化學工程 111 年分析化學概要考古題

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） 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） 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）

小明開發一種新的方法分析環境水樣品的銅含量，購買一瓶標準參考物 質（standard reference material），標籤上標示銅含量為0.750 ppm。小明 使用新的分析方法檢測標準參考物質的銅含量，得到的數據分別為 0.771、0.785、0.760、0.759、0.775 ppm。 請說明精確度和準確度有何不同。（8 分） 請評估此方法的相對誤差並列出算式。（6 分） 請評估此方法的變異係數（coefficient of variation）並請列出算式。 （6 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 請推導出平衡時[Pb2+]與[H+]、K1、K2 之間的數學關係式。（15 分） 根據上述條件當沉澱完畢達到平衡時，水溶液中[Pb2+] = ？ M（10 分）

請計算下列溶液的pH 值。 濃度為2.0 M 的HCl 溶液。（6 分） 濃度為0.01 M 的NaOCl 溶液。（NaOCl 的Kb = 3.3x10-7）（7 分） 混合溶液含有0.30 M 的甲酸（HCOOH）及0.50 M 的甲酸鈉 （HCOONa）。（HCOOH 的Ka = 1.8x10-4）（7 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） 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） 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） 請問銀離子濃度[Ag+] = ？（7 分）

小明以重量分析法分析DDT 殺蟲劑中的氯含量。取5.50 g 的DDT 殺 蟲劑（C14H9Cl5，分子量為354.49 g/mol）以金屬鈉分解釋出Cl-後，配 製成Cl-溶液。加入過量的AgNO3 溶液形成0.1873 g 的AgCl（分子量 為143.32 g/mol）沉澱。 請計算樣品中DDT 的含量百分比為何？（10 分） 若AgCl 固體形成膠體沉澱物，顆粒太小不易過濾，須設法使膠體粒 子凝聚成較大的顆粒。請說明使膠體粒子凝聚的方法有那兩項？（4 分） 請說明何為均勻沉澱法（homogeneous precipitation）。（6 分） 45030

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+： 請寫出此步驟的平衡氧化還原反應。（8 分） 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） 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）

以NaOH 溶液滴定25.0 mL 濃度為0.10 M 的H2CO3 溶液，H2CO3 的 Ka1 = 4.45x10-7，Ka2 = 4.69x10-11。 配製好的NaOH 溶液須以鄰苯二甲酸氫鉀（KHP，分子量為204.22g/mol） 標定，請說明原因。（4 分） 取0.54 g 的鄰苯二甲酸氫鉀（KHP），配製成25.0 mL 的水溶液，以未 知濃度NaOH 水溶液滴定，加入25.3 mL 時到達滴定終點。請計算 NaOH 水溶液的莫耳濃度。（6 分） 指示劑pH 變色範圍如下：甲基紅：4.2-6.3，溴百里酚藍：6.2-7.6，酚 酞：8.3-10.0，茜素黃：10.0-12.0。請問要加入那種指示劑，才能觀察 H2CO3 的第二個滴定終點。（請詳細說明原因）。（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） 硫酸銅與氨水進行反應，產生四氨銅錯離子。 二鉻酸根離子與氫氧根離子進行反應，產生鉻酸根離子。 二鉻酸根離子與乙醇（C2H5OH）進行反應，產生鉻（III）離子與乙醛 （CH3CHO）。 氯化鋇與硫酸鉀在水中進行反應，產生硫酸鋇沉澱。

檢測爆裂物中KClO3（分子量為122.55 g/mol）含量是使用氧化還原滴 定法。取0.1791 g 爆裂物樣品，加入50.0 mL 濃度為0.087 M 的Fe2+溶 液，進行下列反應： ClO3- + 6Fe2+ + 6 H+ → Cl- + 6Fe3+ + 3 H2O 當反應完全後，過量的Fe2+以14.9 mL 濃度為0.069 M 的Ce4+溶液進行 反滴定。 請寫出Fe2+和Ce4+的反應方程式。（6 分） 請計算和KClO3 反應的Fe2+毫莫耳數。（6 分） 請計算樣品中KClO3 的含量百分比。（8 分）