消防警察人員 112 年分析化學(含儀器分析)考古題

某生以一支酸鹼度測定儀（pH meter）測量一杯水溶液的pH 值時，得 到結果如下圖所示。已知在當時的溫壓條件下，水的離子積常數(Kw) 為1.0 (±0.2) 10ିଵସ，根據所述，回答下列問題。 若該酸鹼度測定儀所顯示的數值存在±0.05 的偏差，則溶液中氫離子 的濃度與其偏差各為多少M？估計之，數值以科學記號表示，取至小 數第一位，其中數值與偏差間的不準度須一致，否則不予計分。（10 分） 承子題，該溶液中氫氧根離子的濃度與偏差又為何？已知若A 是x 與y 的函數：A = f(x, y)，且A、x 與y 分別是A、x 與y 的偏差， 則(A)2 = ( ப௙ ப୶)2(x)2 + ( ப௙ ப୷)2(y)2，且知10஺= ݁ଶ.ଷ଴ଶ଺஺。（10 分）

以下所列為氫離子與部分金屬離子在溫度為298 K、一大氣壓條件下的 還原半反應及其標準還原電位(簡稱ܧ௢)，根據所述，回答下列問題。 2Hା(aq) + 2eିHଶ(g)，ܧ௢= 0 V Feଷା(aq) + eିFeଶା(aq)，ܧ௢= 0.770 V Feଶା(aq) + 2eିFe(s)，ܧ௢= −0.440 V Cuଶା(aq) + 2eିCu(s)，ܧ௢= 0.340 V Znଶା(aq) + 2eିZn(s)，ܧ௢= −0.760 V 已知Feଷା離子被還原成鐵的半反應如下，標準還原電位值為x 伏特， 試問x 的數值為何？估計之，並詳述推導過程，數值準確至小數第三 位。（10 分） Feଷା(aq) + 3eିFe(s)，ܧ௢= x V 若在無氧條件下將1.0 莫耳的CuSO4 與10 莫耳鋅粉共置於一公升純 水中，則最終銅離子與鋅離子的濃度比， [େ୳మశ] [୞୬మశ]，為何？數值以科學記 號表示，取至小數第一位，假設體積與pH 值變化可忽略不計。（10 分）

若將0.001 莫耳硝酸鎳與0.001 莫耳乙二胺(簡稱X)共溶於1.0 公升蒸餾 水中，二者可進行下列反應： Niଶା(aq) + X(aq) → NiXଶା(aq)，K1 = 1 1011 NiXଶା(aq) + X(aq) → NiXଶ ଶା(aq)，K2 = 1 107 已知溶液體積變化與乙二胺的水解反應可忽略不計，根據所述，回答下 列問題。 依據質量守恆定律與反應平衡定律，共列出四條獨立方程式，可資以 描述溶液中[X]、[Niଶା]、[NiXଶା]與[NiXଶ ଶା]四者間的關係。係數錯誤， 不予計分。（12 分） 反應達到平衡後，溶液中[X]、[Niଶା]、[NiXଶା]與[NiXଶ ଶା]各為多少M？ 估計之，並詳述計算過程。（8 分）

已知乙醇(俗稱酒精)會引起視覺與聽覺障礙。為防止酒後駕駛，造成人 車安全事故，目前有多款偵測器可有效檢測駕駛人呼氣中的酒精濃度， 其中之一是利用重鉻酸鉀、過錳酸鉀或五氧化二碘(IଶOହ)作為氧化劑， 將酒精氧化成醋酸，再經由吸收光譜法得知駕駛人呼氣中的酒精含量。 根據所述，回答下列問題。 已知乙醇( CଶHହOH ) 被氧化時會產生乙醛( CHଷCHO ) 與乙酸 (CHଷCOOH)，而下圖中(甲)、(乙)與(丙)為三者的傅立葉轉換紅外線吸 收光譜(FTIR，未依序排列)。根據各光譜，鑑定所屬化合物，並寫出 其正確中文名稱以及鑑定依據。（10 分） 已知在酸性環境中，五氧化二碘可將乙醇氧化成乙酸，而生成碘(Iଶ)。 若欲將0.92 克的乙醇完全氧化成乙酸，試問至少需要多少莫耳IଶOହ？ 詳述計算過程，已知原子量：C = 12.0；O = 16.0；H = 1.0。（10 分）

下圖為元素硼(Boron)的質譜。根據所示，回答下列問題。 已知該元素在自然界中存在兩個穩定同位素，試以標準化學符號表示 法：X ୞ ୅，標示各同位素，其中X 為元素符號、A 為原子核的質量數， 而Z 為原子核的質子數。（5 分） 估計硼原子的原子量，即一莫耳硼原子的重量(單位：克)，數值準確 至小數第一位。（5 分）

已知某混合物，難溶於親油性溶液中也難溶於親水性溶液中。若欲以氣 相層析法(Gas Chromatography)與液相層析法(Liquid Chromatography) 進行分析，試問二者中那一個較為合適？詳述論點。（10 分）