分析化學概要　申論題歷屆試題與參考架構

在實驗室進行水樣中總磷濃度的例行性檢驗時，分析人員獲得了以下 5次重複測量的數據（單位：mg/L）：15.2、15.4、15.5、15.6、16.8。

（一）請分別解釋「準確度（Accuracy）」與「精密度（Precision）」的定義，（10 分）並說明通常用那一種統計量來表示一組數據的精密度？（5 分）

（二）數據中的 16.8 看似明顯偏高。請利用 Q 檢定法（Q-test）計算其 Q 實驗值（Qcalc），並判斷該數值是否應被剔除？（已知當測量次數 n=5 時，在 95%信心水準下的 Q 臨界值為 0.710）（10 分）

（25 分）

緩衝溶液在環境分析與化工製程中扮演維持 pH 值穩定的重要角色。

（一）假設有一弱酸 HA（其酸解離常數 Ka = 1.0 × 10-5）。若將 50 mL 的0.10 M HA 水溶液與 50 mL 的 0.10 M NaA（弱酸鹽）水溶液均勻混合，請計算此混合溶液的 pH 值。（5 分）

（二）在進行酸鹼滴定時，選擇適當的指示劑是減少滴定誤差的關鍵。請說明選擇酸鹼指示劑的一般性原則為何？（10 分）

（三）在實務操作上，為何通常會避免使用「弱鹼」來滴定「弱酸」 （或是用弱酸滴定弱鹼）？請從滴定曲線的特徵加以解釋。（10 分）

（25 分）

針對水樣或化工產品中氯離子（Cl-）的定量，莫耳法（Mohr method）與重量分析法是兩種經典的傳統方法。

（一）在使用莫耳法以標準硝酸銀（AgNO3）溶液滴定氯離子時，應使用何種化學試劑作為指示劑？（5 分）並請敘述滴定達到終點時，溶液中發生了什麼化學反應而產生顏色變化（需寫出產生顏色的沉澱物化學式與顏色）？（10 分）

（二）若改用重量分析法，取 2.00 g 的未知固體樣品，經溶解並加入過量硝酸銀後，產生了 1.435 g 的氯化銀（AgCl）沉澱。請計算該未知樣品中氯（Cl）的重量百分比（%）？（已知原子量：Ag = 107.9，Cl = 35.5）。（10 分）

（25 分）

碘定量法（Iodometry）廣泛應用於環境溶氧（Winkler 法）或食品中維生素 C 的測定。

（一）碘定量法常使用硫代硫酸鈉（Na2S2O3）作為標準滴定液來滴定生成的碘（I2）。請寫出此氧化還原反應的平衡化學方程式。 （10 分）

（二）碘定量法中必須使用「澱粉」作為指示劑。請說明澱粉指示劑應在滴定的那一個階段（滴定初期還是接近終點時）加入？並詳細解釋原因。（15 分）

（25 分）

水溶液中加入 1.0 × 10–4 M Pb(IO3)2 的難溶鹽（Ksp = 2.5 × 1013）

（一）如果水溶液是純去離子水，列出化學平衡式，計算 Pb(IO3)2 的溶解度。（8 分）

（二） 如 果 水 溶 液 中 已 含 有 0.10M 的 鉛 離 子 [Pb2+] ， 再 加 入 1.0 × 10–4 M Pb(IO3)2，計算 Pb(IO3)2 的溶解度。Pb(IO3)2 的溶解對[Pb2+]貢獻是否超過 5%？（10 分）

（三）如果水溶液中已含有 1.0 × 10–4 M 的鉛離子[Pb2+]，再加入相同濃度的Pb(IO3)2 (1.0 × 10–4 M），相較於（二） ，Pb(IO3)2 的溶解度會增加或減少? Pb(IO3)2 的溶解對[Pb2+]貢獻是否超過 5%？（10 分）

