分析化學(含儀器分析)考古題｜歷屆國考試題彙整

某藥廠生產維他命C 產品，維他命C 的含量應為100 mg。小華使用液 相層析法（High performance liquid chromatography）分析一批產品，獲得 的數據如表一，在95%的信心程度下，使用表二及表三回答下列問題： 表一維他命C 的含量 樣品編號 維他命C 含量（mg） 1 98.1

97.2

98.3

97.9

99.1

97.3 表二z 值（z value） 信心程度 80% 90% 95% 99% 99.9% z 1.28 1.64 1.96 2.58 3.29 表三t 值（t value，95%的信心程度） 自由度 1 2 3 4 5 6

9 10 t 12.7 4.30 3.18 2.78 2.57 2.45 2.36 2.31 2.26 2.23 請計算小華實驗數據的平均值（mean ）及標準偏差（standard deviation）。（須寫出算式）（6 分） 維他命C 的含量應為100 mg，請檢測此批產品的維他命C 含量是否 符合規格？請說明原因。（9 分） 二、檢驗水中金屬的標準方法是使用原子吸收光譜法。 請畫出火焰式原子吸收光譜儀結構示意圖（請清楚標示組件的名稱）。 （12 分） 當分析鹼金族元素時，易發生離子化干擾，造成原子吸收訊號降低。 請說明如何解決此問題。（8 分） 三、液相層析質譜儀（LC/MS）為鑑定未知化合物常用的工具。 在商品化的LC/MS 中，常使用電灑游離法（electrospray）將化合物游 離，請說明在電灑游離法的裝置及離子形成的過程。（10 分） 在電灑游離法中常會形成多電荷離子（multiply charged ion）。若要將 [12C50H71N13O12+5H]5+及[12C4913CH71N13O12+5H]5+的訊號分離，請問質 量分析器的解析度需為多少？（H:1，O:16，N:14）（5 分） 四、分析空氣中微粒鉛含量的標準方法是使用原子吸收光譜法。小明的碩士論 文是開發新的分析方法檢驗空氣中鉛微粒含量。小明使用新分析方法及原 子吸收光譜法作比較分析臺北市5 個地區空氣中鉛微粒含量，結果如下表： 新方法（ppm） 原子吸收光譜法（ppm） 松山區 5.2 4.9 信義區 4.1 3.7 中山區 3.1 2.6 文山區 3.8 3.7 中正區 4.6 4.5 表一t 值（t value） 自由度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t(95%) 12.7 4.30 3.18 2.78 2.57 2.45 2.36 2.31 2.26 2.23 在95%的信心程度下，使用表一回答下列問題： 請問需使用何種統計方法檢測這2 種分析方法的結果是否一致？（5 分） 檢測結果為何？（須寫出算式）（10 分） 五、傅立葉轉換紅外線光譜儀簡稱為FT-IR，主要用於鑑定有機化合物的官 能基。 請畫出雙光束傅立葉轉換紅外線光譜儀結構示意圖（請清楚標示組件 的名稱）。（15 分） 當移動鏡和固定鏡的距離相差（1/4）波長時，會發生何種干涉現象？ 請說明原因。（5 分） 六、感應耦合電漿質譜法（inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP/MS）常用於元素分析。 請說明感應耦合電漿將分析物游離的原理。（10 分） 將固體樣品進樣至ICP/MS，需使用雷射剝蝕法（laser ablation），請說 明雷射剝蝕法的原理。（5 分）

分析數據的誤差，包括實驗室外的採樣誤差和實驗室內的測量誤差。 測量誤差分為系統誤差和隨機誤差。請回答測量誤差的原因。（5 分） 降低系統誤差的方法。（5 分）降低採樣誤差的方法。（5 分）

有關使用0.1000 M 氫氧化鈉（NaOH 強鹼）在25℃下滴定50.00 mL 0.1000 M 乙酸（HOAc 弱酸）的實驗。請說明並繪出滴定曲線圖及標 示、、三點；（15 分）計算添加0.00 mL，（5 分）25.00 mL， （5 分）50.10 mL 0.1000 M 氫氧化鈉體積時的pH 值（氫氧根離子或 氫離子濃度）。（5 分）

