化學工程 112 年分析化學概要考古題

分析空氣中微粒鉛的含量可使用原子吸收光譜法測定，甲生和乙生以相 同方法分析同一個樣品，所得數據如下：（每小題5 分，共20 分） 次數 甲生（ppm） 乙生（ppm） 1 5.00 4.90

將3.30克(NH4)2SO4溶於125.0毫升的0.1011 M NaOH溶液，最後加去離子 水至500.0毫升。（Ka of NH4+ = 5.70 10-10） 寫出此溶液之酸鹼平衡式。（10分） 計算溶液之pH值。答案需含正確之有效數字。（14分）

5.10 4.70

定義以下滴定相關名詞： 滴定當量點（equivalent point）。（6分） 滴定終點（end point）。（6分） 一級標準品（primary standard）與二級標準品（secondary standard）於 定量分析使用上之差別。（8分） 氫氧化鈉（NaOH）與鄰苯二甲酸氫鉀（KHP）粉末分別為一級或二級 標準品，請解釋原因。（8分）

5.20 4.50

以HCl溶液（0.1000 M）來滴定50.00 mL的NaCN（0.0500 M）溶液（HCN 的Ka = 6.2 × 10-10） 寫出滴定反應平衡式。（5分） 計算加入0.00 mL的HCl溶液後的pH值。（5分） 計算加入25.00 mL的HCl溶液後的pH值。（7分） 計算加入26.00 mL的HCl溶液後的pH值。（7分）

5.20 4.60

在分析化學中，銀量法是一種涉及銀離子的滴定方法。通常情況下，銀離 子會與多種離子形成沉澱，請列出以下銀離子沉澱物的化學平衡式及解 釋其溶解度與pH值的關係。（每小題8分，共24分） 氯離子（Cl） 氰離子（CN） 碳酸鹽（CO32）

5.50 4.80 請計算甲生結果的平均值與標準偏差。 請計算乙生結果的平均值與標準偏差。 若鉛含量的真實濃度為5.00 ppm，請問誰的結果準確度較高？相對誤 差為何？ 請問誰的結果精密度較高？請說明原因。 二、Al(OH)3 的溶解度積常數Ksp值為3.0×10-34，請計算在0.01 M 的NaOH 溶液中的溶解度為何？（10 分） 在25℃下，Ca(OH)2 和Mg(OH)2 的溶解度積常數Ksp 值分別為A 和 B，若同時將上述兩種氫氧化物溶於水，而達成飽和時，溶液中[OH-] 為何值？（H2O 產生的OH-可忽略不計，答案得以A 和B 數學關係 式表示）（10 分） 三、取2.53 克的磁鐵礦（含Fe3O4, 231.55 g/mol），將試樣溶解後，使溶液中 的鐵離子全部沉澱為Fe(OH)3，然後灼燒為Fe2O3（159.70 g/mol），秤得 Fe2O3 的重量為1.48 克。 請計算磁鐵礦中含Fe3O4 的百分率。（10 分） 共沉澱（coprecipitation）會造成沉澱物污染，請說明造成共沉澱的機 制有那些？並說明原因。（10 分） 四、檢驗水中硬度的標準方法是使用錯合滴定法（complex formation titration），滴定劑使用乙二胺四乙酸（EDTA, H4Y），簡稱為EDTA。實 驗室有一瓶EDTA 溶液未標示濃度，小華用CaCO3 標準品測定EDTA 的 濃度。取0.25 g 的CaCO3 標準品（CaCO3 的分子量為100.9 g/mol），配 製成25.0 mL 溶液。加入1.0 mLpH 為10.0 的緩衝溶液（含有少量EDTA 之鎂鹽MgY2-），再加入2 滴羊毛鉻黑T（Eriochrome Black T）指示劑 後，慢慢加入EDTA 滴定液，於28.5 mL 時到達滴定終點。 請計算EDTA 溶液的莫耳濃度。（10 分） 因為EDTA（H4Y）在水中的溶解度小，所以通常使用EDTA 的鈉鹽 Na2H2Y•2H2O 配製標準溶液。請問Na2H2Y•2H2O 溶液配製好後， 是否需要標定？請說明原因。（5 分） 加入指示劑後溶液為紅色，到達滴定終點時溶液變成藍色。請說明指 示劑變色原理。（5 分） 五、環境用藥過氧化氫檢測方法是使用氧化還原滴定法，以高錳酸鉀標準溶 液（KMnO4，分子量為158.03 g/mol）滴定。高錳酸鉀溶液配製後，須以 草酸鈉標定（Na2C2O4，分子量為134.00 g/mol）。取0.15 g 草酸鈉，加 入25 mL 的酸性溶液，將溶液加熱至60℃，以高錳酸鉀標準溶液滴定， 於23.52 mL 到達滴定終點。反應式如下： MnO4ˉ + H2C2O4 + H+ → Mn2+ + H2O + CO2 請平衡上列化學反應方程式。（4 分） 請計算高錳酸鉀溶液的濃度。（8 分） 請說明為何將溶液加熱至60℃，再以高錳酸鉀標準溶液滴定。（4 分） 當開始標定時，加入2 mL 高錳酸鉀溶液，需要一些時間高錳酸鉀顏 色才會消失，然後反應進行會越來越快，請說明原因。（4 分）