依中華藥典第九版，以鹼滴定分析法進行硼酸之含量測定時，需加入水與下列何者加溫溶解後，再以 1 N氫氧化鈉溶液滴定之？

本題觀念：

本題考查的是硼酸 (Boric Acid) 的含量測定法，核心化學原理為增強酸性後的鹼滴定法。 硼酸 ($H_3BO_3$) 本身為極弱酸 ($pK_a \approx 9.24$)，無法直接以鹼 (如 NaOH) 進行準確滴定（因其突躍點不明顯）。為了進行定量分析，必須加入多羥基化合物 (Polyols)，如甘油 (Glycerol)、甘露醇 (Mannitol) 或 山梨醇 (Sorbitol)。這些化合物能與硼酸形成穩定的錯合物 (Chelate complex)，該錯合物表現為較強的一元酸 ($pK_a$ 降至約 4-5)，從而能以氫氧化鈉 (NaOH) 標準液直接滴定，並使用酚酞 (Phenolphthalein) 作為指示劑。

選項分析

• A. 異丙醇 (Isopropyl alcohol)：
  • 錯誤。異丙醇為單羥基醇，無法與硼酸形成穩定的環狀錯合物來增強其酸性。它常用於溶劑或消毒，而非此滴定法的關鍵試劑。
• B. 山梨醇 (Sorbitol)：
  • 正確。根據中華藥典 (Chinese Pharmacopoeia) 的規定，硼酸含量測定需加入 D-山梨醇 (D-Sorbitol)。
  • 操作步驟：取硼酸檢品，加入 D-山梨醇及水，加溫溶解後，冷卻，再以 1 N 氫氧化鈉溶液滴定。
  • 原理：山梨醇與硼酸生成錯合物（Glyceroboric acid type complex），釋放出 $H^+$，使溶液酸性增強，足以讓酚酞指示劑在終點變色。
• C. 甲基紅 (Methyl red)：
  • 錯誤。甲基紅是酸鹼指示劑，變色範圍 pH 4.4~6.2。硼酸滴定的終點pH值在鹼性範圍 (約 pH 8-9)，因此中華藥典規定使用的指示劑是 酚酞 (Phenolphthalein) (變色範圍 pH 8.3~10.0)，而非甲基紅。
• D. 乙酸酐 (Acetic anhydride)：
  • 錯誤。乙酸酐常用於非水滴定法 (Non-aqueous titration) 中由弱鹼測定（作為溶劑以去除水分並增強鹼性），或用於乙醯化反應。它與硼酸的水溶液滴定無關。

答案解析

根據中華藥典第九版（以及歷版如第七、八版）的硼酸含量測定項下記載：

「取本品約 1.5 g，... 精確稱定。加入 D-山梨醇 (D-Sorbitol) 15 g 及水 50 mL，加溫溶解；冷卻後以酚酞試液為指示劑，用 1 N 氫氧化鈉液滴定之。」

題目敘述中提到「需加入水與下列何者加溫溶解」，完全符合藥典中加入山梨醇的操作步驟。 故正確答案為 (B) 山梨醇。

核心知識點

1. 硼酸性質：極弱酸 ($K_a \approx 6 \times 10^{-10}$)，不能直接用標準鹼滴定。
2. 增強酸性試劑 (Complexing Agents)：需加入中性多羥基化合物 (Polyols)。
   • 中華藥典指定：D-山梨醇 (Sorbitol)。
   • 其他藥典或舊法可能使用：甘油 (Glycerol)、甘露醇 (Mannitol)。
3. 化學反應：生成 1:2 的硼酸-多元醇錯合物 (Didiosboric acid)，釋出質子 ($H^+$)，酸性顯著增強。
4. 指示劑：酚酞 (Phenolphthalein)。
5. 滴定液：1 N 氫氧化鈉 (NaOH)。

參考資料

1. 中華藥典第九版，正文：硼酸 (Boric Acid) 之含量測定。
2. Skoog, D. A., West, D. M., & Holler, F. J. Fundamentals of Analytical Chemistry. (關於硼酸滴定原理).
3. 衛生福利部食品藥物管理署 (TFDA) 藥典資料庫。

<study_note> 考生複習重點：

• 看到「硼酸滴定」馬上聯想關鍵字：弱酸變強酸、山梨醇 (或甘油)、酚酞、NaOH滴定。
• 注意藥典版本差異：雖然原理通用 (Polyol)，但中華藥典明確指定使用山梨醇。 </study_note>