有關紫外線/可見光吸收光度法。請回答分光光度計（又稱光譜儀）和 光度計的原理和優點，（10 分）有機分子的紫外線/可見光吸收原理和 發色團功能。（10 分）

有關逆相液相層析法。請回答試述包括分離機制、固定相、流動相、 偵測器等的工作原理，（15 分）乙酸（CH3COOH）、二甲胺（(CH3)2NH）、 乙酸乙酯（CH3COOCH2CH3）的流出次序。（5 分）

國內實驗室鑑定火災現場殘跡證物方法主要參考ASTM 方法，分析儀器 使用氣相層析質譜儀（GC-MS）。請針對各步驟回答GC-MS 儀器確認， （5 分）質譜儀的數據擷取，如全質譜掃描（Full Mass Spectrum Scan）。 （10 分）

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）

有效數字是判斷實驗數據可信度的重要指標。請回答：有效數字的定 義和表示方式（7 分）取5.6432 克食鹽，分別以實驗室用的2 位（靈 敏度0.01 克）和4 位（靈敏度0.0001 克）電子上皿式天平秤重，其秤 重結果的有效數字和百分比相對誤差。（8 分）

有關使用0.100 M 氫氧化鈉（NaOH 強鹼）滴定25.00 mL 0.100 M 氫氯 酸（HCl 強酸）的實驗。請說明並：繪出滴定曲線圖（14 分）並計算 添加0.00mL（4 分）12.50mL（4 分）25.00mL（4 分）37.50mL （4 分）0.100 M 氫氧化鈉體積時的pH 值。

有關傅立葉轉換紅外線吸收光譜法（FTIR）。請回答：FTIR 的工作原 理和優點（14 分）從1-丙醇（CH3CH2CH2OH）的化學結構，請說明 其IR 圖譜的判定。（6 分）

有關氣相層析質譜法。請回答：氫氣取代氦氣作為載流氣體的利弊（8 分） 選擇管柱內徑的考慮因素。（12 分）

國內實驗室鑑定火災現場殘跡證物的標準程序主要參考ASTM 方法， 包括證物前處理、儀器分析及結果研判等三步驟。請針對各步驟回答： 直接頂空法（5 分）全程質譜掃描（6 分）寫出酮類（ketones） 所有特徵離子的質荷比（m/z）。（4 分）

對一解離常數（Kdiss）為6.71×10-4，濃度為0.50 M 的氫氟酸水溶液，進 行稀釋，請計算出所需的稀釋倍率，才可讓此溶液中之氫氟酸解離度加 倍（氫氟酸之分子量為20.01 克/莫耳）。（20 分）

如果已知苯的正常沸點為80.10℃，將一莫耳的特定溶質溶解於1,000 克 的苯中，所得到的溶液沸點為82.73℃，而將1.2 克元素態硫溶於50.0 克 苯中，所得到溶液之沸點為80.36℃，請根據此實驗結果計算硫的分子 量。（20 分）

氮化鈮是一種熱門的超導物質，完全燃燒之後，可生成氮氣及五氧化二 鈮，經由彈卡計測量知其莫耳燃燒熱為-170.38 Kcal/莫耳，於常溫25℃， 理想氣體常數R=1.9872 cal/K．莫耳，請計算此燃燒反應之焓（enthalpy）。 （20 分）

