸緩慢地加入燒杯，直至混合物剛好由黃色轉為橙色。 (6) 記錄滴定管的最終讀數，計算到達終點時所加入酸的體積。 指出上述步驟的三項錯處，並建議改正的方法。 (3分) 199 IV 酸和鹽基 所有答案 教學資料 課題練習 A. 多項選擇題 1. 2. 把碳酸銅(II) 粉末加入盛有稀硫酸的試管時， 會觀察到下列哪些變化？ A. B. C. D. A. B. C. D. 只有(1)和(2) 只有(1)和(3) 只有(2)和(3) (1)、(2)和(3) 下列哪項陳述有關熟石灰的陳述不正確？ 6. 課題練習 只有(1) 只有(2) 只有(1)和(3) 只有(2)和(3) 下列有關把氫氧化鈉溶液稀釋的陳述，哪項或 哪些不正確？ A. B. C. D. 只有(1) 只有(2) 只有(1)和(3) 只有(2)和(3) 下列有關醋的陳述，何者正確？ A. B. C. D. 下列哪項或哪些有關鹼的陳述正確？ A. B. C. D. 只有(1) 只有(2) 只有(1)和(3) 只有(2)和(3) (1) 在醋中生成氫離子的過程是可逆的。 (2) 當糖加入醋時發生中和作用。 (3) 廚房所用的醋的pH大概是1。 它是氫氧化鈉。 它微溶於水。 它在焰色試驗中產生磚紅色火焰。 把稀氫氯酸加入熟石灰時，釋出無色氣 泡。 (1) 溶液的pH下降。 (2) 溶液中氫氧離子的摩爾數減少。 (3) 氫氧化鈉溶液的離解百分比下降。 200 3 (1) 25.0 cm 的0.5 M氯化鈉溶液 3 (2) 25.0 cm 的0.5 M氫氯酸 3 (3) 25.0 cm 的0.5 M乙酸 (1) 鹼必定含有金屬離子。 (2) 鹼令濕潤的紅色石蕊試紙變為藍色。 (3) 鹼溶於水時，產生氫氧離子。 4. 3 把下列哪種或哪些溶液加入25.0 cm 的 0.5 M氫氯酸時會改變酸的pH？ (1) 碳酸銅(II) 粉末溶解。 (2) 有無色氣泡釋出。 (3) 溶液變為藍色。 A. B. C. D. 3. 5. 只有(1) 只有(2) 只有(1)和(3) 只有(2)和(3) (HKDSE 2016 卷一甲部 第18題) 7. 把不同體積的1.0 M氫氧化鈉溶液與1.0 M氫 氯酸在發泡膠杯內混合，下列哪個組合會產生 最大的温度升幅？ 1.0 M NaOH(aq) 的體積 / cm A. B. C. D. 20.0 40.0 60.0 80.0 3 1.0 M HCl(aq) 的體積 / cm 100.0 80.0 60.0 40.0 3 酸和鹽基 所有答案 8. 下列何者可分辨AgNO 3(aq)樣本和NaNO 3(aq) 樣本？ A. B. A. B. C. D. C. D. 13. 除了移液管外，把10.0 cm 的1.0 M碳酸鈉溶 液稀釋10倍還必須使用下列哪種儀器？ A. B. C. D. 在一實驗中，把過量的硝酸鉛(II) 溶液加入 3 20.0 cm 的0.1 M硫酸鈉溶液，以製備硫酸鉛 (II)。下列哪項是所得硫酸鉛(II) 的理論質量？ (相對原子質量：O = 16.0、S = 32.1、Pb = 207.2) A. B. C. D. 0.607 g 1.213 g 2.426 g 3.640 g + (1) 1摩爾的該酸提供3摩爾的H (aq)離子。 (2) 該酸的濃度是KOH(aq)的三倍。 (3) 該酸是一個強酸。 3 只有(1) 只有(2) 只有(1)和(3) 只有(2)和(3) (HKCEE 2008 卷二 第45題) 課題練習 0.33 M 0.50 M 0.75 M 1.50 M A. B. C. D. 15. 考慮下列W、X、Y和Z等溶液： (HKDSE 2019 卷一甲部 第5題) 3 11. 磷酸鈣是不溶於水的。當100.0 cm 的0.30 –3 3 mol dm CaCl 2(aq)與300.0 cm 的0.10 mol –3 dm Na 3 PO 4 (aq)混合時，所得磷酸鈣的理論 摩爾數是多少？ (相對原子質量：O = 16.0、Na = 23.0、P = 31.0、Cl = 35.5、Ca = 40.1) A. B. C. D. 容量瓶 錐形瓶 滴定管 量筒 14. 某實驗中，一個含3摩爾的KOH的溶液與另一 個含1摩爾的某個酸的溶液反應以達致完全中 和。下列的推論，何者正確？ 10. 把25.00 cm 的0.50 M硝酸鉛(II) 溶液與50.00 3 cm 的1.00 M氯化鈉溶液混合，混合時生成不 – 溶的氯化鉛(II)。混合物中Cl (aq)的濃度是多 少？ A. B. C. D. 把氫氯酸加入氫氧化鉛(II)。 把蒸餾水加入氫氧化鉛(II)，然後加入氫 氯酸。 把氯化鈉溶液加入氫氧化鉛(II)。 把硝酸加入氫氧化鉛(II)，然後加入氯化 鈉溶液。 3 (HKDSE 2017 卷一甲部 第21題) 9. 12. 下列哪個是從氫氧化鉛(II) 製備氯化鉛(II) 的 最佳方法？ (1) 把Cu(NO 3) 2(aq)加進各樣本 (2) 把HCl(aq)加進各樣本 (3) 把KOH(aq)加進各樣本 只有(1)和(2) 只有(1)和(3) 只有(2)和(3) (1)、(2)和(3) IV 100 cm 的0.20 M HNO 3(aq) X 50 cm 的0.20 M HCl(aq) Y 100 cm 的0.20 M CH 3CO 2H(aq) Z 50 cm 的0.10 M NaOH(aq) 3 3 3 下列哪陳述正確？ A. B. C. D. 0.010 0.015 0.020 0.030 (HKDSE 2017 卷一甲部 第10題) 3 W Y的pH等於–log 0.2。 把W和Z混合後得出一中性溶液。 W和X的混合物的pH較W的為低。 W和X的混合物的pH較X和Y的混合物的 為低。 (HKDSE 2018 卷一甲部 第11題) 201 IV 酸和鹽基 所有答案 判斷理由題 第一敍述句 第二敍述句 16. 所有酸性氣體能與 CaO(s)反應只生成鹽 和水。 所有酸性氣體含有氫 作爲其中一個組成原 子。 (HKDSE 2014 卷一甲部 第24題) 17. 下列哪個反應途徑可用來從氯化鎂製備硫酸鎂？ A. MgCl 2(aq) B. MgCl 2(aq) C. D. MgCl 2(aq) MgCl 2(aq) H 2SO 4(aq) MgSO 4(aq) Na 2SO 4(aq) NaOH(aq) MgSO 4(aq) Mg(OH) 2(s) Na 2CO 3(aq) MgCO 3(s) H 2SO 4(aq) Na 2SO 4(aq) MgSO 4(aq) MgSO 4(aq) 18. 考慮下列各述句並選出最佳的答案： 課題練習 第一述句 第二述句 要完全中和1摩爾的 HCl(aq)，所需 NH 3(aq)的摩爾數較所 需KOH(aq)的摩爾數 為多。 NH 3(aq)是一個較 KOH(aq)弱的鹼。 A. B. C. D. 兩述句均正確，而第二述句為第一述句的 合理解釋。 兩述句均正確，但第二述句並非第一述句 的合理解釋。 第一述句錯誤，但第二述句正確。 兩述句均錯誤。 (HKDSE 2018 卷一甲部 第24題) B. 結構題 19. 氨基磺酸可在洗潔粉找到，可用來除去水垢 (主要含有碳酸鈣) 和鐵銹。 (a) 氨基磺酸中氫、氮、硫和氧的質量百分比分別是3.1%、14.4%、33.1%和49.4%。計算氨基磺 酸的實驗式。 (2分) (b) 已知氨基磺酸的相對分子質量是97.1，推定它的分子式。 3 (1分) (c) 某家庭主婦把5.00 g的洗潔粉溶於200 cm 水中。若該洗潔粉中氨基磺酸的質量百分比是14.5%， 計算所製備溶液的摩爾濃度。 (2分) (相對原子質量：H = 1.0、N = 14.0、O = 16.0、S = 32.1) 202 酸和鹽基 IV 20. 固體酞酸氫鉀可用來製備標準溶液，其結構顯示如下： (a) 你獲提供1.12 g的固體酞酸氫鉀。 (i) 3 簡述在實驗室中如何製備一個含有1.12 g的酞酸氫鉀的250.0 cm 的標準溶液。 (ii) 計算在(i)所得的標準溶液的摩爾濃度。 (式量：酞酸氫鉀 = 204.1) (4分) (b) 在室內條件下，一個0.060 M的酞酸氫鉀溶液的pH是3.30。根據這項資料及適當的計算，評論 (2分) 在酞酸氫鉀的 – COOH基團是否完全電離。 (HKDSE 2019 卷一乙部 第4題) 21. HX是一元酸。下表顯示三種不同濃度的HX的溶液 (P、Q和R) 的濃度和所量度的pH。 –3 溶液 酸的濃度 / mol dm pH P x 0.92 Q 0.1x 1.92 R 0.01x 2.92 (2分) (b) 求出x的值。 (1分) (c) 概述怎樣在學校實驗室內從溶液P製備成溶液Q。 (2分) 課題練習 (a) 根據以上資料，推定HX是否強酸。 22. 人被螞蟻螫時，會感到發癢，原因是螞蟻在人的皮膚上注入一些甲酸。甲酸 (HCOOH) 是一種弱的 一元酸。 (1分) (a) 「一元酸」一詞是甚麼意思？ (b) 有些人會在皮膚塗上發粉 (主要含有碳酸氫鈉) 溶液來治療蟻螫。 (i) 輔以一離子方程式，解釋為甚麼發粉溶液可用來治療蟻螫。 (ii) 若螞蟻螫人時注入1.5 × 10 –4 mol的甲酸，計算要完全中和甲酸所需的碳酸氫鈉的質量。 (iii) 提出為甚麼不使用氫氧化鈉溶液來治療蟻螫。 (5分) (相對原子質量：H = 1.0、C = 12.0、O = 16.0、Na = 23.0) 203 IV 酸和鹽基 23. 檸檬酸是一種弱的三元酸，可在柑橘類水果中找到。我們可進行微型滴定，以測定某檸檬汁中檸檬 酸的濃度。下圖顯示滴定所用的裝置。 針筒 0.2 M氫氧化鈉溶液 接頭 3 2.00 cm 移液管 3 5.0 cm 檸檬汁 (a) 「弱酸」一詞是甚麼意思？ (1分) (b) 寫出這滴定所涉及反應的化學方程式。 (1分) (提示：可用H 3A來表示檸檬酸的化學式。) 3 (c) 反應需要1.30 cm 的0.2 M氫氧化鈉溶液來達致滴定終點。計算該檸檬汁中檸檬酸的濃度 (以 –3 g dm 為單位)。 –1 (檸檬酸的摩爾質量 = 192.0 g mol ) (2分) 課題練習 (d) 寫出在(c)部的計算的一項假設。 (1分) (e) 寫出利用微型滴定來進行分析的一項優點。 (1分) 24. 某學生進行以下實驗，以測定某牌子的醋中乙酸的濃度。 3 3 3 以蒸餾水把10.0 cm 的醋稀釋至250.0 cm 。提取25.0 cm 經稀釋的醋溶液，然後用0.050 M氫 氧化鈉溶液滴定它，並使用適當的指示劑。下表顯示滴定的結果。 1 2 3 4 滴定管的最終讀數 / cm 3 23.50 26.10 27.40 25.10 滴定管的起始讀數 / cm 3 0.00 3.60 5.00 2.50 (a) 提出在滴定前把醋稀釋的一個原因。 (1分) (b) 建議一種適合用於以上滴定的指示劑，並寫出在終點時的顏色變化。 –3 (c) 計算這牌子的醋中乙酸的濃度 (以mol dm 為單位)。 (2分) (3分) (d) 提出為甚麼下列行為會令滴定結果變得不準確。 (i) 使用漏斗來把0.050 M氫氧化鈉溶液注入滴定管後，沒有移走漏斗。 (ii) 以蒸餾水沖洗錐形瓶後，再用經稀釋的醋沖洗。 (2分) 204 酸和鹽基 3 IV 3 25. 在一實驗中，逐次把5.00 cm 的稀硫酸從滴定管加入25.0 cm 的0.10 M氫氧化鋇溶液。每次加入稀 硫酸後，量度反應混合物的導電性。下圖顯示實驗的結果。 導 電 性 (電流 / mA) 所加入硫酸的體積 / cm 3 (a) 寫出把稀硫酸加入氫氧化鋇溶液時的預期觀察。 (1分) (b) 寫出所涉及反應的離子方程式。 (1分) (c) 解釋在下列階段的導電性變化： (i) 由A至B (2分) (d) 要完全中和氫氧化鋇溶液所需酸的體積是多少？ (1分) (e) 計算硫酸的摩爾濃度。 (2分) 課題練習 (ii) 由B至C 26. 蛋殼主要含有碳酸鈣及小量有機物質。透過下列步驟測定了一個蛋殼樣本中碳酸鈣的質量百分率： 步驟(1)：把樣本研磨成粉末。 3 3 步驟(2)： 把0.204 g的粉末放在一錐形瓶內，然後加入25.00 cm 的0.200 M HCl(aq)和5 cm 的乙 醇。 步驟(3)：把混合物加熱15分鐘。 步驟(4)：使用指示劑X，用0.102 M NaOH(aq)來滴定經冷卻後的混合物。 (a) 解釋在步驟(1)為甚麼要把該樣本研磨成粉末。 (1分) (b) 提出在步驟(2)為甚麼加入乙醇。 (1分) (c) 提出在步驟(3)為甚麼把混合物加熱15分鐘。 (1分) (d) 在步驟(4)的滴定終點，該混合物由無色變成淺粉紅色。寫出指示劑X的名稱。 (1分) 3 (e) 在步驟(4)需用16.85 cm 的NaOH(aq)來達到滴定終點。計算在這樣本中碳酸鈣的質量百分率。 (相對原子質量：C = 12.0、O = 16.0、Ca = 40.1) (3分) (HKDSE 2020 卷一乙部 第4題) 205 IV 酸和鹽基 27. 進行了一個實驗來推定金屬M的一個不溶於水的氯化物的實驗式。在室温下，將不同體積的0.50 –3 3 –3 mol dm M(NO 3) n(aq)加進六個各盛有50 cm 的0.36 mol dm HCl(aq)的燒杯內，把在各燒杯中 所得的MCl n (s)過濾、沖洗、弄乾和稱重。將所得到MCl n (s)的質量並對應所加入M(NO 3 ) n (aq)的體 積繪畫了下面的坐標圖。 MCl n(s) 的 質 量 /g 所加入M(NO 3) n(aq)的體積 / cm 3 (a) 提出為甚麼坐標圖中最後三點的MCl n(s)的質量是相同的。 (b) (i) (1分) 3 課題練習 在 上 面 的 坐 標 圖 草 繪 ， 推 定 可 與 50 c m 的 0. 36 m o l d m 藉 M(NO 3) n(aq)的體積。 M(NO 3) n(aq)的體積 = cm –3 HCl ( a q ) 完 全 反 應 的 3 (ii) 從而計算可與該HCl(aq)完全反應的M(NO 3) n(aq)的摩爾數。 (3分) (c) 通過計算，測定這M的氯化物的實驗式，並從而推斷M會是銀抑或鉛。 (3分) (HKDSE 2020 卷一乙部 第2題) 28. 以下列出測定一個氫氯酸樣本的濃度的步驟： 3 步驟(1)： 把2.750 g的無水碳酸鈉固體溶於去離子水，並調校至250.0 cm ，製備成一個0.1038 M標 準碳酸鈉溶液。 3 步驟(2)：將步驟(1)所得的25.0 cm 的標準溶液轉移至一個潔淨的錐形瓶，然後加入數滴甲基橙。 步驟(3)：把氫氯酸樣本置於滴定管。用這氫氯酸滴定錐形瓶中的標準溶液。 