若以酸滴定分析法分析1.402 g 的六次甲基四胺(methenamine 或hexamine,分子量140.2),其相當於1 N的硫酸幾毫升?
詳細解析
本題觀念
本題考的是藥物分析中的酸滴定當量,不是只用六次甲基四胺的分子量除以酸濃度。六次甲基四胺(methenamine, hexamine)的分子式為 C₆H₁₂N₄,分子量 140.2;在藥典的酸滴定條件下,每 1 mol 六次甲基四胺相當於 4 個酸當量。因此 1.402 g 先換算為 0.010 mol,再乘以 4 得到 0.040 eq。1 N 硫酸每公升含有 1 eq,所以需要 0.040 L,也就是 40 mL。這題最容易錯在把 1 mol 直接當成 1 eq,或忘記把公克換成莫耳數。
選項分析
**A. 20 mL 不正確。**1 N 酸液的 20 mL 只有 0.020 eq。依本題的六次甲基四胺反應當量,1.402 g 需要 0.040 eq,20 mL 的酸量只有所需的一半。
**B. 30 mL 不正確。**30 mL 的 1 N 硫酸可提供 0.030 eq,仍小於六次甲基四胺所需的 0.040 eq。若使用藥典換算因子,每 1 mL 1 N 硫酸相當於 35.05 mg methenamine,1402 mg ÷ 35.05 mg/mL = 40 mL,不會得到 30 mL。
**C. 40 mL 正確。**1.402 g ÷ 140.2 g/mol = 0.010 mol;0.010 mol × 4 eq/mol = 0.040 eq。以 1 N 酸滴定時,體積 = 0.040 eq ÷ 1 eq/L = 0.040 L = 40 mL。
**D. 60 mL 不正確。**60 mL 的 1 N 硫酸含 0.060 eq,會超過本題樣品的 0.040 eq 需求;若滴定至當量點,酸量不應多出 0.020 eq。
答案解析
酸滴定分析的核心是「當量相等」:待測鹼所接受的氫離子當量,等於標準酸提供的酸當量。六次甲基四胺具有可接受質子的含氮位置,在本題藥典換算中採四酸當量;因此可用兩種等價方式驗算。第一種是莫耳法:1.402 g ÷ 140.2 g/mol = 0.010 mol,再乘以 4 eq/mol = 0.040 eq。第二種是藥典因子法:1 mL 1 N 硫酸相當於 35.05 mg methenamine,1402 mg ÷ 35.05 mg/mL = 40 mL。兩者均指向 C。
要特別分清「莫耳濃度」與「當量濃度」。1 N 代表每公升可反應的當量數;硫酸雖然是二元酸,但在這個計算中已經由 normality 表示其酸當量,不必再額外把體積乘以 2。依公告答案,本題正確選項為 C,40 mL。
核心知識點
- 酸滴定計算使用 當量數;normality 的單位是 eq/L。
- 六次甲基四胺分子量為 140.2;1.402 g = 0.010 mol。
- 本題採 4 eq/mol,因此樣品需要 0.040 eq 的酸。
- 1 N 硫酸的用量為 0.040 L = 40 mL。
- 快速檢查法:藥典因子為 35.05 mg/mL,1402 ÷ 35.05 也等於 40。
- 不要把 mol、eq、M 與 N 混為同一概念;先確認反應當量,再代入體積公式。