醋酸之解離常數為1.75×10-5，請計算0.100 M 醋酸鈉溶液中氫氧根離子 之濃度。（20 分）

何謂原子螢光發射光譜法？請說明其特性及它與其他原子發射光譜法 之不同。（20 分）

以火焰離子檢測之氣相層析儀分析E10 乙醇環保汽油，經5 次重複實驗 分別得到10.1%、10.4%、10.8%、10.2%及11.7%的乙醇含量。 試以Q 檢定（Q-test）及95%信心水準研判是否必須排除最後一個數據？ （5 分） 依據檢定後的數據計算分析結果的平均值（mean）、標準差（standard deviation）和E10乙醇汽油乙醇含量在95%信心水準下的信賴區間為何？ （15 分） 註：95%信心水準：測量次數3、4 及5 對應的Q 值分別為0.970、 0.829 及0.710。信賴區間（confidence interval）計算公式 ts x n   ， 95%信心度：t= 3.182（自由度3）；t= 2.776（自由度4）；t= 2.571 （自由度5）。

0.1 M 鄰苯二甲酸（phthalic acid, H2P）各物種與pKa 之關係：其pK1 = 2.950，pK2 = 5.408。 說明相關物種形式為何？試以漢德森-哈塞爾巴爾赫（Henderson- Hasselbalch）方程式來表示鄰苯二甲酸緩衝溶液組合。（10 分） 以0.01 M 鄰苯二甲酸氫鉀（KHP）中間形式存在時其pH 值為多少？ （5 分） 當[P2-]/[ HP-]比值為1 和10 時，其pH 值分別為多少？（10 分）

分析化學之光譜分析法為常見於生物醫學、毒品藥物、材料、食品安全 與環境污染物的分析儀器，其中以紅外線光譜法廣泛於刑事鑑識上之應 用，請回答下列問題： 請說明紅外線光譜法其原理。（10 分） 含3.15×10-6 M 之某化合物A，以紫外線/可見光吸收光度法於1.00 cm 長度的樣品槽中635 nm 波長照射下其吸光度為0.267，其試劑空白的 吸光度為0.019，請計算莫耳吸收係數值。（5 分） 若將一不知濃度之化合物A 以地下水溶液稀釋後其紫外線吸光度為 0.175，請計算該不知濃度A 之水溶液濃度為何？（5 分）

色層分析（chromatography）為常用之分離技術。 請分別說明氣相層析儀、液相層析儀與超臨界流體層析儀的移動相 （mobile phase）為何？（6 分） 請說明氣相層析分離的溫度程式（temperature program）和等溫模式 （isothermal）與液相層析分離之等位沖提（isocratic elution）和梯度沖 提（gradient elution）之分離機制。（10 分） 請說明色層分析的選擇因子（α）和解析度（RS）的意義。（4 分）

液相層析串聯質譜儀的應用日漸廣泛，如中草藥、運動員藥檢、毒品檢 測、濫用藥物、農藥與食品分析等，請以三段四極柱質譜儀（triple quadrupole tandem mass spectrometer）為例說明四種不同掃描模式的工作 原理。（15 分）

準確度和精密度是判斷實驗數據可信度的重要指標，請回答相關的問題： 準確度和精密度的定義和函數表示方式。（12 分） 市售10 型手提蓄壓式乾粉滅火器的總重量規格多為6.0 kg，抽檢甲、 乙、丙3 個不同品牌的該類滅火器各5 支，其kg 總重量分別為（甲） 6.74、6.05、6.12、6.11、6.89，（乙）6.77、5.41、5.54、5.51、7.08， （丙）6.75、6.79、6.35、6.43、6.60。計算各品牌的準確度和精密度 之函數值的大小，找出準確度、精密度最佳的各別品牌。（8 分）

某化學物質的NFPA 704 標示如下。請分別說明下列各項的意義： NFPA 704。（8 分） 左側深色菱形區內3、右側淡色菱形區內3。（8 分） 白色菱形區內OX。（4 分）

請回答紫外光/可見光分光光譜儀相關的問題： 定性分析的原理和適用之有機化合物的特性。（10 分） 分光光譜儀的工作原理。（6 分） 對應的nm 波長範圍和常用的偵檢器。（4 分）

請回答氣相層析儀相關的問題： 分配層析原理。（10 分） 程式控溫（programmed temperature）目的。（6 分） 分流（split）注入樣品目的。（4 分）

