滴定技術、體積分析與化學計量學：练习题

以下關於製備標準溶液的實驗步驟，哪一項描述是正確的？

將 \( 0.500 \text{ g} \) 的不純鋅 (\(\text{Zn}\)) 樣本加入過量的稀硫酸中。反應完全後，在常溫常壓下收集到 \( 168.0 \text{ cm}^3 \) 的氫氣。計算樣本中鋅的質量百分比。

（相對原子質量：\(\text{Zn} = 65.4\)；常溫常壓下氣體的摩爾體積 = \( 24.0 \text{ dm}^3 \text{ mol}^{-1} \)）

若 \( 20.0 \text{ cm}^3 \) 的 \( 0.400 \text{ M} \) 氫氧化鉀與 \( 16.0 \text{ cm}^3 \) 的稀硝酸剛好中和，求稀硝酸的濃度。

某學生準備配製 0.100 M 的碳酸鈉 (\(Na_2CO_3\)) 標準溶液。他稱取了 2.65 g 的無水碳酸鈉固體，並將其溶解於適量去離子水中。若要達到目標濃度，他應將溶液轉移至容量瓶中並稀釋至多少體積？

(相對原子質量：\(Na=23.0\), \(C=12.0\), \(O=16.0\))

一名學生在滴定前使用去離子水清洗移液管，但沒有用待測的酸溶液潤洗，隨後便用它移取 \( 25.0 \text{ cm}^3 \) 的酸溶液至錐形瓶中。這項操作錯誤會對隨後的滴定結果產生什麼影響？

簡述在酸鹼滴定中，等當點（equivalence point）與滴定終點（end point）的分別。

某學生利用滴定法測定未知濃度的硫酸 (\( \text{H}_2\text{SO}_4 \))。若 \( 20.0 \text{ cm}^3 \) 的硫酸溶液需要 \( 25.0 \text{ cm}^3 \) 的 \( 0.200 \text{ mol dm}^{-3} \) 氫氧化鉀 (\( \text{KOH} \)) 溶液才能完全中和，計算該硫酸溶液的摩爾濃度（以 \( \text{mol dm}^{-3} \) 為單位）。

將 \( 1.40 \text{ g} \) 的不純無水碳酸鈉 (\( \text{Na}_2\text{CO}_3 \)) 樣本溶於水配製成 \( 250.0 \text{ cm}^3 \) 溶液。吸取 \( 25.0 \text{ cm}^3 \) 該溶液，用 \( 0.100 \text{ mol dm}^{-3} \) 的鹽酸 (\( \text{HCl} \)) 進行滴定，平均消耗體積為 \( 24.00 \text{ cm}^3 \)。求該樣本中碳酸鈉的純度（以質量百分比表示）。
(相對原子質量：\( \text{C}=12.0 \), \( \text{O}=16.0 \), \( \text{Na}=23.0 \))

為了測定某未知一元酸 \(HX\) 的摩爾質量，實驗過程如下：
1. 稱取 \(1.20 \text{ g}\) 的 \(HX\) 固體樣本，並將其溶解在去離子水中配製成 \(250.0 \text{ cm}^3\) 的標準溶液。
2. 吸取 \(25.0 \text{ cm}^3\) 的酸溶液放入錐形瓶中，加入兩滴酚酞指示劑。
3. 用一支裝有 \(0.0800 \text{ mol dm}^{-3}\) 氫氧化鈉 (\(NaOH\)) 溶液的滴定管進行滴定。
4. 重複滴定數次，得到的實驗數據如下表：

滴定次數：
第一次：滴定管初讀數 \(0.00 \text{ cm}^3\)，末讀數 \(22.80 \text{ cm}^3\)
第二次：滴定管初讀數 \(1.50 \text{ cm}^3\)，末讀數 \(21.60 \text{ cm}^3\)
第三次：滴定管初讀數 \(0.50 \text{ cm}^3\)，末讀數 \(20.40 \text{ cm}^3\)

(a) 指出在上述數據中，哪些滴定結果應用於計算平均消耗體積，並解釋原因。
(b) 利用合適的數據，計算 \(HX\) 溶液的平均消耗體積。
(c) 計算該未知酸 \(HX\) 的摩爾質量。

一位學生欲測定市售漂白水中次氯酸鈉 (\(NaClO\)) 的濃度，進行了氧化還原滴定實驗。首先，他吸取 \(10.0 \text{ cm}^3\) 的漂白水樣本並稀釋至 \(250.0 \text{ cm}^3\)。接著，他吸取 \(25.0 \text{ cm}^3\) 稀釋後的溶液，加入過量的酸化碘化鉀溶液。反應產生的碘隨後用 \(0.100 \text{ mol dm}^{-3}\) 的硫代硫酸鈉 (\(Na_2S_2O_3\)) 標準溶液滴定。滴定終點時，消耗了 \(24.00 \text{ cm}^3\) 的硫代硫酸鈉溶液。

已知相關反應的離子方程式如下：
(1) \(ClO^-(aq) + 2I^-(aq) + 2H^+(aq) \rightarrow Cl^-(aq) + I_2(aq) + H_2O(l)\)
(2) \(I_2(aq) + 2S_2O_3^{2-}(aq) \rightarrow 2I^-(aq) + S_4O_6^{2-}(aq)\)

(a) 描述在滴定接近終點時應加入哪種指示劑，並說明滴定終點時的顏色變化。
(b) 計算滴定中消耗的硫代硫酸鈉的摩爾數。
(c) 計算原市售漂白水中次氯酸鈉的摩爾濃度（以 \(\text{mol dm}^{-3}\) 為單位）。