化學工程 111 年分析化學概要考古題

㈠常用的溶液中物質濃度單位ppm 定義為何？計算時我們經常將mg/L 當 成ppm 使用，請問為何ppm 與mg/L 可以互通？是否有任何條件限制？ （10 分） ㈡報導空氣品質時也常用ppmv 當作單位，請說明此單位的定義。（8 分） ㈢在全球呼籲減碳與永續的聲浪下，目前空氣中的二氧化碳已經高達400 ppmv，請問在1 莫耳的空氣裡，含有多少毫克的二氧化碳？（7 分）

如果要讓水溶液中的Pb2+完全沉澱，可在該溶液加入S2-形成PbS(s)： PbS(s)⇌Pb2+ + S2- Ksp = 3.0 × 10-28 持續通入H2S 氣體使含有Pb2+的水溶液中H2S(aq)維持飽和溶解度0.1 M， 加入緩衝試劑使整體溶液維持pH=3.52，並參考下列反應： H2S + H2O ⇌H3O+ + HS- K1= 9.6 × 10-8 HS- + H2O ⇌H3O+ + S2- K2= 1.3 × 10-14 ㈠請推導出平衡時[Pb2+]與[H+]、K1、K2 之間的數學關係式。（15 分） ㈡根據上述條件當沉澱完畢達到平衡時，水溶液中[Pb2+] = ？ M（10 分）

將Ag3PO4(s)（Ksp=2.8×10-18）飽和溶解於pH=6.0 緩衝溶液。（H3PO4 三 質子酸解離常數：K1=7.11×10-3, K2=6.32×10-8, K3=4.5×10-13） ㈠請計算PO43- 對溶液中所有具磷酸根物種的比值（即莫耳濃度分率）， α(PO43-)= [PO43-]/([PO43-]+[HPO42-]+[H2PO4-]+[H3PO4])= ？（8 分） ㈡請推導出Ag3PO4 溶解度（用S 表示）與Ksp（溶解度積）以及α(PO43-) 之數學關係式，S=？（以Ksp 與α(PO43-)表示之關係式）（10 分） ㈢請問銀離子濃度[Ag+] = ？（7 分）

將某一酒精溶液樣品1.0 mL 加到50 mL、0.02 M 的K2Cr2O7 水溶液中， 在酸性條件下充分加熱反應，已知酒精會被氧化成醋酸，K2Cr2O7 會產生 Cr3+： ㈠請寫出此步驟的平衡氧化還原反應。（8 分） ㈡在前一步中K2Cr2O7 必須是過量才可使酒精完全耗盡，因此在反應之後 會有剩餘的K2Cr2O7 需要測定，吾人先加入20 mL 的Fe2+（0.125 M） 與適量酸使之完全還原，請寫出此步驟的平衡氧化還原反應。（7 分） ㈢過剩的Fe2+可以再用原本配好的0.02 M K2Cr2O7 溶液滴定之，經實驗測 定此步驟需7.5 mL K2Cr2O7 方可達滴定終點。原本酒精溶液樣品的濃 度是多少百分比（w/v）% ？（10 分）

列出下列反應的平衡反應式。無須列出物質狀態，但係數須以最小整數 比表示。若涉及氫離子、氫氧根離子、水或其他未參與反應的離子，則 自行補齊，否則不予計分。（每小題6 分，共24 分） ㈠硫酸銅與氨水進行反應，產生四氨銅錯離子。 ㈡二鉻酸根離子與氫氧根離子進行反應，產生鉻酸根離子。 ㈢二鉻酸根離子與乙醇（C2H5OH）進行反應，產生鉻（III）離子與乙醛 （CH3CHO）。 ㈣氯化鋇與硫酸鉀在水中進行反應，產生硫酸鋇沉澱。