國內實驗室鑑定火場殘跡證物標準方法主要參考ASTM E1618 氣相層析 質譜法。請回答質譜儀相關的問題： 儀器的5 項基本組成和功能。（10 分） 總離子層析圖。（6 分） 烷烴（alkane）的主要2 個碎裂離子之質荷比（m/z）。（4 分）

已知硫氰化銀(AgSCN)在水中會進行下列反應： AgSCN(s) →Ag+(aq) + SCN-(aq)，Ksp = 1.0 × 10-12 若SCN-離子的水解反應可忽略不計，則一杯飽和AgSCN 溶液中銀離子的平衡濃 度（簡稱[Ag+]）為多少M？詳述計算過程。（5 分） 若上列反應的Ksp存在誤差ΔK，則[Ag+]的誤差值（簡稱Δc）為何？以[Ag+]、ΔK 與Ksp 表示之，並詳述計算過程，已知若z = f(x,y)，則(Δz)2 ≈(∂f/∂x)2(Δx)2 + (∂f/∂y)2(Δy)2。 （5 分） 若ΔK 的絕對值為0.4 × 10-12，則Δc 的絕對值為多少M？詳述計算過程。（5 分）

火焰光度法（Flame photometry）是一種原子吸收(AA)光譜法，主要藉由加熱將待測 元素原子化，再依據該元素對特定波長電磁波的吸收度，得知其於樣品中的含量。 若以火焰光度法進行原子化，其優、缺點各為何？說明之。（5 分） 如何改進火焰光度法的缺點？試舉兩例說明之。（5 分） 為提高檢驗砷(As)、硒(Se)或碲(Te)等元素的靈敏度，可於原子化前以NaBH4 與鹽 酸處理樣品，試述其故。（5 分）

已知HY 為一弱酸。若以紫外光-可見光吸收光譜法分析0.001 M 的HY，所得結果如 圖1 所示，其中在波長475 nm 處的吸收度（簡稱A）會隨溶液的pH 值增加而增加， 如圖2 所示。 計算HY 與Y-離子對475 nm 光波的消光係數，εHY 與εY，已知A = Σεjbcj，其中 b 代表光徑(1.0 cm)，而εj 與cj 代表待測溶液中各物質的消光係數與體積莫耳濃度。 （10 分） 已知Y-離子與Bi3+離子會進行下述反應，平衡常數為Kf： Bi3+(aq) + 2Y-(aq) →BiY2 +(aq)， Kf = [BiY2 +] / {[Bi3+][Y-]2} 若於一升pH 10 的水溶液中加入0.001 莫耳HY 與等量的Bi3+離子，測得溶液在 475 nm 的吸收度為1.0，則Kf 的數值為何？已知Bi3+與BiY2 +離子在該波長處的吸 收度均為零，體積變化亦可忽略不計。（10 分） 0 2

6 8 10 12 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 A pH 圖1 圖2 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 300 350 400 450 500 550 pH pH Wavelength (nm) Absorbance (AU) 2.0 1.6 1.2 0.8 0.4 0.0 A 0 2 4 6 8 10 12 pH 107年公務人員特種考試警察人員、一般警察人員考試及 107年特種考試交通事業鐵路人員考試試題 全一張 （背面） 考試別： 一般警察人員考試 等 別： 三等考試 類科別： 消防警察人員 科 目： 分析化學（含儀器分析） 四、圖3 為以過錳酸鉀(KMnO4)滴定50.00 mL、0.050 M 的FeSO4 溶液時所得的電位滴定 曲線，其中溶液的pH 值為零，指示電極為鉑電極，參考電極為標準氫電極（簡稱 NHE）。根據所數，回答下列各子題，並詳述推導過程。 滴定液中KMnO4 的濃度為多少M？準確至小數第三位。（5 分） 滴定到達終點時，指示電極的電位值為多少伏特？準確至小數第二位。（5 分） 圖3