重複步驟(2)和步驟(3)幾次，下表列出各次滴定的結果： 206 試驗 1 2 3 4 滴定管的最終讀數 / cm 3 30.85 28.75 28.30 31.35 27.25 滴定管的起始讀數 / cm 3 2.00 1.50 1.00 3.00 0.00 酸和鹽基 (a) 描述在步驟(1)中，製備該標準碳酸鈉溶液的步驟。 (2分) (b) 寫出在滴定終點的顏色變化。 (1分) IV (1分) (c) 計算在滴定中所用氫氯酸的體積的合理平均值。 –3 (d) 計算在該樣本中氫氯酸的濃度 (以g dm 表示)。 (相對原子質量：H = 1.0、Cl = 35.5) (3分) (HKDSE 2021 卷一乙部 第7題) 如你未能作答上述問題，可重温相關章節。 問題 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 章節 14.2 14.2 14.6 16.2 16.2 18.1 18.2 18.5 18.7 18.7 18.7 18.8 19.3 19.7 19.7 14.3 18.8 19.7 問題 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 章節 15.2 19.2 19.3 19.7 19.7 19.7 19.7 19.8 19.7 19.7 課題練習 207 IV 酸和鹽基 所有答案 教學資料 綜合測驗 作答時間：40分鐘 總分：32分 指示 1. 甲部為多項選擇題；乙部為結構題。 2. 所有問題均須作答。你可把答案寫在單行紙上。 甲部 (11分 ) 1. 下列哪種物質溶於水時會與鎂金屬反應？ A. B. C. D. 2. D. 參照以下兩個實驗。 25.0 cm 的1.0 M HCl(aq) 50.0 cm 的1.0 M HCl(aq) 3 綜合測驗 0.1 mol的H 2SO 4 0.1 mol的NH 3 0.1 mol的KOH 0.1 mol的CH 3COOH A. B. 3 C. D. 3 溶液Q：50.0 cm 的0.1 M CH 3COOH 下列哪項有關這兩種溶液的陳述正確？ B. C. D. 208 3 3 25.0 cm 的1.0 M NaOH(aq) 假設所有溶液的起始温度都是25°C，下列哪 項有關以上兩個實驗的陳述正確？ 溶液P：50.0 cm 的0.1 M HCl 把酚酞加入兩種溶液，溶液P和溶液Q呈 現不同的顏色。 溶液P和溶液Q需要相同體積的0.1 M NaOH(aq)來完全中和。 溶液P和溶液Q具有相同的pH。 溶液P和溶液Q具有相同的導電性。 3 25.0 cm 的1.0 M NaOH(aq) (II) 考慮以下兩種溶液： A. 3 (I) [X(aq)]較[Y(aq)]高。 X是較Y強的酸。 + Y(aq)中的H (aq)離子濃度是X(aq)中的兩 倍。 + X(aq)中的H (aq)離子濃度較Y(aq)中的 高。 下列哪種物質的100.0 cm 水溶液的導電性最 高？ A. B. C. D. 4. 氨 氯化氫 氫氧化鈉 氯化鉀 若酸X和酸Y的pH分別是1.0和2.0，下列哪項 推論必定正確？ A. B. C. 3. 5. 6. 兩個實驗中的最大温度升幅相等。 實驗 I 中的最大温度升幅較實驗 II 中的 小。 兩個實驗所產生的熱量相等。 實驗 I 中所產生的熱量較實驗 II 中所產生 的小。 下列哪對水溶液混合時會生成沉澱？ (1) 硝酸鉛(II) 溶液和氨水 (2) 氯化鎂溶液和硝酸鈉溶液 (3) 硝酸鈣溶液和氫氧化鈉溶液 A. B. C. D. 只有(1) 只有(2) 只有(1)和(3) 只有(2)和(3) 酸和鹽基 所有答案 7. 下列哪個方法最適合用來製備氯化鉛(II)？ A. B. C. D. 8. 把鉛金屬加入濃氫氯酸 把氧化鉛(II) 加入稀氫氯酸 把硝酸鉛(II) 溶液加入氯化鈉溶液 把鉛金屬加入氯化銅(II) 溶液 3 計算製備250.0 cm 的0.1 M溶液所需的水合 硝酸鎳(II) (Ni(NO 3) 2․6H 2O) 的質量。 (相對原子質量：H = 1.0、N = 14.0、O = 16.0、Ni = 58.7) A. B. C. D. 9. 4.57 g 5.47 g 6.97 g 7.27 g 10. 把2.00 g的金屬碳酸氫鹽 (MHCO 3 ) 溶於水 3 中，以製備50.0 cm 的溶液。該溶液需要20.0 3 cm 的0.5 M硫酸來完全反應。M的相對原子 質量是多少？ (相對原子質量：H = 1.0、C = 12.0、O = 16.0) A. B. C. D. 23.0 39.0 85.5 132.9 11. 考慮下列各述句並選出最佳的答案： 第一述句 所有濃酸都是強酸。 要與2.71 g的氧化鐵(III) 完全反應，所需0.20 M 硫酸的體積是多少？ (相對原子質量：O = 16.0、Fe = 55.8) A. B. C. D. IV 3 85.0 cm 3 189 cm 3 255 cm 3 566 cm A. B. C. D. 第二述句 所有濃酸都侵蝕金 屬。 兩述句均正確，而第二述句為第一述句的 合理解釋。 兩述句均正確，但第二述句並非第一述句 的合理解釋。 第一述句錯誤，但第二述句正確。 兩述句均錯誤。 乙部 (21分 ) 12. 酒石酸是一種存於葡萄中的酸。酒石酸的結構如下所示： 綜合測驗 (a) 在以上結構，圈出所有可電離的氫原子。 (1分) (b) 酒石酸的鹽基度是多少？ (1分) (c) 把數滴水加入固態酒石酸和碳酸氫鈉粉末的混合物。 (i) 寫出其中一項可觀察變化。 (ii) 輔以一方程式，解釋(i)部所寫的可觀察變化。 (3分) 209 IV 酸和鹽基 13. 柏德現有一個牛奶樣本和一個檸檬汁樣本，他需要找出兩者的pH。 (1分) (a) 描述他可怎樣利用pH試紙來找出這些樣本的pH。 (b) 柏德找出檸檬汁和牛奶的pH分別約為2和6。 (i) 哪個樣本的酸度較高？ (ii) 與酸度較低的樣本相比，酸度較高的樣本中氫離子的濃度高出多少倍？ (2分) 14. 考慮從硝酸銅(II) 製備硫酸銅(II) 的過程： Cu(NO 3) 2(s) x y z CuSO 4(s) (a) 提出x、y和z分別可能是甚麼物質。 (3分) (b) 建議一個試驗，以顯示水溶液中是否含有銅(II) 離子。 (1分) 15. 很多廁所清潔劑都含有濃硫酸為有效成分。為了測定某廁所清潔劑中硫酸的濃度，某學生以蒸餾 3 3 水把5.0 cm 的該廁所清潔劑稀釋至1000.0 cm 。然後，用0.15 M氫氧化鈉溶液滴定數個體積為 3 25.0 cm 的已稀釋樣本，並以酚酞作為指示劑。達致滴定終點所需的氫氧化鈉溶液的平均體積是 3 28.00 cm 。 (a) 解釋為甚麼不直接把所提供的廁所清潔劑與氫氧化鈉溶液進行滴定。 (1分) (b) 寫出在滴定終點時的顏色變化。 (1分) (c) 建議一種用來完成以下步驟的儀器。 (i) 3 量度5.0 cm 的廁所清潔劑以進行稀釋 3 3 (ii) 把5.0 cm 的該廁所清潔劑製備成1000.0 cm 的樣本溶液 (2分) 3 3 (d) 簡略描述怎樣從5.0 cm 的該廁所清潔劑製備1000.0 cm 的樣本溶液。 3 (2分) –3 (e) 計算5.0 cm 的該廁所清潔劑中硫酸的濃度 (以mol dm 為單位)。 (3分) 綜合測驗 如你未能作答上述問題，可重温相關章節。 210 問題 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 章節 14.6 16.2 17.3 18.2 18.2 18.7 18.8 19.2 19.7 19.7 17.1 14.4 16.4 18.8 19.7 課題 IV 酸和鹽基 備試訓練區 1. (a) 把固態氫氧化鈣和固態氯化銨的混合物加熱可製備氨氣。 (i) 提出為甚麼在加熱前，需要先把反應混合物仔細磨碎。 (ii) 繪畫這製備過程所用裝置的標示圖，並顯示怎樣收集所生成的氨氣。 (3分) (b) 某學生利用以下裝置進行實驗，以研習氨的一些性質。 注滿了NH 3氣 體的氣球 一段時間後 加入了數滴酚酞的蒸餾水 (溶液原本是無色的) 粉紅色溶液 一段時間後，氣球縮小，瓶中的溶液變為粉紅色。輔以一化學方程式，解釋這實驗的觀 察。 (2分) 樣本答案 1. (a) (i) 粉狀的固態化學品具有較大的表面面積，這可提升反應速率。 1 (ii) Ca(OH) 2(s) + NH 4Cl(s) 2 加熱 – – (b) NH 3溶於水中時生成OH (aq)離子，OH (aq)離子使酚酞變為粉紅色。 NH 3(aq) + H 2O() + – NH 4 (aq) + OH (aq) 1 1 老師回應 1. (a) (i) 答案正確。由於兩種反應物都是固體，故需要先把它們仔細磨碎，以提供較大的 接觸表面面積，讓反應進行。 (ii) • 答案正確。本題為兩分題，答案應包括： (1) 正確繪畫把反應混合物加熱所用的裝置，並加上標示 (2) 收集所生成氨氣的正確方法 (利用向上導氣法或使用氣筒) 續 211 備試訓練區 • 水是反應的副產物。若冷凝的水流入熱的大試管，大試管會破裂，因此繪圖 時應把大試管的管口微微指向下方。 • 可使用圓底燒瓶取代大試管，但圓底燒瓶的瓶口亦應微微指向下方。 (b) 答案正確。實驗結果展示了氨的兩項性質：它在水中的溶解度非常高，以及它的水溶 液是鹼性的。 2. 蟻酸 (CH 2O 2) 是一種弱酸，有些蟻螫的傷口中存有蟻酸。 (a) 「弱酸」一詞是甚麼意思？ (1分) (b) 假設你現有兩個沒有標籤的瓶子，當中一個盛有0.10 M蟻酸，另一個則盛有0.10 M硝酸。 建議一個辨別這兩種酸的方法。 (2分) (c) 假設你現有兩瓶沒有標籤的酸，當中一瓶是蟻酸，另一瓶則是硝酸。已知兩種溶液的pH相 等，建議一個辨別這兩種酸的方法。 (2分) 樣本答案 2. + (a) 酸中的H (aq)在水中輕微電離。 (b) 使用pH計量度兩種酸的pH。 pH較低的是0.10 M硝酸。 1 1 (c) 用蒸餾水把兩種酸稀釋10倍，然後使用pH計分別量度兩種已稀釋溶液的pH。 pH較原本增加1的是硝酸，pH的增幅小於1的是蟻酸。 1 1 老師回應 2. + (a) 酸的強度是指酸在水中，而不是H (aq)在水中的電離程度。因此正確的答案是： + 在水中輕微電離並生成H (aq)的酸。[1] 續 212 備試訓練區 (b) 答案正確。在(b)部辨別0.10 M蟻酸和0.10 M硝酸的其他方法包括： 把兩小顆大小相若的大理石分別加入兩種酸。[1] 較快釋出無色氣泡的是0.10 M硝酸。[1] 或，透過觀察哪種酸能使電路中的燈泡更光亮，以量度兩種酸的導電性。[1] 能使電路中的燈泡更光亮的是0.10 M硝酸。[1] 3. 某學生進行一實驗，以製備用來培植晶體的硫酸銨溶液，實驗涉及以下兩個主要階段。 3 階段1：把25.0 cm 的1.0 M氨水與稀硫酸進行滴定，以測定中和作用所需稀硫酸的體積。 階段2：根據滴定結果，製備硫酸銨溶液，然後利用所製備的溶液來培植晶體。 (a) 建議一種適合用於這滴定的指示劑，並寫出到達滴定終點時的顏色變化。 (2分) (b) 寫出所涉及反應的化學方程式。 (1分) (c) 簡略描述怎樣利用階段2的滴定結果來製備硫酸銨溶液。 (1分) 樣本答案 3. (a) 甲基橙 1 到達滴定終點時變為紅色。 (b) 2NH 3(aq) + H 2SO 4(aq) (NH 4) 2SO 4(aq) 1 3 (c) 把與滴定結果相同體積的稀硫酸加入25.0 cm 的1.0 M氨水，但不加入指示劑。 1 老師回應 3. (a) 完整的答案應包括到達滴定終點前和終點後的溶液顏色，即由黃色變為橙色。 213 備試訓練區 4. 學生X進行滴定，以測定某氫氧化鈉溶液的濃度。 下圖顯示 所用的裝置： 滴管 0.0500 M硫酸 3 25.0 cm 的氫氧化鈉溶液 (含有指示劑) 下表顯示學生X所得的滴定結果： 滴定次數 所用0.0500 M硫酸的體積 / cm 1 26.40 2 25.20 3 25.60 4 25.40 3 (a) 以上哪項結果是反常的？提出一個導致這反常結果的可能原因。 –3 (2分) (b) 計算該氫氧化鈉溶液的濃度 (以mol dm 為單位)。 (2分) (c) 描述學生X使用滴定管時需採取的其中兩項措施，以確保滴定管的讀數準確。 (2分) (d) 學生Y用 下圖所示的 裝置來進行相同的滴定。 滴管 0.0500 M硫酸 數據記錄器 (連接至電腦) pH電極 3 25.0 cm 的氫氧 化鈉溶液 寫出一個原因，解釋為甚麼學生Y的方法較學生X的優勝。 214 (1分) 備試訓練區 樣本答案 4. (a) 26.40 cm 3 1 超越了滴定終點。 1 (b) 所用H 2SO 4(aq)的合理平均體積 25.20 + 25.60 + 25.40 3 3 cm = 25.40 cm 3 H 2SO 4(aq) + 2NaOH(aq) Na 2SO 4(aq) + 2H 2O() = NaOH的摩爾數 25.40 = 0.0500 × × 2 mol 1000 –3 = 2.54 × 10 mol NaOH(aq)的濃度 –3 2.54 × 10 mol = 25.0 3 dm 1000 –3 = 0.102 mol dm 2 (c) 每次讀取滴定管的讀數時，眼睛與彎液面的底部應處於同一水平。 確保滴定管是垂直的。 1 1 (d) 使用數據記錄器能更準確地測定滴定的當量點。 1 老師回應 4. 3 (a) 答案正確。另一個可能原因是學生X把多於25.0 cm 的NaOH(aq)放入錐形瓶內。 (b) • 答案正確。題目用字「計算」表示學生不僅要寫出答案數值，還要列出計算步 驟。本題的2分分配如下： (i) 顯示根據反應計量學 (或平衡的化學方程式) 的計算步驟。 –3 (ii) 最終答案，即0.102 mol dm 。 � • 計算合理的平均值時，應捨棄超出合理範圍的數據。在本題中，計算所用 3 H 2SO 4(aq)的合理平均體積時應捨棄26.40 cm 這項數據。 (c) 答案正確。學生X可採取的其他措施包括： � • 確保滴定管的噴嘴充滿溶液，且當中沒有氣泡。 � • 讀取滴定管讀數時，把白瓷磚或白紙置於滴定管的後方作背景。 (d) 答案正確。數據記錄器所量度的數據不受個人判斷影響。 215 提升答題技巧 課題 IV 酸和鹽基 所有答案 細閱以下問題及學生甲的答案，然後根據老師的回應，重寫更好的答案。 相關章節：第14.6節 問題1 建議一個化學試驗，以辨別ZnCl 2(aq)和MgCl 2(aq)。 (3分) 學生甲的答案 把過量NaOH(aq)分別加入兩種溶液。 