Q100.
H2CO3 之解離常數為：k1=4.6×10 - 7，k 2=4.4×10 - 1 1，下列何者為0.100N NaHCO3 溶液中的氫離子濃度？
食品檢驗分析 · 乙級 · 食品分析 · Q100
難易度分析
4 / 5
本題涉及兩性電解質的濃度計算，需掌握特定化學公式並進行數值運算。選項中包含易混淆的解離常數數值，增加了對正確概念辨析的難度。
正確答案：③4.5×10- 9
③ 4.5×10- 9:正確。根據兩性物質氫離子濃度計算公式，[H⁺] = √(k₁ × k₂) = √(4.6×10⁻⁷ × 4.4×10⁻¹¹) = √(2.024×10⁻¹⁷) ≈ 4.5×10⁻⁹ mol/L，此為 NaHCO₃ 溶液的標準計算方法。
錯誤選項解析
- ① 4.7×10 -7:此數值接近 H₂CO₃ 的 第一解離常數 k₁（4.6×10⁻⁷），但 NaHCO₃ 為兩性物質，其氫離子濃度並非單純等於 k₁，而是需綜合考量 k₁ 與 k₂ 的幾何平均。
- ② 4.6×10- 8:此數值為 k₁ 除以 10 的結果，並非正確的計算方式。對於 兩性電解質 NaHCO₃，應使用公式 [H⁺] = √(k₁ × k₂) 來求解，而非對單一解離常數進行比例換算。
- ④ 4.4×10 -1 0 mole/L:此數值接近 k₂ 的 10 倍（4.4×10⁻¹⁰），但單獨使用 k₂ 無法代表 NaHCO₃ 溶液的氫離子濃度。碳酸氫根離子（HCO₃⁻） 同時具有酸式與鹼式解離特性，必須同時納入 k₁ 與 k₂ 計算。
Learning Tip
"本題核心考點為兩性物質（amphiprotic substance）的 pH 計算。NaHCO₃ 中的 HCO₃⁻ 既可接受質子生成 H₂CO₃，也可釋放質子生成 CO₃²⁻，因此其 [H⁺] 需以 √(k₁ × k₂) 近似求解。常見陷阱是將答案誤認為單純的 k₁ 或 k₂ 值，或誤用緩衝溶液的 Henderson-Hasselbalch 方程式。在食品檢驗分析實務中，此類酸鹼平衡計算是理解食品緩衝體系與 pH 控制的重要基礎。"
學員答題分佈
①4.7×10 -70%
②4.6×10- 80%
③4.5×10- 90%
④4.4×10 -1 0 mole/L0%
此答題分佈是根據學員在 LongePass 模擬考等實際作答紀錄計算而成。與考友分享這道歷屆試題與詳細解析！