化合物X 為一有機物，經兩種光譜法鑑定後，得到結果如圖4 與5 所示。根據這些 光譜，回答下列各子題。 圖4 是以何種分析法所得的光譜？其化學訊息為何？（5 分） 圖5 是以何種分析法所得的光譜？其化學訊息為何？（5 分） 寫出此化合物X 的名稱與化學結構式，並詳述推測邏輯。（10 分） 圖4 圖5

以0.100 M AgNO3 滴定50.00 mL 氯化鈉(NaCl)及碘化鉀(KI)的混合溶液時，溶液中 的pAg 值顯現出如圖6 所示的變化，其中pAg 的定義為：pAg = -log[Ag+]，pH 值變 化可忽略不計。根據所述，回答下列各子題，並詳述推導過程。 已知鹵化銀在水中的溶解度由高至低的順序為： AgCl > AgBr > AgI，試問該溶液中氯化鈉的含量為多少莫耳？（5 分） 碘化鉀的含量為多少莫耳？（5 分） 依據圖中曲線，估計Ksp,AgCl 的數值。（10 分） AgCl(s) →Ag+(aq) + Cl-(aq) Ksp,AgCl = [Ag+] [Cl-] 圖6 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 2 4 6 8 10 12 14 V(0.1 M AgNO3)/mL pAg 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 E/V V(KMnO4)/mL 100 80 60 40 20 00 10 20 30 40 50 M+ m/z Rel. Intensity T/% 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 3000. 2000. 1000. Wavenumber (cm-1)

硫酸溶液樣品以一種新的快速測定氫離子濃度方法分析，其五次量測的[H3O+]結果為 1.32 × 10–2 M，1.28 × 10–2 M，1.41 × 10–2 M，1.36 × 10–2 M 及1.33 × 10–2 M。 請以正確的有效數字顯示此硫酸溶液樣品的量測平均酸鹼值（pH）。（3 分） 請問此新方法的分析精確度（precision）如何？（5 分） 若此硫酸溶液樣品的已知氫離子濃度為1.30 × 10–2 M，請問此新方法於95%信心程 度（confidence level）下是否具有分析偏差（bias）？（7 分） 註： ⎪自由度（degrees of freedom）1 2 3 4 5 ⎪ t 值⎪ 95%信心程度 12.7 4.30 3.18 2.78 2.57 ⎪

請說明複合滴定（complexometric titration）使用乙二胺四乙酸（EDTA）定量金屬 陽離子的優點。（10 分） 使用EDTA 定量金屬陽離子的複合滴定為何依賴溶液的pH 值？（5 分） 於8.97-g 殺鼠劑樣品中之金屬鉈（Tl）氧化成正三價離子後，加入過量的Mg/EDTA 溶 液中則有Tl3+ + MgY2– → TlY – + Mg2+反應。所釋放出的Mg2+需以12.67 mL 之0.03610 M EDTA 滴定至當量點，請計算樣品中Tl2SO4（504.8 g/mol）重量百分比。（10 分）

紅外光譜儀最常使用之波長（λ）範圍為2.5-15 μm，此波長範圍相對應的波數（ν , cm–1） 範圍為何？（3 分） 請說明分散式紅外光譜儀之光柵（grating）單光器（monochromator）及傅立葉轉 換紅外光譜儀（FTIR）之干涉儀（interferometer）偵測原理。（12 分） 如何以紅外光譜分辨烷類、醇類及酮類化合物？（5 分）

以高效液相層析之逆相層析管柱分離化合物A 及B 的滯留時間（retention time）分 別為16.58 及17.83 min，波峰基線寬度分別為1.11 及1.21 min。 請計算此管柱的平均板數（plate number）及解析度（resolution）。（10 分） 若將動態相溶液的極性增加，請說明化合物A 及B 的滯留時間及解析度（設若波 峰基線寬度不變）會如何改變？（10 分）

請說明為何氣相層析儀較液相層析儀容易與質譜儀連結？（4 分） 連結液相層析儀與質譜儀的有效界面（interface）必須有那些功能？（6 分） 請說明三重四極柱空間串聯質譜儀（triple quadrupole tandem mass spectrometer）的 運作原理。（10 分）

