化學工程 93 年分析化學概要考古題

小華用0.0100 M 之Ce4+ 溶液來滴定 20.0 mL，0.0050 M 之 Sn2+ 溶液。滴定過程用電池： SCE 滴定槽（Sn2+ 溶液）⎪Pt 來測定電位；SCE 為飽和甘汞電極（saturated calomel electrode），其標準還原電位為0.244 V；整個滴定都是在1 M H2SO4溶液中進行。已知： Ce4+→Ce3+和Sn4+→Sn2+之形式電位（formal potential）分別為1.44 V 和0.77 V。試回答下 列各問題。 寫出滴定之全反應（需均衡）。（3 分） 寫出此電池之全反應（需均衡）。（4 分） 加入5.0 mL Ce4+ 溶液後，陰極（Pt）之電位為多少？（6 分） 滴定達當量點時，陰極之電位為多少？（6 分） 加入25.0 mL Ce4+ 溶液後，陰極之電位為多少？（6 分）

請解釋 活性（activity）與 活性係數（activity coefficient），並舉例說明其有何用 途？（10 分）

草酸鈣(CaC2O4) 之Ksp 為1.3 × 10-8；草酸之解離常數為K1 = 5.6 × 10-2，K2 = 5.4 × 10-5。 回答下列有關飽和草酸鈣溶液之問題。 寫出電荷均衡（charge balance）方程式。（4 分） 寫出質量均衡（mass balance）方程式。（4 分） 寫出飽和溶液中所有的平衡反應式。（8 分） 在pH 3.0 之緩衝溶液中，草酸鈣的溶解度為多少？草酸根離子(C2O4 2-) 的濃度為 多少？（9 分）

請計算0.1 M NaCl+ 0.1 M MgSO4 之混合溶液的離子強度。（5 分）

回答下列問題：（每小題5 分，共25 分） 何謂活性係數（activity coefficient）？它對平衡常數有何影響？ 簡述如何利用EDTA 之反滴定法來定量金屬離子。 簡述參考電極、工作電極及輔助電極的意義。 何謂庫倫（coulometric）滴定法？試舉例說明之。 簡述電重量（electrogravimetric）分析法。

請估算含0.05 M 醋酸與0.1 M 醋酸鈉之溶液的酸鹼度值（醋酸的Ka 值為1.8×10-5）。 （10 分）

回答下列有關原子及分子光譜方面的問題：（每小題5 分，共25 分） 簡述光電倍增管（photomultiplier tube）的操作原理。 簡述中空陰極燈（hollow-cathode lamp）的操作原理。 簡述如何利用吸收光譜儀決定酸鹼指示劑的酸解離常數。 畫出螢光光譜儀各元件的簡單配置圖。 簡述一種原子吸收光譜的背景校正法。

對一含銀離子的水溶液添加氯離子使之沉澱，僅知溶液最後體積為0.5 公升。若溶液 中尚存沒沉澱的銀離子不超過0.10 毫克時，此時的氯離子濃度為何？（氯化銀的Ksp 值為1.0×10-10）（10 分）

請說明如何由離子交換樹酯製造去離子水。（10 分）

請解釋何謂緩衝能力（buffer capacity）與生理緩衝液（physiological buffer）？（10 分） 六、請寫出EDTA 的結構式，並述說其如何在分析化學中扮演重要的角色？（5 分） 七、請依下表中所列的幾種半反應與其標準電極電位，組合出最高電位能的電池，並以 圖示電池結構與電流和電子流之方向。（10 分） 半反應 標準電極電位, V ---------------------------------------------------------------- Ag+ + e-  Ag (s) +0.799 2 H+ + 2e-  H2 0 Cd2+ + 2e-  Cd (s) -0.403 Zn2+ + 2e-  Zn (s) -0.763 ---------------------------------------------------------------- 八、請就酸鹼度計（pH meter）之量測原理與種類、架構，分別述說之。（10 分） 九、請敘述下列各項分析法之原理與應用：（15 分） 傅立葉轉換紅外光光譜法（Fourier-transform infrared spectrometry） 拉曼光譜法（Raman spectrometry） 螢光光譜法（Fluorescence spectrometry） 十、請就下列分離技術之執行要點分別簡述之。（15 分） 液相層析法（liquid chromatography） 毛細管電泳法（capillary electrophoresis） 氣相層析法（gas chromatography）