1 ZnCl 2 (aq)與NaOH(aq)反應，生成白色沉澱，這沉澱可溶於過量NaOH(aq)，生成無色溶液。 1 老師回應 完整的答案須包括MgCl 2(aq)與過量NaOH(aq)反應的觀察。 相關章節：第18.6節 問題2 輔以一化學方程式，建議一個化學方法，利用固態碳酸銅(II) 製備硫酸銅(II) 晶體。 學生甲的答案 把過量的稀硫酸加入固態碳酸銅(II)。 CuCO 3 (s) + H 2 SO 4 (aq) CuSO 4 (aq) + CO 2 (g) + H 2 O() 老師回應 應使用過量的固態碳酸銅(II)，否則所得的混合物便含有稀硫酸。 216 1 (4分) 本章練習答案 第14章 A. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 填充題 (p.41) + 氫離子/H (aq) 水；水；氫 鹽基度 鹽；水；鹼 – 氫氧；OH (aq) 腐蝕性 + 氫離子/H (aq)；氧化；氧化；脫水 B. 8. 基礎訓練題 (p.41) (a) 丙酸： 丁二酸： 9. (b) 丙酸的鹽基度是1。/丙酸是一元酸。 丁二酸的鹽基度是2。/丁二酸是二元 酸。 (a) 鐵粉與稀氫氯酸緩慢地反應並溶解 (，且 生成淺綠色溶液)。生成無色氣泡。 + 2+ Fe (aq) + H 2(g) Fe(s) + 2H (aq) (b) 固態氧化鎂溶解。 + 2+ Mg (aq) + H 2O(l) MgO(s) + 2H (aq) (c) 固態氫氧化鎂溶解。 + 2+ Mg (aq) + Mg(OH) 2(s) + 2H (aq) 2H 2O(l) (d) 生成無色氣泡/出現泡騰現象。碳酸氫鈉 粉末溶解。 – + CO 2(g) + H 2O(l) HCO 3 (aq) + H (aq) (e) 生成無色氣泡/出現泡騰現象。碳酸鈉粉 末溶解。 2– + CO 2(g) + H 2O(l) CO 3 (aq) + 2H (aq) (f) 有無色氣體釋出，該氣體帶獨特的刺激 性氣味，且能令濕潤的紅色石蕊試紙變 為藍色。 + – NH 3(g) + H 2O(l) NH 4 (aq) + OH (aq) (g) 有 白 色 沉 澱 生 成 。 加 入 過 量 N a O H ( a q ) 時，白色沉澱溶解，並生成無色溶液。 2+ – Pb(OH) 2(s) Pb (aq) + 2OH (aq) – Pb(OH) 2(s) + 2OH (aq) 2– Pb(OH) 4 (aq) (h) 有白色沉澱生成。加入過量NH 3 (aq)時， 白色沉澱溶解，並生成無色溶液。 2+ – Zn(OH) 2(s) Zn (aq) + 2OH (aq) Zn(OH) 2(s) + 4NH 3(aq) 2+ – Zn(NH 3 ) 4 (aq) + 2OH (aq) 10. (a) 把氫氧化鈉溶液分別加入每種溶液，直 至過量。起初，每種溶液都生成白色沉 澱，但只有硝酸鋁所生成的沉澱可溶於 過量氫氧化鈉溶液。 (b) 把稀氫氯酸分別加入每種溶液。碳酸鉀 溶液有無色氣泡生成，而氫氧化鉀溶液 則沒有可觀察變化。 C. 多項選擇題 (p.42) 11. C 茶含有丹寧酸。 12. A 所生成的氫以燃燒中的木條來測試時，才發 出爆鳴聲。 13. B 14. B 15. A 氫氧化鐵( III ) 不溶於水，它是鹽基，而不是 鹼。 16. A K 2SO 3(aq) + (1)：2KOH(aq) + SO 2(g) H 2O(l) (2)：2KOH(aq) + CO 2(g) K 2CO 3(aq) + H 2O(l) 17. D 氫氧化鈉溶液與鋅金屬沒有反應；稀氫氯酸 與氯化銨溶液沒有反應。 18. B (2)：該反應生成白色的Pb(OH) 2沉澱。 ( 3 )：把小量NH 3 (aq )加入硝酸銀溶液時，生 成 暗 棕 色 的 A g 2O 沉 澱 ， 該 沉 澱 可 溶 於 過 量 NH 3(aq)，並生成無色溶液。 T1 19. D (NH 4 ) 2CO 3(aq) + 2HCl(aq) 2NH 4Cl(aq) + CO 2(g) + H 2O(l) 所釋出的二氧化碳令石灰水變得乳濁。 所釋出的氨令濕潤的紅色石蕊試紙變為藍 色。 20. D 21. C 22. B 23. C D. 結構題 (p.44) 24. (a) 柑橘類水果/橙/檸檬/西柚/番茄/ 1 西蘭花/馬鈴薯 1 (b) 二氧化碳 可使用石灰水來測試G。 1 它令石灰水變得乳濁。 1 (c) 把丙種維生素藥片加入水時，藥片中的 + 檸檬酸溶解，並電離生成H (aq)。 – + H (aq)與碳酸氫鈉/HCO 3 (aq)反應， 生成二氧化碳。 1 – + CO 2(g) + H 2O(l) HCO 3 (aq) + H (aq) 1 2+ 2+ 1 25. (a) Fe (aq)和Cu (aq) Fe(OH) 2(s)的顏色：污綠色 1 Cu(OH) 2(s)的顏色：淺藍色 + 1 (b) K (aq) 2+ (c) Mg (aq) 2+ – Mg(OH) 2(s) 1 Mg (aq) + 2OH (aq) 第15章 T2 A. 1. 2. 3. 4. 5. 填充題 (p.65) 溶質的量 質量；體積 摩爾；體積 摩爾質量 維持不變；M 2V 2 B. 6. 基礎訓練題 (p.65) (a) (i) MgSO 4(aq)的濃度 3.01 –3 –3 g dm = 12.0 g dm = 250.0 1000 (ii) MgSO 4的摩爾質量 –1 = (24.3 + 32.1 + 16.0 × 4) g mol –1 = 120.4 g mol (b) (i) (ii) (c) (i) (ii) (d) (i) (ii) (e) (i) (ii) MgSO 4(aq)的摩爾濃度 12.0 –3 –3 mol dm = 0.0997 mol dm = 120.4 NH 4Cl(aq)的濃度 2.14 –3 –3 g dm = 42.8 g dm = 50.0 1000 NH 4Cl的摩爾質量 –1 = (14.0 + 1.0 × 4 + 35.5) g mol –1 = 53.5 g mol NH 4Cl(aq)的摩爾濃度 42.8 –3 –3 mol dm = 0.800 mol dm = 53.5 Ca(NO 3 ) 2(aq)的濃度 6.47 –3 –3 g dm = 64.7 g dm = 100.0 1000 Ca(NO 3 ) 2的摩爾質量 –1 = [40.1 + (14.0 + 16.0 × 3) × 2] g mol –1 = 164.1 g mol Ca(NO 3 ) 2(aq)的摩爾濃度 64.7 –3 –3 mol dm = 0.394 mol dm = 164.1 NaCl(aq)的濃度 –3 –3 8.78 g dm = 17.6 g dm = 500.0 1000 NaCl的摩爾質量 –1 = (23.0 + 35.5) g mol –1 = 58.5 g mol NaCl(aq)的摩爾濃度 17.6 –3 –3 mol dm = 0.301 mol dm = 58.5 FeSO 4(aq)的濃度 7.94 –3 –3 g dm = 3.97 g dm = 2.0 FeSO 4的摩爾質量 –1 = (55.8 + 32.1 + 16.0 × 4) g mol –1 = 151.9 g mol FeSO 4(aq)的摩爾濃度 3.97 –3 –3 mol dm = 0.0261 mol dm = 151.9 7. 溶質的 化學式 (a) NaCl (b) AgNO 3 (c) Na 2CO 3 (d) MgCl 2 (e) C 6H 12O 6 摩爾質量 –1 / g mol 溶質的 質量 / g 溶液的 體積 58.5 117 2.00 dm 1.00 dm 169.9 106.0 95.3 180.0 陽離子 陰離子 溶液的濃度 / –3 g dm 3 1.00 M 1.00 M 1.00 M 58.5 3 0.100 M 0.100 M 0.100 M 17.0 2.65 500.0 cm 3 0.0500 M 0.100 M 0.0500 M 5.30 29.3 1.50 dm 3 0.205 M 0.205 M 0.410 M 19.5 12.0 cm 3 0.160 M – – 28.8 17.0 0.346 多項選擇題 (p.66) D K 2SO 4(aq)的濃度 –3 = 0.35 mol dm × (39.1 × 2 + 32.1 + 16.0 –1 × 4) g mol –3 = 61.0 g dm 9. D NaOH(aq)的濃度 9.32 –3 –3 g dm = 93.2 g dm = 100.0 1000 NaOH的摩爾質量 –1 –1 = (23.0 + 16.0 + 1.0) g mol = 40.0 g mol NaOH(aq)的摩爾濃度 93.2 –3 –3 mol dm = 2.33 mol dm = 40.0 10. A 3 1000 cm 硫酸中H 2SO 4的質量 –3 3 = 1.20 g cm × 1000 cm × 30.0% = 360 g 硫酸的摩爾濃度 –3 360 g dm = –1 (1.0 × 2 + 32.1 + 16.0 × 4) g mol –3 = 3.67 mol dm 11. B KNO 3的摩爾數 –3 25.0 mol = 2.4 × 10 mol = 0.096 × 1000 12. C 3 250.0 cm 的1.0 M NaOH(aq)中NaOH的摩爾 數 250.0 mol = 0.25 mol = 1.0 × 1000 選項(A)： 3 100.0 cm 的4.0 M NaOH(aq)中NaOH的摩爾 數 100.0 mol = 0.40 mol = 4.0 × 1000 選項(B)： 3 200.0 cm 的1.5 M NaOH(aq)中NaOH的摩爾 數 200.0 mol = 0.30 mol = 1.5 × 1000 C. 8. 摩爾濃度 溶液 選項(C)： 3 500.0 cm 的0.5 M NaOH(aq)中NaOH的摩爾 數 500.0 mol = 0.25 mol = 0.5 × 1000 選項(D)： 3 1000 cm 的0.2 M NaOH(aq)中NaOH的摩爾 數 1000 mol = 0.2 mol = 0.2 × 1000 13. B NaOH的摩爾數 12.0 mol = 0.300 mol = 23.0 + 16.0 + 1.0 NaOH(aq)的體積 0.300 3 3 3 dm = 0.150 dm = 150 cm = 2.00 14. D Na 2S 2O 3的摩爾數 = 1.50 × 3.50 mol = 5.25 mol Na 2S 2O 3․5H 2O的質量 = 5.25 × [(23.0 × 2 + 32.1 × 2 + 16.0 × 3) + (1.0 × 2 + 16.0) × 5] g = 1303 g 15. C 3+ 每個Fe 2 (SO 4 ) 3 式單位含有2個Fe 離子和3個 2– SO 4 離子。 因此，0.13 M的Fe 2(SO 4 ) 3含有0.13 × 2 M = 3+ 0.26 M的Fe 離子和0.13 × 3 = 0.39 M的 2– SO 4 離子。 16. B 3 100.0 cm 的0.5 M NaOH(aq)中NaOH的摩爾 數 100.0 mol = 0.05 mol = 0.5 × 1000 3 200.0 cm 的1.5 M NaOH(aq)中NaOH的摩爾 數 200.0 mol = 0.30 mol = 1.5 × 1000 所得NaOH(aq)的濃度 (0.05 + 0.30) mol –3 = 1.17 mol dm = 100.0 + 200.0 dm 3 1000 T3 17. C 200.0 mol = 0.20 mol K 2SO 4的摩爾數 = 1.0 × 1000 + 來自K 2SO 4的K 的摩爾數 = 0.20 mol × 2 = 0.40 mol 100.0 mol = 0.20 mol KCl的摩爾數 = 2.0 × 1000 + 所得溶液中K 的摩爾數 = (0.40 + 0.20) mol = 0.60 mol 所得溶液的體積 3 3 = (200.0 + 100.0) cm = 300.0 cm + 所得溶液中K (aq)的摩爾濃度 0.60 mol –3 = 2.0 mol dm = 3 300.0 dm 1000 18. A 在稀釋時，由於只是在溶液中加進水，故溶 液中溶質的摩爾數沒有改變，可是溶液的濃 度會下降，而且溶液的體積會增加。 19. B 設稀釋後溶液的濃度是M 2。 50.0 250.0 = M2 × 2.0 × 1000 1000 M 2 = 0.4 –3 ∴ 稀釋後溶液的濃度是0.4 mol dm 。 20. B 設稀釋後溶液的體積是V 2。 100 = 0.5 × V 2 2.0 × 1000 V 2 = 0.4 3 稀釋後所得溶液的體積是 = 0.4 dm (或400 3 cm ) 3 3 ∴ 所需水的體積 = (400 – 100) cm = 300 cm 21. B 設所需0.50 M的H 2SO 4(aq)的體積是V 1。 250.0 0.50 × V 1 = 0.15 × 1000 V 1 = 0.075 3 ∴ 所需0.50 M的H2SO4(aq)的體積是0.075 dm 3 或75 cm 。 D. 結構題 (p.67) –3 22. (a) K 2CO 3(aq)的濃度 (以mol dm 表示) 0.350 mol –3 = 1.40 mol dm 1 = 250.0 dm 3 1000 (b) K 2CO 3的摩爾質量 –1 = (39.1 × 2 + 12.0 + 16.0 × 3) g mol –1 = 138.2 g mol T4 K 2CO 3(aq)的濃度 (以g dm 表示) –3 –1 = 1.40 mol dm × 138.2 g mol –3 = 193 g dm 1 23. (a) Mg(NO 3 ) 2的摩爾數 125.0 mol = 0.25 mol 1 = 2.0 × 1000 (b) Mg(NO 3 ) 2的摩爾質量 –1 = [24.3 + (14.0 + 16.0 × 3) × 2] g mol –1 = 148.3 g mol Mg(NO 3 ) 2的質量 –1 1 = 0.25 mol × 148.3 g mol = 37 g 24. 