請試述下列名詞之意涵：（每小題5 分，共30 分） 理論板數（number of theoretical plates） 準確度（accuracy） 滯留體積（retention volume for GC） 超電壓（the overvoltage） 偵測極限（detection limit） 工作電極（working electrode）

請寫出下列溶液之質量平衡方程式與電荷平衡方程式。 For phosphoric acid, pKa1=2.15, pKa2=7.20, pKa3=12.38 50.00 mL 0.12 M H3PO4 與50.00 mL 0.18 M KH2PO4 之混合溶液。（10 分） 50.00 mL 0.30 M CH3COOH 與50.00 mL 0.18 M K2HPO4 之混合溶液。（10 分）

原子光譜法為重要的儀器分析方法。原子光譜法分為兩種，一種是原子吸收光譜法 （AAS），一種是原子放射光譜法（AES），兩種方法都經常使用。請說明原子吸收光 譜法可能發生之光譜干擾。（20 分）

請定義酸鹼滴定時之當量點與終點並說明其如何決定。（10 分）

請說明質譜儀之基本裝置與其各項裝置之功能。（10 分）

請說明質譜儀之化學離子源（chemical ionization，CI）原理。（10 分）

有關物質與紫外光/可見光（UV/Vis）之作用，請回答以下問題： 已知鈉金屬之吸收波長為285、330 及590 nm。請以電子能階圖說明吸收這些波長的 光後，對於鈉原子所產生之影響。請以電子伏特（eV）為能量單位表示。（10 分） 在pH 5.3 溶液中，溴甲酚紫（bromocresol purple）呈現黃色；其UV/Vis 吸收光譜 在400 至500 nm 有很強的吸收，最大吸收波長為450 nm。請以吸收及穿透的概 念，說明該溶液之顏色。（10 分） 將濃度為8.5×10-5 M 之溴甲酚紫溶液，置於1.00 公分樣品槽中，其吸收值 （Absorbance）為何？已知溴甲酚紫溶液在450 nm 之莫爾吸收係數為 6.6×103 L mol-1cm-1。（5 分）

維生素C 又稱為抗壞血酸，是人體必需的營養素，並具備抗氧化功能，可以保護身 體避免感染和疾病。請回答以下問題： 說明以碘滴定方法定量水果中維生素C 含量之原理、方法及反應方程式。（10 分） 在4 次實驗結果發現每100 g 水果中，維生素C 含量分別為128.6、126.6、132.3 及129.6 mg，求其實驗的平均值與標準差（請注意有效位數）。（10 分） 以負離子電噴灑離子化質譜技術進行分析，請預測維生素C 分子離子峰（母峰） 質荷比（m/z）出現位置，並說明原因。已知維生素C 分子量為176，分子式 C6H8O6，結構如下。（5 分） O O HO OH H HO OH

凱氏方法（Kjeldahl method）經常用於測定有機物中氮元素的含量。請回答以下問題： 請說明此方法之原理。（10 分） 請說明此方法在定量各種含有氮有機物之準確性。（10 分） 若分析結果發現某肉類樣品之氮元素含量之重量百分比為3.58%，且肉類樣品蛋白 質對氮元素倍增係數（multiplication factor for protein/N）是6.25，計算650 g 該肉 類樣品中蛋白質的含量。（四捨五入至小數第一位數）（5 分）

對於氣相層析（Gas Chromatography）檢測方法，請回答以下問題： 氣相層析管柱中之固定相液體（stationary phase liquid）需具備那些特性？（10 分） 何謂大口徑開管柱？與其他管柱比較，大口徑開管柱具有那些優點與用途？（10 分） 使用質譜作為偵測器時，通常使用電子轟擊電離（Electron impact ionization）及化 學電離（Chemical ionization），這兩種方式有何不同？（5 分）

 將重4.67 g 的弱酸（BH+）與重12.43 g 的共軛鹼（B）混合配製成緩衝溶液，試 計算所獲得之pH 為何？BH+的式量=157.596 g/mol，B 的式量=121.135 g/mol， BH+的解離常數pKa = 8.072。（10 分）  若將12.0 mL，1.00 M 的強酸HCl 加入上述溶液，計算最後獲得的pH 為何？ （10 分）

