115年:藥學二(第1次)

以重量分析法進行次硝酸鉍( bismuth subnitrate )之定量時,係將其熾灼為下列何者再稱量之?

A(BiO) 2CO3
BBiO2
CBi2O3
DBi(OH) 3

詳細解析

本題觀念:

本題考查的是**次硝酸鉍(Bismuth Subnitrate)重量分析法(Gravimetric Analysis)中的定量原理,特別是經過高溫熾灼(Ignition)**後的最終化學形式。

在傳統的重量分析中,鉍鹽(如次硝酸鉍、次碳酸鉍等)通常會透過熾灼(約 500°C ~ 600°C)的方式,將其轉化為化學性質最穩定、組成最確定的氧化物形式進行稱重,以計算其含量。

選項分析

  • (A) (BiO)₂CO₃:這是**次碳酸鉍(Bismuth Subcarbonate)**的化學式。雖然次碳酸鉍也是常見的鉍化合物,但它在高溫熾灼下並不穩定,會分解放出 CO2CO_2,最終轉化為 Bi2O3Bi_2O_3。因此它不是熾灼後的最終稱量形式。
  • (B) BiO₂:二氧化鉍。鉍的穩定氧化態通常為 +3 價 (Bi2O3Bi_2O_3) 或 +5 價。BiO2BiO_2 並非鉍鹽熾灼後的標準穩定產物。
  • (C) Bi₂O₃:這是三氧化二鉍(Bismuth(III) Oxide)。當次硝酸鉍(含有硝酸根和氫氧根的鹼式鹽)經過高溫熾灼時,硝酸根會分解為氮氧化物氣體(NOxNO_x),氫氧根會脫水,最終留下的固體殘渣即為安定的黃色粉末 Bi2O3Bi_2O_3。這是重量分析法中測定鉍含量的標準稱量形式。
    • 反應式示意:2BiONO3ΔBi2O3+2NO2+12O22BiONO_3 \xrightarrow{\Delta} Bi_2O_3 + 2NO_2 + \frac{1}{2}O_2 (簡化表示)
  • (D) Bi(OH)₃:這是氫氧化鉍。氫氧化物在受熱時極易脫水形成氧化物(2Bi(OH)3Bi2O3+3H2O2Bi(OH)_3 \rightarrow Bi_2O_3 + 3H_2O),因此不可能在熾灼的高溫下存在。

答案解析

根據藥典規範與分析化學原理,進行次硝酸鉍之重量分析時,係將樣品熾灼至恆重,使其完全分解並轉化為三氧化二鉍(Bi2O3Bi_2O_3,冷卻後稱量其重量,再換算回次硝酸鉍的含量。

故正確答案為 (C) Bi2O3

核心知識點

  1. 鉍鹽的重量分析形式:大多數鉍的有機酸鹽或無機鹼式鹽(如 Subnitrate, Subcarbonate, Subgallate),經高溫熾灼(Ignition)後的最終產物皆為 Bi2O3Bi_2O_3
  2. 次硝酸鉍(Bismuth Subnitrate)
    • 化學組成較不固定,一般視為 Bi(OH)2NO3Bi(OH)_2NO_3Bi5O(OH)9(NO3)4Bi_5O(OH)_9(NO_3)_4 等鹼式鹽混合物。
    • 不溶於水,溶於酸。
    • 藥理作用:收斂、保護胃黏膜(治療胃潰瘍、腹瀉)。
  3. 藥典定量法演變:雖然傳統重量分析使用熾灼法,但現代藥典(如 USP, BP, 中華藥典)對鉍鹽的含量測定多已改採 EDTA 錯合滴定法(以 Xylenol Orange 為指示劑,在酸性條件下滴定)。但考生仍須了解傳統重量分析的化學原理。

參考資料

  1. Bismuth Subnitrate - Chemical properties and decomposition (Wikipedia)
  2. 911 Metallurgist - Assaying Bismuth Determination Method (提及鉍鹽熾灼後生成 Bi2O3)
  3. ChemicalBook - 次硝酸鉍性質