所得溶液的體積 3 = (100.0 + 200.0 + 100.0) cm 3 3 = 400.0 cm = 0.4 dm + (a) 所得的溶液中，Na (aq)的摩爾濃度 100.0 200.0 × 2 + 2.0 × ) mol (1.5 × 1000 1000 = 3 0.4 dm –3 = 1.75 mol dm 1 + (b) 所得的溶液中，K (aq)的摩爾濃度 100.0 mol 1.0 × –3 1000 = = 0.25 mol dm 1 3 0.4 dm – (c) 所得的溶液中，Cl (aq)的摩爾濃度 200.0 100.0 + 1.0 × ) mol (2.0 × 1000 1000 = 3 0.4 dm –3 = 1.25 mol dm 1 –3 第16章 A. 1. 2. 3. 4. 5. 6. B. 7. 填充題 (p.86) (a) 高於 (b) 等於 (c) 低於 + pH；–log[H (aq)] 越低；鹼性 pH；甲基橙；石蕊；酚酞 通用；試紙；pH pH計；pH傳感器 基礎訓練題 (p.86) (a) pH = –log 0.002 = 2.7；溶液是酸性的。 –5 (b) pH = –log 1.8 × 10 = 4.7；溶液是酸性 的。 –7 (c) pH = –log 1.0 × 10 = 7.0；溶液是中性 的。 –9 (d) pH = –log 7.2 × 10 = 8.1；溶液是鹼性 的。 8. + (a) 5.0 = –log[H (aq)] + –5.0 –5 M = 1.0 × 10 M [H (aq)] = 10 + (b) 12.5 = –log[H (aq)] + –12.5 –13 M = 3.2 × 10 M [H (aq)] = 10 + (c) 5.6 = –log[H (aq)] + –5.6 –6 M = 2.5 × 10 M [H (aq)] = 10 + (d) 9.0 = –log[H (aq)] + –9.0 –9 M = 1.0 × 10 M [H (aq)] = 10 9. 指示劑在下列溶液所呈現的顏色 指示劑 酸性溶液 (pH 3) 中性溶液 (pH 7) 鹼性溶液 (pH 9) 甲基橙 紅色 黃色 黃色 石蕊 紅色 紫色 藍色 酚酞 無色 無色 非常淺的粉紅色 C. 多項選擇題 (p.87) 10. B (1)和(3)：0.10 M HCl(aq)和0.10 M HNO 3(aq) 的pH = –log 0.10 = 1.0。 (2)：假設H 2 SO 4 按以下方程式在水中完全電 離： 2– + 2H (aq) + SO 4 (aq) H 2SO 4(aq) 從方程式得知，1 mol的H 2 SO 4 電離並生成2 + mol的H (aq)。 ∴ 0.10 M H 2SO 4(aq)的pH = –log (0.10 × 2) = 0.70 11. C (1) 和 ( 2 ) ： 0 . 0 1 M H C l ( a q ) 和 0 . 0 1 M H 2SO 4(aq)的pH分別是2和1.7。 (3)：NH 3(aq)是鹼性，它的pH大於7 (4)：H 2O(l)是中性，它的pH等於7 12. A + 若在酸中加入水以稀釋酸，酸中H ( aq )離子 的濃度便下降，酸的pH因而上升，但酸中 + H (aq)離子的摩爾數維持不變。 13. A 14. C 0.1 M NaOH(aq)的pH是13。 15. B 16. D 玻璃清潔劑的pH大約是11，詳情可參看第83 頁。 17. B 18. A 參看第83頁，以認識一些常見物質的pH。 19. C 氫氧化鈣溶液是鹼性的，它的pH大於7。 20. A 檸檬汁的pH大約是2.5。 D. 結構題 (p.88) 21. (a) 以下任何兩個方法： 使用pH試紙/通用指示劑/pH計/與pH 傳感器連接的數據記錄器 (b) 爐具清潔劑、蒸餾水、橙汁 (c) 橙汁 2 1 1 第17章 A. 1. 2. 3. 4. B. 5. 6. 填充題 (p.104) (a) 完全；幾乎完全；氫氯酸/硝酸/硫酸 (b) 輕微；乙酸/碳酸/亞硫酸 (a) 離解；氫氧化鈉/氫氧化鉀 (b) 輕微；氨水 (a) 高 (b) 低 (c) 高 (a) 稀；強 (b) 濃；弱 (c) 濃；強 (d) 稀；弱 多項選擇題 (p.104) D C T5 7. 8. 9. 第18章 選項(C)：如圖像所示，該酸的分子在水中完 + 全電離，生成H (aq)離子和相應的陰離子。 D B B A. 1. 2. 3. C. 結構題 (p.105) 10. (a) pH = –log 0.01 = 2 1 (b) 高於0.01 M氫氯酸的pH 乙酸是弱酸，在水中只可輕微電離。 1 + 由於0.01 M乙酸中H (aq)離子的濃度 1 小於0.01 M，故這酸的pH高於2。 (c) 0.01 M氫氯酸的導電性較高 氫氯酸是強酸，而乙酸是弱酸。與 0.01 M 乙酸相比，0.01 M氫氯酸中可 自由流動離子的濃度較高。 1 酸中可自由流動離子的濃度越高，該 酸的導電性便越高。 1 (d) 0.01 M氫氯酸與鐵釘的反應較劇烈。 氫氯酸是強酸，而乙酸是弱酸。與 0.01 M乙酸相比，0.01 M氫氯酸 + 1 中H (aq)離子的濃度較高。 + 若酸中H (aq)離子的濃度較高，該酸 與鐵釘的反應便較劇烈。 1 + –3.0 M = 0.001 M 1 11. (a) [H (aq)] = 10 (b) 乙酸是弱酸，在水中只可輕微電離， + 生成H (aq)離子。所以，若乙酸樣本 + 中H (aq)離子的濃度是0.001 M，該樣 1 本中乙酸的濃度必定大於0.001 M。 8. 鹽 6. B. 7. 基礎訓練題 (p.142) (a) (i) 2HCl(aq) + Ca(OH) 2(aq) CaCl 2(aq) + 2H 2O(l) + – H 2O(l) (ii) H (aq) + OH (aq) (iii) 氯化鈣 (b) (i) 2HNO 3(aq) + CaO(s) Ca(NO 3 ) 2(aq) + H 2O(l) + 2+ Ca (aq) + H2O(l) (ii) 2H (aq) + CaO(s) (iii) 硝酸鈣 (c) (i) H 2SO 4(aq) + Mg(OH) 2(s) MgSO 4(aq) + 2H 2O(l) + (ii) 2H (aq) + Mg(OH) 2(s) 2+ Mg (aq) + 2H 2O(l) (iii) 硫酸鎂 NH 4NO 3(aq) (d) (i) HNO 3(aq) + NH 3(aq) + + NH 4 (aq) (ii) H (aq) + NH 3(aq) (iii) 硝酸銨 母體酸 鹽基 (a) 氨化銨 HCl NH 3 (b) 硝酸銅(II) HNO 3 CuO/Cu(OH) 2 (任何一項) (c) 硫酸鐵(II) H 2SO 4 FeO/Fe(OH) 2 (任何一項) (d) 乙酸鉀 CH 3COOH K 2O/KOH (任何一項) 9. K NO 3 CO 3 + Na + Ca 2+ Al 3+ Zn 2+ Fe 2+ Pb 2+ Cu 2+ NH 4 + Ag + 2– CaCO 3 Al 2CO 3 ZnCO 3 FeCO 3 PbCO 3 CuCO 3 Ag 2CO 3 BaCO 3 Cl PbCl 2 AgCl Br – PbBr 2 AgBr PbI 2 AgI – SO 4 2+ – – I Ba – HCO 3 T6 4. 5. 填充題 (p.142) 鹽基 放熱 (a) pH (b) 酸 (c) 廢料 (d) 肥料 可電離；金屬；銨 (a) 金屬；鹽基；碳酸鹽 (b) 鹼；可溶於水 沉澱反應 2– CaSO 4 PbSO 4 BaSO 4 10. (a) 藉過量鎂金屬/氧化鎂/碳酸鎂/氫氧化鎂 與稀硫酸的反應 Mg(s) + H 2SO 4(aq) MgSO 4(aq) + H 2(g)/ + 2+ Mg (aq) + H 2(g) Mg(s) + 2H (aq) 或 MgO(s) + H 2SO 4(aq) MgSO 4(aq) + H 2O(l)/ + 2+ Mg (aq) + H 2O(l) MgO(s) + 2H (aq) 或 MgCO 3(s) + H 2SO 4(aq) MgSO 4(aq) + H 2O(l) + CO 2(g)/ + MgCO 3(s) + 2H (aq) 2+ Mg (aq) + H 2O(l) + CO 2(g) 或 Mg(OH) 2(s) + H 2SO 4(aq) MgSO 4(aq) + 2H 2O(l)/ + Mg(OH) 2(s) + 2H (aq) 2+ Mg (aq) + 2H 2O(l) (b) 藉硝酸鉛(II) 溶液與硫酸鈉溶液的沉澱反 應 Pb(NO 3 ) 2(aq) + Na 2SO 4(aq) PbSO 4(s) + 2NaNO 3(aq)/ 2– 2+ PbSO 4(s) Pb (aq) + SO 4 (aq) (c) 藉氫氧化鉀溶液/碳酸鉀溶液與稀硝酸的 滴定 KOH(aq) + HNO 3(aq) KNO 3(aq) + H 2O(l)/ – + H 2O(l) OH (aq) + H (aq) 或 K 2CO 3(aq) + 2HNO 3(aq) 2KNO 3(aq) + H 2O(l) + CO 2(g)/ 2– + H 2O(l) + CO 2(g) CO 3 (aq) + 2H (aq) 多項選擇題 (p.143) C D A 在兩個實驗中，反應混合物的體積是相同 + 的，但在實驗2，進行反應的H (aq)離子和 – OH (aq)離子的摩爾數是在實驗1的兩倍，所 以實驗2中反應所釋出的熱是實驗1中反應所 釋出的兩倍。因此，與實驗(1)相比，在實驗2 的中和反應的最大温度升幅較大。 14. B 硫酸鈣不能中和土壤中的酸，原因是它不是 鹼或鹼性物質。 C. 11. 12. 13. 15. C 雖然氨水可中和液態廢料中的酸性物質，但 卻很少用來處理酸性的工業液態廢料。原因 是氨水相對較貴，而且不易處理。氨水的蒸 氣對鼻子、喉嚨及黏膜有極強的腐蝕性。 16. B 17. D 18. C 19. C 20. D 鋅金屬、氧化鋅、氫氧化鋅及碳酸鋅全部都 不溶於水，所以不能製備這些物質的水溶液 來進行滴定。 21. D 22. B ( 2 ) ： 所 涉 及 反 應 的 方 程 式 是 N H 3( a q ) + NH 4NO 3(aq)。 HNO 3(aq) 23. C 碳酸鋅 (ZnCO 3 ) 不溶於水，所以不能分開寫 出ZnCO 3的離子。 24. D 氯化鉛(II) 不溶於水，因此可藉沉澱反應來製 備： 2+ – PbCl 2(s) Pb (aq) + 2Cl (aq) 2+ (式中的Pb (aq)離子源自硝酸鉛(II) 溶液。) 25. A 2+ – Ca(OH) 2(s) 選項(B)：Ca (aq) + 2OH (aq) 2+ – PbCl 2(s) 選項(C)：Pb (aq) + 2Cl (aq) 2– 2+ CaSO 4(s) 選項(D)：Ca (aq) + SO 4 (aq) D. 結構題 (p.145) 1 26. (a) 氫氧化鈣 CaO(s) + CO 2(g) 1 (b) CaCO 3(s) Ca(OH) 2(s) 1 CaO(s) + H 2O(l) 1 (c) (i) 它可中和土壤中的酸。 (ii) 它可中和工業液態廢料中的酸性 物質。 1 + (d) Ca(OH) 2(s) + 2H (aq) 2+ Ca (aq) + 2H 2O(l) 1 27. (a) 銀不是活潑的金屬，不與稀氫氯酸發 生反應。 1 (b) 藉硝酸銀溶液與氯化鈉溶液的沉澱反 應，可製備氯化銀。 1 + – AgCl(s) 1 Ag (aq) + Cl (aq) 28. (a) 藉過量Cu(OH) 2(s)與H 2SO 4(aq)的反應 1 Cu(OH) 2(s) + H 2SO 4(aq) CuSO 4(aq) + 2H 2O(l) 1 T7 (b) 藉CaCl 2(aq)與K 2SO 4(aq) (或 H 2SO 4(aq)) 的沉澱反應 CaCl 2(aq) + K 2SO 4(aq) CaSO 4(s) + 2KCl(aq) 或 CaCl 2(aq) + H 2SO 4(aq) CaSO 4(s) + 2HCl(aq) (c) 藉Na 2CO 3(aq)與H 2SO 4(aq)的滴定 Na 2CO 3(aq) + H 2SO 4(aq) Na 2SO 4(aq) + CO 2(g) + H 2O(l) 1 1 (1) 1 1 第19章 A. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 填充題 (p.192) 基本標準 標準溶液；基本標準；已知 移液管；滴定管；蒸餾水；容量瓶；錐形 瓶；蒸餾水 當量點 終點；強度 (a) 甲基橙；酚酞 (b) 甲基橙 (c) 酚酞 當量點 基礎訓練題 (p.192) Na 2CO 3․10H 2O的摩爾數 14.3 mol = (23.0 × 2 + 12.0 + 16.0 × 3) + (1.0 × 2 + 16.0) × 10 = 0.0500 mol 1 mol的Na 2CO 3․10H 2O含1 mol的Na 2CO 3。 ∴ 2 5 0 . 0 c m 3的 溶 液 中 N a 2C O 3的 摩 爾 數 = 0.0500 mol 0.0500 –3 mol dm Na 2CO 3(aq)的摩爾濃度 = 250.0 1000 –3 = 0.200 mol dm 8. 設所需2.0 M HCl(aq)的體積是V 1。 250.0 2.0 × V 1 = 0.15 × 1000 V 1 = 0.019 ∴ 所需2.0 M HCl(aq)的體積是0.019 dm 3或 3 19 cm 。 NaCl(aq) + H 2O(l) 9. HCl(aq) + NaOH(aq) 25.0 mol NaOH的摩爾數 = 0.10 × 1000 –3 = 2.5 × 10 mol B. 7. T8 從方程式得知，NaOH對HCl的摩爾比 = 1：1。 –3 2.5 × 10 –3 mol dm ∴ HCl(aq)的摩爾濃度 = 22.0 1000 –3 = 0.11 mol dm 10. 所用(COOH) 2․2H 2O晶體的摩爾數 3.78 mol = (12.0 + 16.0 × 2 + 1.0) × 2 + (1.0 × 2 + 16.0) × 2 = 0.0300 mol 1 mol的(COOH) 2․2H 2O含1 mol的(COOH) 2。 ∴ 25.0 cm 3 經稀釋的溶液中(COOH) 2 的摩爾 數 25.0 mol = 0.00300 mol = 0.0300 × 250.0 (COO) 2K 2(aq) (COOH) 2(aq) + 2KOH(aq) + 2H 2O(l) 從 方 程 式 得 知 ， ( C O O H ) 2 對 KO H 的 摩 爾 比 = 1：2。 0.00300 × 2 –3 ∴ KOH(aq)的摩爾濃度 = mol dm 15.00 1000 –3 = 0.400 mol dm 3 11. 25.0 cm 的酸溶液中酸的摩爾數 –3 1.89 25.0 × mol = 1.50 × 10 mol = 126.0 250.0 所用NaOH的摩爾數 –3 15.0 mol = 3.00 × 10 mol = 0.200 × 1000 –3 NaOH的摩爾數 3.00 × 10 = –3 = 2 1.50 × 10 該酸的摩爾數 ∴ 該酸的鹽基度是2。 12. 2MHCO 3(aq) + H 2SO 4(aq) M 2SO 4(aq) + 2CO 2(g) + 2H 2O(l) 所用H 2SO 4的摩爾數 –3 10.50 mol = 2.1 × 10 mol = 0.20 × 1000 從 方 程 式 得 知 ， H 2S O 4對 M H C O 3的 摩 爾 比 = 1：2。 ∴ 100.0 cm 3的溶液中MHCO 3的摩爾數 –3 100.0 mol = 0.0168 mol = 2.1 × 10 × 2 × 25.0 設M的相對原子質量是x。 1.682 0.0168 = x + 1.0 + 12.0 + 16.0 × 3 x = 39.1 ∴ M的相對原子質量是39.1。 13. H 3A(aq) + 3NaOH(aq) Na 3A(aq) + 3H 2O(l) 所用NaOH的摩爾數 18.75 –3 mol = 3.75 × 10 mol = 0.200 × 1000 從方程式得知，NaOH對H 3A的摩爾比 = 3：1。 ∴ 500.0 cm 3的溶液中H 3A的摩爾數 –3 3.75 × 10 × 500.0 mol = 0.025 mol = 25.0 3 1 mol的H 3A․nH 2O含1 mol的H 3A，因此5.25 g H 3A․nH 2O中H 3A․nH 2O的摩爾數 = 0.025 mol 5.25 0.025 = (192.0 + 18n) n =1 14. H 2SO 4(aq) + Na 2CO 3(aq) Na 2SO 4(aq) + CO 2(g) + H 2O(l) 所用H 2SO 4的摩爾數 = 0.5 × 20.00 mol = 0.01 mol 1000 從 方 程 式 得 知 ， H 2S O 4對 N a 2C O 3的 摩 爾 比 = 1：1。 ∴ 混合物中Na2CO3․10H2O的摩爾數 = 0.01 mol 混合物中Na 2CO 3․10H 2O的質量百分比 = 0.01 × [(23.0 × 2 + 12.0 + 16.0 × 3) + (1.0 × 2 + 16.0) × 10] 3.06 × 100% = 93.5% Ca(NO 3 ) 2(aq) + 15. 2HNO 3(aq) + CaCO 3(s) CO 2(g) + H 2O(l) 與樣本中CaCO 3反應的HNO 3的摩爾數 = (0.50 × 50.0 – 0.40 × 20.0 ) mol = 0.017 mol 1000 1000 從 方 程 式 得 知 ， H N O 3對 C a C O 3的 摩 爾 比 = 2：1。 ∴ 樣本中CaCO 3的摩爾數 0.017 mol = 8.5 × 10 –3 mol = 2 樣本中CaCO 3的質量百分比 –3 8.5 × 10 × (40.1 + 12.0 + 16.0 × 3) g = 1.28 g × 100% = 66.5% C. 多項選擇題 (p.193) 16. C 17. B 設稀釋後Na 2CO 3(aq)的摩爾濃度是M 2。 10.0 250.0 0.80 × = M2 × 1000 1000 M 2 = 0.032 ∴ 稀釋後Na 2CO 3(aq)的摩爾濃度是0.032 M。 18. B 滴定管可用來準確地移送不同體積的溶液。 19. C 温度 / °C 所加入酸的體積 / cm 3 20. B NaCl(aq) + H 2O(l) HCl(aq) + NaOH(aq) 從方程式得知，NaOH對HCl的摩爾比 = 1：1。 25.0 0.1 × 1000 M ∴ HCl(aq)的摩爾濃度 = 18.00 1000 = 0.139 M 21. A K 3A(aq) + 3H 2O(l) H 3A(aq) + 3KOH(aq) 從方程式得知，KOH對H 3A的摩爾比 = 3：1。 ∴ 該酸的濃度 21.35 1 × 0.5 × 1000 3 M = 0.14 M = 25.0 1000 22. B 40.00 2.5 × NaOH的摩爾數 1000 = 該酸的摩爾數 2.0 × 25.0 1000 0.10 = =2 0.050 23. B H 3A(aq) + 3NaOH(aq) Na 3A(aq) + 3H 2O(l) 從方程式得知，NaOH對H 3A的摩爾比 = 3：1。 ∴ H 3A的摩爾質量 0.108 –1 g mol = 27.60 1 × 0.12 × 1000 3 –1 = 97.8 g mol T9 B. 結構題 (p.46) 12. (a) 1 (b) CH 3COOH(aq) 應試練習答案 第14章 A. 1. 2. 3. 多項選擇題 (p.45) B Cu(OH) 2(s) + 2HCl(aq) D MgCO 3(s) + 2HCl(aq) MgCl 2(aq)是無色的。 C Ca(OH) 2(aq) + 2HCl(aq) CuCl 2(aq) + 2H 2O(l) MgCl 2(aq) + CO 2(g) + H 2O(l) CaCl 2(aq) + 2H 2O(l) 中和作用是放熱的，因此溶液變暖。 4. D (80%) 5. D 2– + 2H (aq) + C 2O 4 (aq) H 2C 2O 4(aq) 6. D (2)： NH 4Cl(aq) + KOH(aq) KCl(aq) + NH 3(g) + H 2O(l) – + + (3)：檸檬酸含H (aq)；HCO 3 (aq) + H (aq) CO 2(g) + H 2O(l) 7. B (65%) 2+ 把小量NaOH(aq)加入Ca (aq)時，生成白色 沉澱，該沉澱不溶於過量NaOH(aq)。 8. A 陳述( 2 )：氧化銀溶於過量NH 3 ( aq )，但不溶 於過量NaOH(aq)。 陳述(3)：NaOH(aq)和NH 3 (aq)都是鹼，均可 與二氧化碳反應。二氧化碳是酸性氧化物。 9. B 以下金屬氫氧化物不溶於過量氫氧化鈉溶 液：Mg(OH) 2、Ca(OH) 2 以下金屬氫氧化物可溶於過量氫氧化鈉溶 液：Zn(OH) 2、Pb(OH) 2、Al(OH) 3 10. C 把小量氫氧化鈉溶液加入碳酸鋅溶液時，發 生以下反應： ZnCO 3(s) + 2NaOH(aq) Zn(OH) 2(s) + Na 2CO 3(aq) 11. A 氯化氫溶於水時，可電離並生成可自由流動 的離子，因此氫氯酸能導電。 T10 1 – CH 3COO (aq) + + 1 H (aq) 1 (c) (i) ① 鎂溶解，生成無色氣泡 ② 碳酸鈉粉末溶解，生成無色氣 1 泡/出現泡騰現象 1 ③ 沒有可觀察變化 + 2+ Mg (aq) (ii) (1) Mg(s) + 2H (aq) + H 2(g) 1 2– + (2) CO 3 (aq) + 2H (aq) CO 2(g) + H 2O(l) 1 (iii) 乙酸分子在水中 (輕微) 電離， 生成可自由流動的離子，因此 溶液X能導電。 1 四氯甲烷不含水，在沒有水的情 況下，乙酸不會電離。由於溶液 Y沒有可自由流動的離子，故不能 導電。 1 13. (a) (NH 4 ) 2SO 4(aq) + 2NaOH(aq) Na 2SO 4(aq) + 2NH 3(g) + 2H 2O(l) 1 或 + – NH 3(g) + H 2O(l) NH 4 (aq) + OH (aq) (1) (b) 裝置1 原因是氨的密度較空氣的低，而且氨 是非常溶於水的。 1 1 (c) 若吸入氨氣，可引致中毒。 或 若暴露於氨氣中，可導致皮膚(嚴重)灼 (1) 傷和眼睛(嚴重)受傷。 14. (a) 把固態氫氧化鈣加入水中，並攪拌一 段時間。 1 然後過濾懸浮物，並收集澄清的濾液。 1 – 1 (b) 氫氧離子/OH (aq) (c) 2NH 4NO 3(aq) + Ca(OH) 2(aq) Ca(NO 3 ) 2(aq) + 2NH 3(g) + 2H 2O(l) 1 或 + – NH 3(g) + H 2O(l) NH 4 (aq) + OH (aq) (1) 1 (d) 有淺藍色沉澱生成。 2+ – Cu(OH) 2(s) 1 Cu (aq) + 2OH (aq) 15. 把過量氨水分別加入每種溶液，直至過量。 1 起初，每種溶液都生成白色沉澱，但只有 2+ 1 Zn (aq)所產生的沉澱溶於過量氨水。 把過量氫氧化鈉溶液分別加入餘下的兩種 1 溶液，直至過量。 起初，每種溶液都生成白色沉澱，但只有 2+ Pb (aq)所產生的沉澱溶於過量氫氧化鈉 1 溶液。 1 傳意分數 2+ (註：Mg (aq)所生成的白色沉澱既不溶於過 量氫氧化鈉溶液，也不溶於過量氨水中。) 16. 把三種固體的一個樣本分別溶於水。 1 在所得的每種溶液分別加入氫氧化鈉溶液， 1 直至過量。 起初，每種溶液都生成白色沉澱，但只有 ZnCl 2所生成的沉澱可溶於過量氫氧化鈉 1 溶液。 把餘下兩種固體的一個樣本分別盛於試管 中加熱，並把乾燥的氯化鈷(II) 試紙放近 1 試管口。 只有CaCl 2 6H 2O能令試紙由藍色變為 1 粉紅色。 1 傳意分數 4. 5. 第15章 A. 1. 多項選擇題 (p.68) D C 8H 5O 4K的摩爾數 1.63 mol = 12.0 × 8 + 1.0 × 5 + 16.0 × 4 + 39.1 –3 = 7.99 × 10 mol C 8H 5O 4K(aq)的濃度 = 2. 7.99 × 10 100.0 1000 –3 mol dm –3 = 0.0799 mol dm –3 C 草酸晶體的摩爾數 4.81 mol [(12.0 + 16.0 × 2 + 1.0) × 2 + (1.0 × 2 + 16.0) × 2] = 0.0382 mol 草酸溶液的摩爾濃度 0.0382 –3 –3 mol dm = 0.153 mol dm = 250.0 1000 D NH 3的摩爾數 150 mol = 8.82 mol = 14.0 + 1.0 × 3 NH 3(aq)的濃度 8.82 –3 –3 mol dm = 17.6 mol dm = 500 1000 (這些答案並非由AQA所提供，而且未經AQA 核准，它們不一定是唯一可能的答案，本書 作者會對所提供的答案負責。) = 3. 6. D Fe 2(SO 4 ) 3的摩爾數 250.0 mol = 0.0500 mol = 0.200 × 1000 Fe 2(SO 4 ) 3的質量 = 0.0500 mol × [55.8 × 2 + (32.1 + 16.0 × 4) –1 × 3] g mol = 20.0 g A 選項(A)： Na 2SO 4的摩爾數 5.0 mol = 0.0352 mol = 23.0 × 2 + 32.1 + 16.0 × 4 2– SO 4 的摩爾數 = 0.0352 mol 2– SO 4 (aq)的濃度 0.0352 –3 –3 mol dm = 0.141 mol dm = 250.0 1000 選項(B)： K 2SO 4的摩爾數 5.0 = mol = 0.0287 mol 39.1 × 2 + 32.1 + 16.0 × 4 2– SO 4 的摩爾數 = 0.0287 mol 2– SO 4 (aq)的濃度 0.0287 –3 –3 mol dm = 0.115 mol dm = 250.0 1000 選項(C)： CuSO 4的摩爾數 5.0 mol = 0.0313 mol = 63.5 + 32.1 + 16.0 × 4 2– SO 4 的摩爾數 = 0.0313 mol 2– SO 4 (aq)的濃度 –3 –3 0.0313 mol dm = 0.125 mol dm = 250.0 1000 選項(D)： FeSO 4的摩爾數 5.0 mol = 0.0329 mol = 55.8 + 32.1 + 16.0 × 4 2– SO 4 的摩爾數 = 0.0329 mol 2– SO 4 (aq)的濃度 –3 –3 0.0329 mol dm = 0.132 mol dm = 250.0 1000 B 溶液(1)： + 每 個 N a N O 3式 單 位 含 有 1 個 N a 離 子 和 1 個 – NO 3 離子。 T11 離子的總摩爾數 36 × 2 mol = 0.072 mol = 1.0 × 1000 溶液(2)： + – 每個NaOH式單位含有1個Na 離子和1個OH 離子。 離子的總摩爾數 30 × 2 mol = 0.090 mol = 1.5 × 1000 溶液(3)： 2– + 每個K 2 SO 4 式單位含有2個K 離子和1個SO 4 離子。 離子的總摩爾數 24 × 3 mol = 0.072 mol = 1.0 × 1000 7. C 2– 來自K 2SO 4的SO 4 的摩爾數 = 0.05 mol 2– 來自Al 2(SO 4 ) 3的SO 4 的摩爾數 = 0.05 mol × 3 = 0.15 mol 2– SO 4 的總摩爾數 = (0.05 + 0.15) mol = 0.20 mol 2– SO 4 (aq)的摩爾濃度 0.20 –3 –3 mol dm = 0.80 mol dm = 250.0 1000 8. A + 每個Na 3PO 4式單位含有3個Na 離子。 + 所以，若Na 3 PO 4 溶液含有0.03 mol的Na 離 子，所含Na 3PO 4的摩爾數 0.03 mol = 0.01 mol = 3 Na 3PO 4(aq)的摩爾濃度 0.01 –3 –3 mol dm = 0.2 mol dm = 50.0 1000 9. B 設剩餘溶液的摩爾濃度是M 2。 250.0 220.0 = M2 × 0.05 × 1000 1000 M 2 = 0.057 ∴ 剩餘溶液的摩爾濃度是0.057 M。 10. B 設所需10.0 M HCl(aq)的體積是V 1。 