已知Cu2+│Cu 與Fe3+│Fe2+組合成電池，其中Cu2+│Cu 的標準還原電位Eo 為 0.339 V，而Fe3+│Fe2+的Eo 為0.771 V，試計算電池的平衡常數。（20 分）

 繪出單束（single-beam）紫外／可見光吸收光譜儀（UV / Vis absorption spectrophotometer） 的簡圖。（7 分）  繪出螢光光譜儀（fluorescence spectrophotometer）的簡圖。（7 分）  利用螢光光譜儀的操作，如何擷取激發光譜（excitation spectrum）的頻譜？（6 分）

 繪出飛越式質譜儀（time-of-flight mass spectrometer）的簡圖並說明其質量解析的 原理。（10 分）  雙焦距質譜儀（double-focusing mass spectrometer）使用那兩種元件作為質量解析 的方法？該兩種元件的功能（function）分別為何？（10 分）

在氣態層析儀（GC）的實驗中，滯留（retention time）時間t r 與溫度的關係，可由 下式表示：log t r = (a / T ) + b，其中a、b 為常數，隨特定的物質與管柱條件而不 同。當一物質在373K，沖提（elution）氣態層析儀管柱的滯留時間為15.0 min。當 溫度控制在363K 時，t r = 20.0 min，試計算a 與b 的值，以及在353K 時的t r 值為 何？（20 分）

請解釋說明系統誤差（systematic error）與隨機誤差（random error）之間的差 異性。（10 分） 一種汽油添加物標準品(0.15 ng mL–1)經六次分析的結果為0.148 (± 0.034) ng mL–1， 則其分析的準確度與精確度分別為何？（5 分）

使用鉑(Pt)電極為指示電極，飽和甘汞電極(Hg|Hg2Cl2)為參考電極，以0.0500 M 鉈 離子(Tl3+)於1 M HCl 中滴定25.0 mL 的0.0100 M 錫離子(Sn2+)。 註：E°(S4+|Sn2+) = 0.139 V; E°(Tl3+|Tl+) = 0.77 V; E(Hg2Cl2|Hg) = 0.241 V 請寫出滴定的平衡反應式。（2 分） 請寫出指示電極的兩個不同的半電極反應。（4 分） 請寫出計算電池電壓(E)的兩個不同能斯特方程式（Nernst equation）。（4 分） 請計算下列鉈離子滴定體積之電池電壓：2.50、5.00 及5.10 mL。（15 分）

紅外光譜為穿透度（transmittance%）對波數（wave number, cm–1,ν ）做圖，請證 明波數正比於能量。（5 分）當CO2 吸收2300 cm–1 波數之紅外光，其能量增加 多少？（5 分）註：h = 6.626 × 10–34 J•s，c = 2.998 × 108 m/s 請問CO2 分子有幾種正規振動模式（normal mode），並以圖示或文字說明各為 何？（10 分）

洗沖動態相溶劑極性減低時，非極性分析物的滯留時間分別於正相層析及逆相層 析會如何改變？（5 分） 以陽離子交換層析管柱及HCl 動態相分離NaNO3 與CaSO4 為例，說明受抑制的 離子層析（suppressed-ion chromatography）之分離管柱（separator column）與抑 制器（supressor）的目的。（10 分）又為何於所使用的抑制器是陰離子交換薄膜？ （5 分）

若一種高解析度質譜的碎片離子（fragment ion）之質量為83.0865 Da，請問下列 那一組成與觀察到的碎片離子最配合：C5H7O+、C6H11 +。（10 分） 註：原子量C = 12.00000，H = 1.007825，O = 15.99491；電子量e– = 0.00055 請說明質譜儀的電子撞擊離子化（electron ionization, EI）與化學離子化（chemical ionization, CI）並比較產生的質譜差異性。（10 分）