有關硫酸鈰滴定法之敘述,下列何者錯誤?
詳細解析
本題觀念
硫酸鈰滴定法(cerimetric titration)是以 Ce⁴⁺ 作為強氧化劑的氧化還原滴定。分析含 Fe²⁺ 的樣品時,Ce⁴⁺ 接受一個電子還原成 Ce³⁺,Fe²⁺ 同時失去一個電子氧化成 Fe³⁺,所以兩者在電子當量上呈 1:1 關係。這種方法可用於葡萄糖酸亞鐵與硫酸亞鐵的含量或力價測定;實際操作常在酸性介質中進行,並依反應速率與分析物選擇合適的指示系統。題目問「錯誤」時,應把滴定劑、被測物、指示劑和溫度條件分開檢查。
選項分析
**A. 可用於葡萄糖酸亞鐵之含量測定,正確。**葡萄糖酸亞鐵中的 Fe²⁺ 可在硫酸酸性介質中,以 0.1 N 硫酸鈰直接滴定;方法會注意空白校正與立即滴定,以減少 Fe²⁺ 被空氣氧化造成的誤差。因此 A 符合硫酸鈰法的用途。
**B. 可用於硫酸亞鐵之力價測定,正確。**硫酸亞鐵提供 Fe²⁺,可溶於硫酸介質後立即以 0.1 N 硫酸鈰滴定。由於 Fe²⁺ → Fe³⁺ 是失去一個電子的反應,消耗的硫酸鈰量可換算樣品中的亞鐵含量,故 B 正確。
**C. 常搭配二氯酚靛酚試劑為指示劑,錯誤。**2,6-二氯酚靛酚是常見的氧化還原染料系統,主要用於抗壞血酸分析;葡萄糖酸亞鐵與硫酸亞鐵的硫酸鈰分析則採用鄰菲囉啉(orthophenanthroline)等適合鐵離子氧化還原的指示系統。把二氯酚靛酚直接當成硫酸鈰法的常用指示劑,是把不同分析方法混在一起。
**D. 可用於熱滴定分析,正確。**硫酸鈰的容量分析可在加熱條件下進行,特別是某些反應需要提高溫度以改善反應速率或完成度。這表示硫酸鈰法並非只能在室溫操作;選項使用「可用於」而非宣稱所有測定都必須加熱,因此敘述成立。
答案解析
判斷本題的關鍵,是先確認硫酸鈰法的反應本質。Ce⁴⁺ + e⁻ → Ce³⁺;Fe²⁺ → Fe³⁺ + e⁻。在酸性溶液中,硫酸鈰可定量氧化亞鐵離子,因此官方方法能用來測定葡萄糖酸亞鐵與硫酸亞鐵。這些鐵鹽分析所採用的指示系統與抗壞血酸分析不同,後者才常見二氯酚靛酚相關方法;鐵鹽的硫酸鈰測定則以鄰菲囉啉作為代表性指示系統。
熱滴定也屬硫酸鈰容量分析的適用條件之一,因為升溫可協助某些氧化還原反應更迅速完成,但仍須依個別方法控制酸度、溫度、空白與滴定速度。故錯誤的是 C。記憶時可用「Ce⁴⁺ 氧化 Fe²⁺,鐵鹽可測;二氯酚靛酚聯想到抗壞血酸,不是這裡的代表指示劑」作為快速區分。
核心知識點
- 硫酸鈰法的滴定劑是 Ce⁴⁺,還原產物為 Ce³⁺。
- Fe²⁺ 被氧化成 Fe³⁺,每 1 mol Fe²⁺ 對應 1 mol 電子當量。
- 葡萄糖酸亞鐵與硫酸亞鐵均可作為硫酸鈰法的分析對象。
- 鄰菲囉啉可用於鐵離子氧化還原滴定的指示;二氯酚靛酚常與抗壞血酸測定連結。
- 「熱滴定」表示某些方法在加熱下操作,不代表每一個硫酸鈰測定都必須加熱。
- 解題順序:先看氧化劑與還原劑,再看分析物,最後核對指示劑與操作條件。