500.0 10.0 × V 1 = 0.30 × 1000 3 V 1 = 0.015 dm 3 ∴ 所需10.0 M HCl(aq)的體積是0.015 dm 3 (或15 cm )。 T12 11. C MgSO 4的摩爾數 1.204 mol = 0.01000 mol = 24.3 + 32.1 + 16.0 × 4 稀釋後MgSO 4(aq)的體積 0.01000 mol 3 3 = –3 = 0.5 dm (或500 cm ) 0.02 mol dm B. 結構題 (p.69) 12. (a) 蔗糖的摩爾數 5.00 g –1 (12.0 × 12 + 1.0 × 22 + 16.0 × 11) g mol = 0.0146 mol 1 「低糖」飲品中糖的濃度上限 0.0146 mol –3 = 0.146 mol dm 1 = 100 dm 3 1000 該包紙盒裝的檸檬茶每100 ml所含糖 的質量 26.5 g × 100 ml = 7.07 g 1 = 375 ml 由於該包紙盒裝的檸檬茶每100 ml 所含的糖多於5.00 g，故它不可標示 為「低糖」。 1 3 1 dm 這溶液中NH 3的質量 –3 3 = 0.88 g cm × 1000 cm × 35% = 308 g 1 這溶液的摩爾濃度 308 g –1 (14.0 + 1.0 × 3) g mol = 3 1 dm –3 = 18.1 mol dm 1 + 2+ Cu (aq) + 2Ag(s) 1 Cu(s) + 2Ag (aq) 在銅的表面上有一些閃亮的銀色澱積 形成。 1 溶液由無色變為藍色。 1 所用Cu的摩爾數 0.635 mol = 0.0100 mol 1 = 63.5 3 + 100 cm 的0.5 M AgNO 3中Ag 離子的 摩爾數 100 mol = 0.05 mol 1 = 0.5 × 1000 0.0100 mol的Cu只需要0.0100 mol × + 2 = 0.0200 mol的Ag 來完全反應，所以 Cu是限量反應物。在所得的溶液中， 2+ Cu (aq)離子的濃度 0.01 mol –3 = 0.1 mol dm 1 = 100 dm 3 1000 = (b) 13. (a) (b) 14. (a) (b) (c) + Ag (aq)離子的濃度 (0.05 – 0.02) mol –3 = 0.3 mol dm 1 = 100 dm 3 1000 3 – 15. 400 cm 的溶液中OH 的摩爾數 –3 –3 3 400 dm = 6.56 × 10 mol dm × 1000 –3 = 2.624 × 10 mol 1 3 400 cm 的溶液中M(OH) 2的摩爾數 –3 –3 2.624 × 10 mol = 1.312 × 10 mol 1 = 2 從方程式得知，M(OH) 2對M的摩爾比 = 1：1。 ∴ M的摩爾質量 0.115 g –1 = 87.7 g mol = –3 1.312 × 10 mol M是鍶。 1 (註：從周期表得知，鍶的相對原子質量是 87.6。) 3 16. (a) 該10 cm 的氯漂白劑樣本中NaOCl的質 量 3 –3 = 10 cm × 1.0 g cm × 6.0% = 0.60 g 3 該10 cm 的氯漂白劑樣本中NaOCl的摩 爾數 0.60 g = –1 (23.0 + 16.0 + 35.5) g mol –3 = 8.05 × 10 mol 1 原來樣本中NaOCl(aq)的摩爾濃度 –3 8.05 × 10 mol –3 = 0.805 mol dm 1 = 3 10 dm 1000 (b) 1：99的消毒溶液的大約摩爾濃度 –3 8.05 × 10 mol = 1 10 + 990 dm 3 1000 –3 –3 = 8.05 × 10 mol dm 1 第16章 A. 1. 多項選擇題 (p.89) B P 和Q都是酸，它們的pH均小於7。HCl(aq)是 + 一元酸，0.01 M HCl(aq)中的[H (aq)]是0.01 M；H 2SO 4(aq)是二元酸，0.01 M H 2SO 4(aq) + 中的[H (aq)]是大於0.01 M。 因此，與0.01 M HCl(aq)相比，0.01 M H 2SO 4(aq)較為酸性，所以Q的pH較P的低。 R和S都是鹼，它們的pH均大於7。由於與 0.10 M NaOH(aq)相比，0.01 M NaOH(aq)中 – 的[OH (aq)]較低，故0.01 M NaOH(aq)的鹼 性較0.10 M NaOH(aq)的低，所以R的pH較S 的低。 2. B 如在第17頁的表14.2所示，硝酸在水中可完 全電離，但乙酸卻不可。若兩者的摩爾濃度 + 相同，硝酸中的[H (aq)]較乙酸中的高，所以 –3 0.10 mol dm 硝酸的pH較低。 3. B 1 mol的H 2 SO 4 在水中幾乎完全電離，並生成 2– + 2 mol的H (aq)和1 mol的SO 4 (aq)。 + –3 ∴ [H (aq)] = 0.03 × 2 mol dm –3 = 0.06 mol dm pH = –log 0.06 = 1.2 4. C + –1 酸J溶液中的[H (aq)] = 10 M = 0.1 M + –2 酸K溶液中的[H (aq)] = 10 M = 0.01 M 5. D 0.064 M HX(aq)的pH = –log 0.064 = 1.2 0.0032 M HX(aq)的pH = –log 0.0032 = 2.5 6. B – + H (aq) + NO 3 (aq) HNO 3(aq) + HNO 3(aq)樣本的pH = 1.8 = –log[H (aq)] + –1.8 M HNO 3(aq)樣本的 [H (aq)] = 10 3 3 把100 cm 的樣本與200 cm 的水混合時，所 3 得混合物的體積是300 cm 。 + 設所得混合物的[H (aq)]是M 2。 –1.8 100 300 × = M2 × 10 1000 1000 –3 M 2 = 5.3 × 10 –3 ∴ 所得混合物的pH = –log 5.3 × 10 = 2.3 7. C 3 所得溶液的體積 = (10 + 990) cm 3 = 1000 cm + 把HCl(aq)樣本稀釋後，所含H (aq)的濃度便 減少100倍，因此所得溶液的pH = 2 + 2 = 4。 8. C + 來自HA的H (aq)的摩爾數 25.0 mol = 0.15 mol = 6.0 × 1000 + 來自HB的H (aq)的摩爾數 = 3.0 × 45.0 mol = 0.14 mol 1000 + 所得溶液中H (aq)的濃度 (0.15 + 0.14) mol –3 = = 4.1 mol dm 3 25.0 + 45.0 ) dm ( 1000 9. B 0.1 M HNO 3(aq)的pH = –log 0.1 = 1 T13 10. B 9. B. 結構題 (p.90) 11. (a) 0.0005 M HCl(aq)的pH = –log 0.0005 = 3.3 因此，甲基紅呈紅色。 –13 (b) 這溶液的pH = –log 3.2 × 10 = 12.5 因此，酚酞呈粉紅色。 (c) 大約是4.4至6.0 12. (a) pH計 (b) 溶液是酸性的。 + (c) 2.87 = –log[H (aq)] + –2.87 –3 mol dm [H (aq)] = 10 –3 –3 = 1.35 × 10 mol dm –3 1.35 × 10 ) = 3.17 (d) pH = –log ( 2 (e) 容易使用 能準確且迅速獲得讀數 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 第17章 A. 1. 多項選擇題 (p.106) A 亞硫酸是弱二元酸，它按以下方程式在水中 輕微電離： 水 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. T14 + – H (aq) + HSO 3 (aq) H 2SO 3(l) – 2– + H (aq) + SO 3 (aq) HSO 3 (aq) 由 於 這 電 離 的 發 生 是 不 完 全 的 ， 故 1. 0 M + H 2SO 3(aq)中H (aq)的濃度小於2.0 M。 D 稀硝酸與碳酸鈉按以下的方程式反應： 2HNO 3(aq) + Na 2CO 3(aq) 2NaNO 3(aq) + CO 2(g) + H 2O(l) C NaOH(aq)和NH 3 (aq)都可與Mg(NO 3 ) 2 (aq)生 成白色的Mg(OH) 2沉澱。 B 碳酸是弱酸，而硫酸是強酸。在相同的摩爾 + 濃度下，硫酸中H ( aq )離子的濃度較碳酸中 的高。 C A 氨水在水中輕微電離，而氫氯酸、氯化鈉和 氫氧化鈉在水中可完全電離或完全離解。 A D C + 弱酸在水中只可輕微電離，生成H (aq)離子和 它相應的陰離子，因此這溶液的pH大於2.0。 再者，這溶液中可自由流動離子的濃度頗低， 所以它具不良的導電性。 10. C (77%) 選 項 ( A ) ： H C l ( a q ) 是 較 C H 3C O O H ( a q ) 強 的 酸，不管兩者的濃度是多少。 X比Z具較高的 + pH，原因是X中H (aq)離子的濃度較Z中的 高。 選項( B )：溶液的pH與它的體積無關。由於Y + 中H (aq)離子的濃度較X中的高，所以Y比X具 較低pH。 + 選項( D)：Y比Z具較低pH是因為Y中H (aq)離 子的濃度較Z中的高。 B. 結構題 (p.107) + –2.0 11. (a) [H (aq)] = 10 M = 0.01 M 由於Y是強一元酸，1 mol的Y在水中完 全 (或幾乎完全) 電離，生成1 mol的 + H (aq)離子。 ∴ 溶液中Y的摩爾濃度是0.01 M。 1 (b) X和Z的摩爾濃度和鹽基度相同，但X 的pH較Z的低，顯示X在水中的電離 較Z的完全。 1 因此，X的強度較Z的高。 1 12. (a) NH 3(aq) + H 2O(l) + – NH 4 (aq) + OH (aq) 1 (b) 量度摩爾濃度相同的兩個鹼水溶液 (即 氨水與氫氧化鈉溶液) 的pH/導電性。 1 與氫氧化鈉溶液相比，氨水的pH/導電 性較低。 1 原因是氨水是弱鹼，而氫氧化鈉溶液 是強鹼。若兩者的摩爾濃度相同，氨 – 水中OH (aq)離子/可自由流動離子的 濃度較氫氧化鈉溶液中的低。 1 13. (a) 預備兩塊大小和質量相若的碳酸鎂， 並在摩爾濃度相同的硫酸和亞硫酸 分別加入一塊碳酸鎂。 1 比較這兩個反應釋出無色氣泡的速率/ 這兩種酸與碳酸鎂反應的劇烈程度。 1 (b) 與亞硫酸與碳酸鎂的反應相比，硫酸 與碳酸鎂的反應較快釋出無色氣泡/較 劇烈。 1 原因是硫酸是強酸，而亞硫酸是弱 酸。若兩者的摩爾濃度相同，硫酸較 + 亞硫酸含較高濃度的H (aq)離子， 可與碳酸鎂反應。 1 第18章 A. 1. 4. 多項選擇題 (p.146) A 所涉及反應的方程式：HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H 2O(l) 所反應H (aq) 所反應OH (aq) 反應混合物的 的摩爾數 的摩爾數 3 體積 / cm / mol / mol 25.0 + 25.0 25.0 (1) 1.0 × = 0.025 = 50.0 1000 + – (2) 1.0 × 100.0 = 0.1 1000 100.0 + 100.0 = 200.0 (3) 2.0 × 50.0 = 0.1 1000 50.0 + 50.0 = 100.0 在 ( 2 ) ， 雖 然 所 用 各 溶 液 的 體 積 是 在 (1) 的 四 + – 倍，但進行反應的H (aq)離子和OH (aq)離子 的摩爾數亦是在(1)的四倍。反應釋出四倍的 熱，但這些熱同時需要加熱四倍體積的反應 混合物，因此在(1)和(2)的中和反應會產生大 致相同的最大温度升幅。 + – 在(3)，雖然進行反應的H (aq)離子和OH (aq) 離子的摩爾數亦是在(1)的四倍，但反應所釋 出的熱只是同時加熱兩倍體積的反應混合 物，因此在(3)的中和反應所產生的最大温度 升幅會較大。 2. A (66%) W、X、Y和Z分別代表MgCl2(aq)、NaOH(aq)、 Na 2CO 3(aq)和HCl(aq)。 若把W和X混合： MgCl2(aq) + 2NaOH(aq) 2NaCl(aq) + Mg(OH)2(s) 若把W和Y混合： MgCl2(aq) + Na2CO3(aq) 3. 白色沉澱 2NaCl(aq) + MgCO3(s) 白色沉澱 若把W和Z混合： 沒有反應 MgCl 2(aq) + HCl(aq) B 選項(A)：因為與鎂相比，鋅的活性較低，所 以鋅與氯化鎂溶液不發生置換反應。 選項(B)：氫氧化鋅與稀氫氯酸發生中和反應， 該反應可用以下方程式來表示：Zn(OH) 2 (s) + ZnCl 2(aq) + 2H 2O(l) 2HCl(aq) 選項(C)：氯化鎂是鹽，與金屬氧化物沒有反 應。 選項(D)：氯化鋅是可溶於水的鹽，不可藉沉 澱反應來製備。 C 硝酸鋅與稀氫氯酸沒有反應。 5. B ( 2 )：所涉及反應的方程式是Na 2 SO 4 ( aq ) + CaSO 4(s) + 2NaCl(aq) CaCl 2(aq) 6. D 把Ca(OH) 2 (aq)和H 2 SO 4 (aq)混合後，便發生 以下的沉澱反應：Ca(OH) 2 (aq) + H 2 SO 4 (aq) CaSO 4(s) + 2H 2O(l)。CaSO 4不溶於水， 所以在選項(D)，所得混合物中可自由流動離 子的濃度最低。 7. B 把氨水加入鈣離子的水溶液時，沒有沉澱生 成。原因是所生成的氫氧化鈣可溶於氨水 中。此外，硝酸鈣溶液和硝酸鎂溶液都與稀 氫氯酸沒有反應。 8. D 9. C 在這些反應中生成的 (暗) 綠色沉澱和白色沉 澱分別是Fe(OH) 2(s)和BaSO 4(s)。 10. B 所涉及的兩個反應可用下列的方程式來表示： PbCO 3(s) + 2HNO 3(aq) Pb(NO 3 ) 2(aq) + CO 2(g) + H 2O(l) PbSO 4(s) + Pb(NO 3 ) 2(aq) + Na 2SO 4(aq) 2NaNO 3(aq) B. 結構題 (p.147) 11. (a) 硝酸鋅 (b) ZnCO 3(s) + 2HNO 3(aq) Zn(NO 3 ) 2(aq) + CO 2(g) + H 2O(l) (c) 泡騰現象停止發生/停止釋出無色 氣泡。 