107年:藥學二(第1次)

為確保卡爾費雪( Karl Fischer )水分測定法的可靠性,最佳的酸鹼度範圍為下列何者?

A4~7
B7~10
C2~4
D8~12

詳細解析

本題觀念:

卡爾費雪(Karl Fischer)水分測定法的最佳反應 pH 範圍,及其對反應可靠性的影響。

選項分析

Karl Fischer 反應(現代改良版)的方程式: H2O+I2+SO2+BaseH2SO4Base+2HIBase\text{H}_2\text{O} + \text{I}_2 + \text{SO}_2 + \text{Base} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4 \cdot \text{Base} + 2\text{HI} \cdot \text{Base}

反應會生成酸性副產物(HI 和硫酸衍生物),需要鹼(如 imidazole)中和,以維持 pH 在最佳範圍。

(A) 4~7 正確。Karl Fischer 滴定的最佳 pH 範圍為 4 至 7。在此 pH 範圍內:

  • 碘(I2\text{I}_2)與水的反應速率最快且計量關係準確(1:1 莫耳比)
  • 避免酸性過強(pH < 4)導致反應速率下降,計量偏差
  • 避免鹼性過強(pH > 7)導致碘發生歧化反應(disproportionation),生成 IO3\text{IO}_3^-,偏離計量

(B) 7~10 偏鹼性。pH > 7 時,碘會發生側反應($3\text{I}_2 + 6\text{OH}^- \rightarrow 5\text{I}^- + \text{IO}

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