化學工程 115 年分析化學概要考古題

全氟辛酸（Perfluorooctanoic acid, PFOA）是一種常見的全氟化合物，廣泛 應用於不沾鍋塗層、紡織品防水處理等。由於其化學鍵極為穩定，PFOA 在環境中難以分解，造成「永久污染物」問題。小福以液相層析串聯質譜 儀分析飲用水中全氟辛酸含量，以三倍偵測極限訊號重複測量七次，其值 分別為15.1, 15.4, 15.8, 15.2, 15.3, 15.5 和16.4 nA，而試劑空白量測訊號分 別為2.6, 2.5, 2.3, 2.2, 2.1, 1.9 和3.0 nA 且檢量線斜率為0.55 nA/nM： （每小題10 分，共20 分） ㈠分別試以Q 檢定（Q-test）及95%信賴水準，研判三倍偵測極限訊號和 試劑空白量測訊號是否有需要排除最後一個數據。 ㈡依據檢定後的數據計算偵測極限（LOD）及定量極限（LOQ）濃度。 註：95%信心水準：測量次數6、7 及8 對應的Q 值分別為0.625、0.568 及0.526。信心區間（confidence interval）計算公式 ts μ x n ，95% 信心度：t 2.447 （自由度6）；t 2.365 （自由度7）；t 2.306 （自 由度8）。

半導體產業蓬勃發展，其製程會產生氟化鈣污泥。近年來因應企業社會責 任（CSR），將廢料再利用並在永續產業中展現新價值，降低環境污染風 險。氟化鈣（CaF2,FM 78.07 g/mol）主要用途包括製造氟化氫、作為煉鋼 助熔劑，以及光學透鏡材料，為重要的化工、光學與冶金領域的關鍵材料。 試問在不同溶液中的氟化鈣溶解度。 11 sp K 3.9 10 ㈠在水溶液中。（5 分） ㈡在0.01 M CaCl2 溶液中。（5 分） ㈢試比較㈠和㈡的溶解度，說明是否有共同離子效應（common ion effect）。 （10 分）

燃料和液流電池的能量轉換效率取決於電化學反應的標準電位與平衡常 數。除了氫氧反應外，科學家也研究金屬離子（如Cr 和Ce）作為電極材 料或電解質添加劑，來改善電池性能。有關電化學方法和平衡常數彼此相 關性。請回答下列問題：寫出兩半反應和能士特（Nernst）方程式，並計 算平衡常數值與當量點的電位。（每小題15 分，共30 分） ㈠ 3 3 6 3 2

3 6 6 Fe(CN) Cr Fe(CN) Cr Fe(CN) Cr E 0.36 E 0.408 o o ㈡ 4 3 3 3 2 3 4 4 2 ) Ce H AsO H O 2Ce H AsO 2H 1M HClO ( 4 3 4 o o 4 H AsO Ce E 1M HClO 1.70 E 0.577 ( ) 四、緩衝溶液主要應用生物與醫學領域以及工業與製程應用，尤其在人體生理 系統和細胞培養與生化實驗為重要關鍵參數。小甘做實驗時取1.00 克的 甘胺醯胺鹽酸鹽（glycine amide hydrochloride, FM 110.54）和1.00 克的甘 胺醯胺（glycine amide, FM 74.08）配製成100 毫升的緩衝溶液。 a ) pK 8 ( .04 ，請回答下列問題。 ㈠說明何謂緩衝溶液？（5 分） ㈡此時pH 值為多少？（5 分） ㈢當加入1 克的甘胺醯胺鹽酸鹽，配製成100 毫升溶液時pH 8.00，需要 多少克的甘胺醯胺？（10 分） ㈣若加入0.100 M 的氯化氫（HCl）5.00 毫升至㈢中時，pH 值為多少？ （5 分） ㈤若加入0.100 M 的氫氧化鈉（NaOH）5.00 毫升至㈣中時，pH 值為多 少？（5 分）