（28 分）

在分析化學中，以下兩滴定是傳統上常用的定量方法

（一）列出以 NaOH 滴定 HNO3 濃度之當量平衡式及如何決定滴定終點？（6 分）

（二）列出在酸性溶液中以 KMnO4 滴定 Na2C2O4 濃度之當量平衡式及如何決定滴定終點？（8 分）

（三）解釋滴定終點（end point）與當量終點（equivalent point）的差異及可能造成差異的原因？（4 分）

（18 分）

水溶液密度為 0.899 g/mL，進行以下單位轉換，答案需遵守正確有效數字寫法。（每小題 8 分，共 24 分）

（一）水溶液含 28.0% w/w NH3，將單位轉換成莫耳濃度（M）。

（二）水溶液含 2.50 × 102 ppm 氯離子 [Cl]，將單位轉換成莫耳濃度（M）。Cl 原子量：35.453

（三）水溶液含 0.50 M NaCl，將單位轉換成重量濃度單位（g/mL）。Na 原子量：22.977

（24 分）

水溶液含 0.050 M NH3（Kb = 1.75 × 105），回答以下問題。

（一）列出此水溶液中兩項主要的化學平衡式。 （8 分）

（二）列出此水溶液中的質量平衡式（mass balance equation），此平衡式中何者可忽略（誤差＜5%）？（7 分）

（三）列出此水溶液中的電荷平衡式（charge balance equation） ，此平衡式中何者可忽略（誤差＜5%）？（7 分）

（四）依以上假設，計算此溶液的 pH 值（取正確有效數字） 。並驗算以上假設造成之誤差是否＜5%？（8 分）

（30 分）

計算下列各水溶液 25℃時之[H+]及 pH 值（以正確的有效數字表示）。（每小題 10，共 20 分）

（一）1.50 S K = 1.03 × 10

（二）1.50 × 10

（20 分）

使用不同之 A 級滴定管，標定 NaOH 之濃度，使用磷苯二甲酸氫鉀（KHP, Potassium hydrogen phthalate ， MW 204.22 g/mol ）， 天 平 之 誤 差 為（±0.0002 g），請計算下列操作所得之 NaOH 體積莫耳濃度及絕對不確定度，結果以正確的有效數字表示，並指出何者操作何者相對誤差較小？（20 分）A：使用 50 mL 滴定管（±0.05 mL，最小刻度 0.1 mL） ，滴定 0.1561g 之磷苯二甲酸氫鉀，滴定量為 35.27 mL。B：使用 25 mL 滴定管（±0.03 mL，最小刻度 0.1 mL），滴定 0.1561g 之磷苯二甲酸氫鉀，滴定量為 35.28 mL。

（20 分）

（一） 何 謂 直 接 碘 滴 定 法 （ iodimetric titrations ） ？ 何 謂 間 接 碘 滴 定 法（iodometric titrations）？（6 分）

（二）完整寫出下列 4 個半反應平衡式。 （12 分）⟶ = 0.535 (1) ⟶ = −0.936 (2) ⟶ = 1.210 (3) ⟶ = 0.10 (4)

（三）由上列標準還原電位，若用直接碘滴定法，寫出其平衡式及計算其平衡常數。若用間接碘滴定法，寫出其平衡式及計算其平衡常數。依據計算結果測定亞硫鹽（ ）含量應使用何種方法？（12 分）

（30 分）

在 100 mL 的 0.100 M 之 溶液槽 A 中滴加入 100 mL 的 0.120 M 的溶液，插入銀線另一端與另一個溶液槽 B 的鉑電極連接，A、B 間以鹽橋相連。+ ⇌ ( ) = 0.799 = 1.8 × 10

（一）計算 A 槽之 及 之濃度。（8 分）

（二）計算 A 槽之電位。 （8 分）

（三）若 B 槽之中含 100 mL 的 0.140 M 之 及 100 mL 的 0.100 M 的 ，則電池的電位是多少？電流方向由那一槽流向那一槽？（14 分）