見到菱鋅礦粉末不再溶於稀硝酸。 (d) 這是為確保所有稀硝酸都已反應，使 生成物不含稀硝酸。 (e) 濾紙 過量菱鋅礦 粉末 (f) 1 1 1 1 1 漏斗 2 硝酸鋅溶液 (若繪圖正確，可得1分；若標籤正確， 可得1分) 讓熱的飽和溶液靜置一旁，待它慢慢冷 卻至室温。 T15 一段時間後，便會形成硝酸鋅晶體。 把剩餘的溶液過濾，以取得晶體。用 小量冷的蒸餾水清洗晶體，最後用濾 紙弄乾晶體。 12. (a) (i) x：NaOH(aq) y：Zn(OH) 2(s) (ii) 藉過濾法 (b) 稀HCl(aq) 1 1 1 1 1 1 4. 第19章 A. 1. 2. 3. T16 多項選擇題 (p.195) D (53%) C H 2SO 4(aq) + 2KOH(aq) 5. K 2SO 4(aq) + 2H 2O(l) H 2SO 4的摩爾數 20.0 mol = 0.01 mol = 0.5 × 1000 要得出pH為7的溶液，該硫酸應被氫氧化 鉀 溶 液 完 全 中 和 。 從 方 程 式 得 知 ， H 2S O 4對 KOH的摩爾比 = 1：2，所以所需KOH的摩爾 數 = 0.01 mol × 2 = 0.02 mol 選項(A)：KOH的摩爾數 20.0 mol = 0.01 mol = 0.5 × 1000 選項(B)：KOH的摩爾數 10.0 mol = 0.005 mol = 0.5 × 1000 選項(C)：KOH的摩爾數 20.0 mol = 0.02 mol = 1.0 × 1000 選項(D)：KOH的摩爾數 40.0 mol = 0.04 mol = 1.0 × 1000 D NaCl(aq) + H 2O(l) HCl(aq) + NaOH(aq) HCl的摩爾數 20 = 0.002 mol = 0.10 × 1000 NaOH的摩爾數 10 = 0.001 mol = 0.10 × 1000 從 方 程 式 得 知 ， 0 . 0 0 1 m o l 的N a O H 只 需 要 0.001 mol的HCl來完全中和，因此HCl是過量 的。 + 所得溶液中H (aq)離子的濃度 –3 0.002 – 0.001 mol dm = 10 + 20 1000 6. 7. 8. 所得溶液的pH 0.002 – 0.001 ) = 1.48 = –log ( 10 + 20 1000 D NaCl(aq) + H 2O(l) HCl(aq) + NaOH(aq) 從方程式得知，NaOH對HCl的摩爾比 = 1：1。 ∴ HCl(aq)的濃度 25.0 0.245 × 1000 –3 mol dm = 13.49 1000 –3 = 0.454 mol dm C 選項(A)：若只用蒸餾水沖洗移液管，管中氫 氧化鈉溶液的濃度便會小於0.245 M，結果需 要較小體積的氫氯酸便可把氫氧化鈉溶液全 部中和。 選項(C)：若用氫氧化鈉溶液來沖洗錐形瓶， 瓶中氫氧化鈉溶液的體積便會大於0.245 M， 結果需要較大體積的氫氯酸才可把氫氧化鈉 溶液全部中和。 選項(D)：若漏斗留在滴定管的頂部，附在漏 斗柄的氫氧化鈉溶液便會滴進滴定管中，結 果需要較小體積的氫氯酸便可把氫氧化鈉溶 液全部中和。 C B X 2SO 4(aq) + H 2SO 4(aq) + X 2CO 3(aq) CO 2(g) + H 2O(l) 從方程式得知，H 2SO 4對X 2CO 3的摩爾比 = 1：1。 設X的相對原子質量是a。 X 2CO 3的摩爾數 0.53 25.00 = 0.2 × = 2a + 12.0 + 16.0 × 3 1000 0.53 –3 = = 5 × 10 2a + 60.0 a = 23.0 ∴ X的相對原子質量是23.0。 A 2NaCl(aq) + Na 2CO 3(aq) + 2HCl(aq) CO 2(g) + H 2O(l) 所用HCl的摩爾數 23.50 –3 mol = 2.35 × 10 mol = 0.10 × 1000 從 方 程 式 得 知 ， H C l 對 N a 2C O 3的 摩 爾 比 = 2：1。 ∴ 250.0 cm 的溶液中Na 2CO 3的摩爾數 3 1 250.0 × mol = 2.35 × 10 × 2 25.0 = 0.01175 mol Na 2CO 3․nH 2O的摩爾數 1.46 = 0.01175 = 23.0 × 2 + 12.0 + 16.0 × 3 + (1.0 × 2 + 16.0) × n 1.46 = 0.01175 = 106.0 + 18n n = 1.01 9. C 10. C NaCl(aq) + H 2O(l) HCl(aq) + NaOH(aq) 從方程式得知，NaOH對HCl的摩爾比 = 1：1。 ∴ 與蛋殼中CaCO 3反應的HCl的摩爾數 50.0 22.65 – 0.500 × ) mol = (1.00 × 1000 1000 = 0.0387 mol CaCl 2(aq) + CaCO 3(s) + 2HCl(aq) CO 2(g) + H 2O(l) 從 方 程 式 得 知 ， H C l 對 C a C O 3的 摩 爾 比 = 2：1。 ∴ 蛋殼中CaCO 3的質量百分比 1 × (40.1 + 12.0 + 16.0 × 3) g 0.0387 × 2 = 3.85 g × 100% = 50.3% –3 B. 結構題 (p.196) 3 3 11. (a) 用潔淨的25.0 cm 移液管把25.0 cm 的0.25 M酸X溶液轉移至潔淨的 3 250.0 cm 容量瓶。 加入蒸餾水，直至到達容量瓶的刻度 為止。最後，把容量瓶蓋上瓶塞，並 倒置數次，使瓶內的溶液充分拌勻。 (b) 由黃色轉為橙色 (c) NaOH的摩爾數 25.0 mol = 0.05 × 1000 –3 = 1.25 × 10 mol 酸X的摩爾數 0.25 24.70 × mol = 10 1000 –4 = 6.175 × 10 mol –3 1.25 × 10 NaOH的摩爾數 = –4 6.175 × 10 酸X的摩爾數 = 2.02 ∴ 酸X的鹽基度是2。 1 1 1 1 1 (d) 每次把固定而小量已稀釋的酸X溶液 加入標準氫氧化鈉溶液後，便用pH計/ 與pH傳感器連接的數據記錄器量度 反應混合物的pH。 1 根據所得的pH讀數，繪畫這滴定的滴定 曲線，pH出現明顯變化的一刻便是這 滴定的當量點。 1 或 每次把固定而小量已稀釋的酸X溶液 加入標準氫氧化鈉溶液後，便用 温度計量度反應混合物的温度。 (1) 根據所得的温度讀數，繪畫反應混合 物的温度對所加入已稀釋的酸X溶液 體積的坐標圖，利用外推法，從圖中 找出反應混合物温度最高的一刻，該 刻便是這滴定的當量點。 (1) 1 12. (a) 氨水 NH 3(aq) + HClO 4(aq) NH 4ClO 4(aq) 1 1 (b) (i) 甲基橙 (ii) 從 ( a ) 部 的 方 程 式 得 知 ， H C l O 4 對 NH 3的摩爾比 = 1：1。 ∴ NH 3(aq)的摩爾濃度 26.90 0.65 × 1000 –3 mol dm = 1 25.0 1000 –3 = 0.70 mol dm 1 (c) (i) 從 ( a ) 部 的 方 程 式 得 知 ， H C l O 4 對 NH 4ClO 4的摩爾比 = 1：1。 ∴ NH 4ClO 4的理論產量 26.90 = 0.65 × 1 × 117.5 g 1000 = 2.05 g 1 (註：NH 4ClO 4的摩爾質量是117.5 g –1 mol ) (ii) 反應的實際產量遠低於理論產量， 可能是因為： • 不是全部的NH 4ClO 4都 從NH 4ClO 4的飽和溶液中析出 1 • 在過濾及弄乾NH 4ClO 4晶體時， (1) 失去一些NH 4ClO 4晶體 13. HKDSE 2018 卷一乙部 第7題 H 2SO 4(aq) 1 14. (a) (i) SO 2(g) + H 2O 2(aq) (ii) H 2SO 4(aq) + 2NaOH(aq) Na 2SO 4(aq) + 2H 2O(l) 1 T17 (b) 所用NaOH(aq)的合理平均體積 6.20 + 6.25 + 6.30 3 3 cm = 6.25 cm = 3 從(a)部的方程式得知，NaOH對H 2SO 4對 SO 2的摩爾比 = 2：1：1。 ∴ 乾果樣本中SO 2的摩爾數 6.25 1 = 0.010 × × mol 1 1000 2 –5 = 3.13 × 10 mol 1 (c) 25.0 g的乾果樣本中SO 2的質量 –5 = 3.13 × 10 mol × (32.1 + 16.0 × 2) 1000 mg –1 g mol × 1g = 2.00 mg 1 每kg的乾果樣本中SO 2的質量 2.00 mg –1 = = 80.0 mg kg 1 25.0 kg 1000 –1 由於計算出來的值小於100 mg kg ，故 上述乾果樣本沒有超出這上限。 15. (a) CaCO 3(s) + 2HNO 3(aq) Ca(NO 3 ) 2(aq) + H 2O(l) + CO 2(g) 1 1 (b) 由無色轉為粉紅色 (c) (i) HNO 3(aq) + NaOH(aq) NaNO 3(aq) + H 2O(l) 從方程式得知，NaOH對HNO 3 的摩 爾比 = 1：1。 ∴ 未反應HNO 3的摩爾數 20.00 = 0.40 × mol 1000 –3 = 8.0 × 10 mol 1 (ii) 從 ( a ) 部 的 方 程 式 得 知 ， H N O 3 對 CaCO 3的摩爾比 = 2：1。 ∴ 該石灰石樣本中CaCO 3的摩爾數 –3 50.0 1 = (0.50 × – 8.0 × 10 ) × mol 1000 2 –3 = 8.5 × 10 mol 1 (iii) 該石灰石樣本中CaCO 3 的質量百分 比 –3 8.5 × 10 × (40.1 + 12.0 + 16.0 × 3) g = 1.28 g × 100% = 66.5% 1 16. (a) Fe 2O 3․nH 2O(s) + 6HCl(aq) 2FeCl 3(aq) + (3 + n)H 2O(l) 1 NaCl(aq) + (b) HCl(aq) + NaOH(aq) H 2O(l) 從方程式得知，NaOH對HCl的摩爾比 = 1：1。 T18 ∴ 與鐵銹樣本中的水合氧化鐵(III) 反應 的HCl的摩爾數 40.0 35.16 = (1.50 × – 0.50 × ) mol 1 1000 1000 = 0.0424 mol 1 (c) 從(a)部的方程式得知，HCl對Fe 2O 3․nH 2O 的摩爾比 = 6：1。 ∴ 鐵銹樣本中Fe 2O 3․nH 2O的摩爾數 0.0424 1.89 = = 6 (55.8 × 2 + 16.0 × 3) + (1.0 × 2 + 16.0) × n 1 n = 5.99 ≈ 6 1 (d) 水合氧化鐵(III) 的每個式單位所含 結晶水的數目取決於每個情況在生成 鐵銹時，鐵樣本能與多少水反應。 1 17. 在步驟(2)，不應在容量瓶中加滿蒸餾水。 正確的步驟是： 把蒸餾水加入容量瓶，直至彎液面的底部 到達容量瓶的刻度為止。蓋上瓶塞，把 1 容量瓶倒置數次。 在步驟(3)，亦需要用所提供的標準氫氯酸 來沖洗滴定管。正確的步驟是： 先用蒸餾水沖洗滴定管，再用所提供的 標準氫氯酸來沖洗，然後把標準氫氯酸 注入滴定管，並確保滴定管的噴嘴充滿酸。 1 3 在步驟(4)，不應把25.0 cm 已稀釋的樣本 3 轉移至一個250 cm 的燒杯。正確的步驟是： 3 利用已清洗的移液管，把25.0 cm 已稀釋 的樣本轉移至一個潔淨的錐形瓶，並加入 1 數滴甲基橙指示劑。 課題練習答案 第19章 A. 1. 2. 3. 多項選擇題 (p.200) D 該反應的方程式是： CuCO 3(s) + H 2SO 4(aq) CuSO 4(aq) + CO 2(g) + H 2O(l) D 在選項(D)，該反應的方程式是： CaCl 2(aq) + Ca(OH) 2(s) + 2HCl(aq) 2H 2O(l) D 氨水是鹼，但它不含金屬離子。 4. D – 述句(1)：當溶液中OH ( aq )的濃度下降，該 溶液的pH亦下降。 述句(3)：氫氧化鈉溶液是強鹼，不管它的濃 度是多少，都可在水中完全離解。 5. C 3 (1)：把氯化鈉溶液加入25.0 cm 的0.5 M氫氯 + 酸時，酸中H ( aq )離子的濃度便下降，結果 氫氯酸的pH會上升。 3 (2)：所得的溶液會是50.0 cm 的0.5 M氫氯 酸。 (3)：乙酸是弱酸，在水中只輕微電離，生成 + 3 H (aq)離子。因此，把乙酸加入25.0 cm 的 + 0.5 M氫氯酸時會令酸中H (aq)離子的濃度下 降，結果氫氯酸的pH會上升。 6. A (85%) 醋的pH大約是3。 7. C 四個組合中，所得溶液的體積是相同的， + 但在選項(C)，進行反應的H (aq)離子和 – OH (aq)離子的摩爾數最高，這組合會釋出最 多熱，因此產生最大的温度升幅。 8. C (68%) (1)：Cu( NO 3 ) 2 (aq)既不與AgNO 3 (aq)反應， 亦不與NaNO 3(aq)反應。 (2)：只有AgNO 3 (aq)與HCl(aq)反應，生成白 色的沉澱(AgCl(s))。 (3 )：只有AgNO 3 (aq)與KOH(aq)反應，生成 暗棕色的沉澱(Ag 2O(s))。 9. A Pb(NO 3 ) 2(aq) + Na 2SO 4(aq) PbSO 4(s) + 2NaNO 3(aq) Na 2SO 4的摩爾數 20.0 mol = 0.002 mol = 0.1 × 1000 從方程式得知，Na 2 SO 4 對PbSO 4 的摩爾比 = 1：1。 ∴ 所生成PbSO 4(s)的質量 = 0.002 × (207.2 + 32.1 + 16.0 × 4) g = 0.607 g 10. A (59%) PbCl 2(s) + Pb(NO 3 ) 2(aq) + 2NaCl(aq) 2NaNO 3(aq) Pb(NO 3 ) 2的摩爾數 25.00 mol = 0.0125 mol = 0.50 × 1000 NaCl的摩爾數 50.00 mol = 0.0500 mol = 1.00 × 1000 0.0125 mol的Pb(NO 3 ) 2 只需要0.0125 mol × 2 = 0.0250 mol的NaCl來完全反應，因此 Pb(NO 3 ) 2是限量反應物。 – 混合物中Cl (aq)的濃度 0.0500 – 0.0125 × 2 M = 0.33 M = 25.00 + 50.00 1000 11. A (57%) Ca 3(PO 4 ) 2(s) 3CaCl 2(aq) + 2Na 3PO 4(aq) + 6NaCl(aq) CaCl 2的摩爾數 100.0 mol = 0.030 mol = 0.30 × 1000 Na 3PO 4的摩爾數 300.0 mol = 0.030 mol = 0.10 × 1000 2 0.030 mol的CaCl 2 只需要0.030 mol × = 3 0.020 mol的Na 3 PO 4 來完全反應，因此CaCl 2 是限量反應物。 從方程式得知，CaCl 2對Ca 3(PO 4 ) 2的摩爾比 = 3：1。 ∴ 所生成Ca 3(PO 4) 2的摩爾數 0.030 mol = 0.010 mol = 3 12. D 稀HNO 3(aq) Pb(NO 3 ) 2(aq) Pb(OH) 2(s) NaCl(aq) PbCl 2(s) 13. A 14. A (35%) K 3A(aq) + 3H 2O(l) 3KOH(aq) + H 3A(aq) 1 mol 3 mol 該酸是三元酸。 15. D (50%) W和X的混合物是兩個0.20 M的強一元酸的混 + 合物，所以在混合物中，H ( aq )離子的濃度 是0.20 M。 X和Y的混合物是一個0.20 M的強一元酸和一 個0.20 M的弱一元酸的混合物，所以在混合 + 物中，H (aq)離子的濃度低於0.20 M。 因此，W和X的混合物的pH較X和Y的混合物的 為低。 16. D (51%) 在沒有水的存在下，酸性氣體與CaO(s)沒有 反應。 T19 17. C 18. C (48%) + – NH 4 (aq) + OH (aq) NH 3(aq) + H 2O(l) – 當OH (aq)離子已反應，更多NH 3 分子便會在 – 水中電離，生成OH (aq)離子，並與HCl(aq) 反應，因此1 mol的NH 3(aq)可完全中和1 mol 的HCl(aq)。 B. 結構題 (p.202) 19. (a) 2 H N S O 質量 / g 3.1 14.4 33.1 49.4 原子的 摩爾數 / mol 3.1 = 3.10 1.0 14.4 33.1 49.4 = 1.03 = 1.03 = 3.09 14.0 32.1 16.0 原子的 最簡單 整數摩 爾比 3.10 = 3.01 1.03 ≈3 1.03 =1 1.03 1.03 =1 1.03 3.09 =3 1.03 ∴ 氨基磺酸的實驗式是H 3NSO 3。 (若能正確計算各原子的摩爾數，可得1 分；若能正確計算各原子的最簡單整數 摩爾比，可得1分) (b) 設氨基磺酸的分子式是(H 3 NSO 3 ) n ，式中 n是一個整數。 n × (1.0 × 3 + 14.0 + 32.1 + 16.0 × 3) = 97.1 1 n =1 ∴ 氨基磺酸的分子式是H 3NSO 3。 (c) 洗潔粉中氨基磺酸的質量 = 5.00 g × 14.5% = 0.725 g 所製備溶液的摩爾濃度 0.725 97.1 –3 mol dm 1 = 200 1000 –3 = 0.0373 mol dm 1 20. HKDSE 2019 卷一乙部 第4題 21. (a) HX被稀釋10倍時，它的水溶液的pH便 上升一個單位。 1 這表示HX在水中可完全電離，令稀釋 + 1 後H (aq)離子的濃度減少10倍。 因此HX是強酸。 –0.92 M = 0.12 M 1 (b) x = 10 3 (c) 用潔淨的移液管把25.0 cm 的HX轉移 3 1 至潔淨的250.0 cm 容量瓶。 加入蒸餾水，直至到達容量瓶的刻度 為止。最後，把容量瓶蓋上瓶塞，並 倒置數次，使瓶內的溶液充分拌勻。 1 T20 22. (a) 若酸的一個分子在水中完全電離時生 成一個氫離子，該酸便是一元酸。 1 (b) (i) 發粉是鹼性的，可中和注入皮膚 內的甲酸。 1 – + H (aq) + HCO 3 (aq) H 2O(l) + 1 CO 2(g) (ii) 從 ( i ) 部 的 方 程 式 得 知 ， H C O O H 對 NaHCO 3的摩爾比 = 1：1。 ∴ 所需NaHCO 3的質量 –4 = 1.50 × 10 × (23.0 + 1.0 + 12.0 1 + 16.0 × 3) g = 0.0126 g 1 (iii) 氫氧化鈉溶液是腐蝕性的，可 侵蝕皮膚。 1 1 23. (a) 弱酸是在水中只輕微電離的酸。 Na 3A(aq) + (b) H 3A(aq) + 3NaOH(aq) 1 3H 2O(l) (c) 所用NaOH的摩爾數 –4 1 = 0.2 × 1.30 mol = 2.6 × 10 mol 1000 從(b)部的方程式得知，NaOH對H 3A的摩 爾比 = 3：1。 –4 2.6 × 10 ∴ H 3A的摩爾數 = mol 3 該檸檬汁中檸檬酸的濃度 –4 2.6 × 10 mol 3 × 192.0 g mol –1 = 5.0 dm 3 1000 –3 = 3.3 g dm 1 (d) 檸檬汁不含可與氫氧化鈉溶液反應的 其他物質。 1 (e) 以下任何一項： 節省化學品。 1 節省進行實驗所需的時間。 (1) 減低實驗的潛在危險。 (1) 減少化學廢料的生成。 (1) 1 24. (a) 為節省氫氧化鈉溶液。 1 (b) 酚酞 由無色轉為粉紅色 1 (c) 所用NaOH(aq)的合理平均體積 22.50 + 22.40 + 22.60 3 cm = 3 3 = 22.50 cm CH 3COOH(aq) + NaOH(aq) CH 3COONa(aq) + H 2O(l) 所用NaOH的摩爾數 –3 = 0.050 × 22.50 mol = 1.1 × 10 mol 1 1000 25. 26. 27. 28. 從方程式得知，NaOH對CH 3 COOH的摩 爾比 = 1：1。 3 ∴ 25.0 cm 經稀釋的醋溶液中CH 3COOH –3 的摩爾數 = 1.1 × 10 mol 3 該10.0 cm 醋中CH 3COOH的摩爾數 –3 250.0 = 1.1 × 10 mol × 25.0 –2 = 1.1 × 10 mol 1 這牌子的醋中CH 3COOH的濃度 –2 –3 –3 1.1 × 10 mol dm = 1.1 mol dm 1 = 10.0 1000 (d) (i) 附在漏斗柄的氫氧化鈉溶液便會 滴進滴定管中，結果需要較小 體積的氫氧化鈉溶液便可把經 稀釋的醋全部中和。 1 (ii) 清洗錐形瓶後，可能會有一些經 稀釋的醋殘留在錐形瓶內，結果 可能需要較大體積的氫氧化鈉 溶液才把可經稀釋的醋全部中和。 1 1 (a) 有白色沉澱生成。 2– 2+ BaSO 4(s) 1 (b) Ba (aq) + SO 4 (aq) (c) (i) 反應混合物的導電性下降。原因 是把稀H 2SO 4(aq)加入Ba(OH) 2(aq) 時，生成BaSO 4(s)和H 2O(l)， 反應混合物中可自由流動離子的 濃度便下降。 1 (ii) 反應混合物的導電性上升。原因 是加入過量稀H 2SO 4(aq)時，反應 混合物中可自由流動離子的濃度 便上升。 1 3 1 (d) 33.0 cm (e) Ba(OH) 2的摩爾數 –3 = 0.10 × 25.0 mol = 2.5 × 10 mol 1 1000 2– 2+ 從(b)部的方程式得知，Ba 對SO 4 的摩 爾比 = 1：1。 ∴ H 2SO 4的摩爾數 = 2.5 × 10 –3 mol H 2SO 4(aq)的摩爾濃度 –3 2.5 × 10 –3 mol dm = 33.0 1000 –3 = 0.076 mol dm 1 HKDSE 2020 卷一乙部 第4題 HKDSE 2020 卷一乙部 第2題 HKDSE 2021 卷一乙部 第7題 綜合測驗答案 第19章 A. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 多項選擇題 (p.208) B D + X的pH較Y的低。pH = –log[ H (aq) ]，所以 + X(aq)中H (aq)的濃度較Y(aq)中的高。 A 3 在100.0 cm 水溶液中，0.1 mol的H 2SO 4幾乎 完全電離，生成多於2 mol的可自由流動離 子；0.1 mol的KOH完全離解，生成2 mol可 自由流動離子。NH 3 (aq)和CH 3 COOH(aq)分 別是弱鹼和弱酸，對於兩者來說，在水中電 離並生成可自由流動離子的分子的百分比都 很小。 B 溶液P與NaOH(aq)的反應： NaCl(aq) + H 2O(l) HCl(aq) + NaOH(aq) ? 0.005 mol 溶液Q與NaOH(aq)的反應： CH 3COOH(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H 2O(l) 0.005 mol ? 根據上述的方程式，HCl(aq)及CH 3COOH(aq) 需要相同摩爾數的NaOH(aq)來完全中和。 C NaCl(aq) + H 2O(l) HCl(aq) + NaOH(aq) 實驗 HCl(aq) 的摩爾數 / mol NaOH(aq) 的摩爾數/ mol 所生成 H 2O(l)的摩 爾數 / mol I 0.025 0.025 0.025 II 0.05 (過量) 0.025 0.025 由於在實驗I和實驗II中，進行反應的HCl(aq) 和NaOH(aq)的摩爾數相同，故兩個實驗所生 成熱的量都相等。 與實驗II相比，實驗I中混合物的體積較小。 由於這裏用了等量的熱來加熱體積較小的混 合物，故實驗I中混合物的最大温度升幅較實 驗II中的大。 C 2+ – Pb(OH) 2(s) (1)：Pb (aq) + 2OH (aq) (3)： Ca(NO 3 ) 2(aq) + 2NaOH(aq) Ca(OH) 2(s) + 2NaNO 3(aq) T21 C 氯化鉛(II) 是不溶於水的鹽，可透過沉澱反應 來製備。 PbCl 2(s) + Pb(NO 3 ) 2(aq) + 2NaCl(aq) 2NaNO 3(aq) 8. D 所需Ni(NO 3 ) 2․6H 2O的質量 = 0.1 × 250.0 × [58.7 + (14.0 + 16.0 × 3) × 1000 2 + (1.0 × 2 + 16.0) × 6] g = 7.27 g 9. C Fe 2(SO 4 ) 3(aq) + Fe 2O 3(s) + 3H 2SO 4(aq) 3H 2O(l) 從方程式得知，Fe 2 O 3 對H 2 SO 4 的摩爾比 = 1 ：3。 ∴ 所需H 2SO 4(aq)的體積 2.71 ×3 55.8 × 2 + 16.0 × 3 3 dm = 0.20 3 3 = 0.255 dm = 255 cm 10. B 2MHCO 3(aq) + H 2SO 4(aq) M 2SO 4(aq) + 2CO 2(g) + 2H 2O(l) 所使用H 2SO 4的摩爾數 = 0.5 × 20.0 mol = 0.01 mol 1000 從方程式得知，H 2SO 4對MHCO 3的摩爾比 = 1 ：2。 ∴ 所反應MHCO 3的摩爾數 = 0.01 mol × 2 = 0.02 mol 設M的相對原子質量是a。 2.00 0.02 = a + 1.0 + 12.0 + 16.0 × 3 a = 39.0 ∴ M的相對原子質量是39.0。 11. D 濃乙酸是弱酸。濃氫氯酸不侵蝕銅。 B. 結構題 (p.209) 12. (a) (b) 2 (c) (i) T22 1 1 發生泡騰現象/有無色氣泡釋出。 1 (ii) 酒石酸溶於水時，生成H (aq)。 – + H (aq)與HCO 3 (aq)反應，生成 1 CO 2(g)。 – + H (aq) + HCO 3 (aq) CO 2(g) + 1 H 2O(l) 分別把數滴牛奶樣本和檸檬汁樣本加 在pH試紙上，然後把呈現的顏色與pH 色板作比對。 1 1 (i) 檸檬汁樣本 (6–2) 4 = 10 1 (ii) 10 或 10 000 (1) x：稀NaOH(aq) 1 1 y：Cu(OH) 2(s) 1 z：稀H 2SO 4(aq) 在焰色試驗中，含銅(II) 離子的水溶液 產生藍綠色的火焰。 1 濃硫酸與氫氧化鈉溶液的反應高度 放熱。 1 或 避免要填充滴定管不只一次。 (1) 1 由無色轉為粉紅色 3 1 (i) 5.0 cm 滴定管 3 1 (ii) 1000.0 cm 容量瓶 3 3 用潔淨的5.0 cm 移液管，把5.0 cm 的廁所清潔劑緩慢地加進一個盛有約 3 250 cm 蒸餾水的燒杯中，並持續 攪拌。 1 然後把所製成的溶液及全部洗液轉移 3 至潔淨的1000.0 cm 容量瓶。加入 蒸餾水，直至到達容量瓶的刻度為 止。最後，把容量瓶蓋上瓶塞，並 倒置數次，使瓶內的溶液充分拌勻。 1 Na2SO4(aq) H 2SO 4(aq) + 2NaOH(aq) + 2H 2O(l) 所用NaOH的摩爾數 –3 = 0.15 × 28.00 mol = 4.2 × 10 mol 1 1000 從方程式得知，NaOH對H 2 SO 4 的摩爾比 = 2：1。 + 7. 13. (a) (b) 14. (a) (b) 15. (a) (b) (c) (d) (e) ∴ 25.0 cm 3 的已稀釋廁所清潔劑樣本中 H 2SO 4的濃度 –3 4.2 × 10 2 –3 = mol dm 25.0 1000 –3 = 0.084 mol dm 1 3 5.0 cm 的該廁所清潔劑中H 2SO 4的濃度 3 –3 1000.0 dm = 0.084 mol dm × 3 5.0 dm –3 = 17 mol dm 1 T23
0
advertisement
Download
advertisement
Add this document to collection(s)
You can add this document to your study collection(s)
Sign in Available only to authorized usersAdd this document to saved
You can add this document to your saved list
Sign in Available only to authorized users