（30 分）

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）

（一）寫出此溶液之酸鹼平衡式。（10分）

（二）計算溶液之pH值。答案需含正確之有效數字。（14分）

（24 分）

定義以下滴定相關名詞：

（一）滴定當量點（equivalent point）。（6分）

（二）滴定終點（end point）。（6分）

（三）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）

（四）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）

（28 分）

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）

（一）寫出滴定反應平衡式。（5分）

（二）計算加入0.00 mL的HCl溶液後的pH值。（5分）

（三）計算加入25.00 mL的HCl溶液後的pH值。（7分）

（四）計算加入26.00 mL的HCl溶液後的pH值。（7分）

（24 分）

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）

（一）氯離子（Cl）

（二）氰離子（CN）

（三）碳酸鹽（CO32）

（24 分）

小明開發一種新的方法分析環境水樣品的銅含量，購買一瓶標準參考物質（standard reference material），標籤上標示銅含量為 0.750 ppm。小明使用新的分析方法檢測標準參考物質的銅含量，得到的數據分別為0.771、0.785、0.760、0.759、0.775 ppm。

（一）請說明精確度和準確度有何不同。 （8 分）

（二）請評估此方法的相對誤差並列出算式。（6 分）

（三）請評估此方法的變異係數（coefficient of variation）並請列出算式。（6 分）

（20 分）

請計算下列溶液的 pH 值。

（一）濃度為 2.0 M 的 HCl 溶液。（6 分）

（二）濃度為 0.01 M 的 NaOCl 溶液。 （NaOCl 的 Kb = 3.3x10-7）（7 分）

（三） 混 合 溶 液 含 有 0.30 M 的 甲 酸 （ HCOOH ） 及 0.50 M 的 甲 酸 鈉（HCOONa）。（HCOOH 的 Ka = 1.8x10-4）（7 分）

（20 分）

小明以重量分析法分析 DDT 殺蟲劑中的氯含量。取 5.50 g 的 DDT 殺蟲劑（C14H9Cl5，分子量為 354.49 g/mol）以金屬鈉分解釋出 Cl-後，配製成 Cl-溶液。加入過量的 AgNO3 溶液形成 0.1873 g 的 AgCl（分子量為 143.32 g/mol）沉澱。

（一）請計算樣品中 DDT 的含量百分比為何？（10 分）

（二）若 AgCl 固體形成膠體沉澱物，顆粒太小不易過濾，須設法使膠體粒子凝聚成較大的顆粒。請說明使膠體粒子凝聚的方法有那兩項？（4 分）

（三）請說明何為均勻沉澱法（homogeneous precipitation）。（6 分）

（20 分）

以 NaOH 溶液滴定 25.0 mL 濃度為 0.10 M 的 H2CO3 溶液，H2CO3 的Ka1 = 4.45x10-7，Ka2 = 4.69x10-11。

（一）配製好的 NaOH 溶液須以鄰苯二甲酸氫鉀（KHP，分子量為 204.22 g/mol）標定，請說明原因。 （4 分）

（二）取 0.54 g 的鄰苯二甲酸氫鉀（KHP） ，配製成 25.0 mL 的水溶液，以未知濃度 NaOH 水溶液滴定，加入 25.3 mL 時到達滴定終點。請計算NaOH 水溶液的莫耳濃度。 （6 分）

（三）指示劑 pH 變色範圍如下：甲基紅：4.2-6.3，溴百里酚藍：6.2-7.6，酚酞：8.3-10.0，茜素黃：10.0-12.0。請問要加入那種指示劑，才能觀察H2CO3 的第二個滴定終點。 （請詳細說明原因）。 （10 分）

（20 分）

檢測爆裂物中 KClO3（分子量為 122.55 g/mol）含量是使用氧化還原滴定法。取 0.1791 g 爆裂物樣品，加入 50.0 mL 濃度為 0.087 M 的 Fe2+溶液，進行下列反應：ClO3- + 6Fe2+ + 6 H+ → Cl- + 6Fe3+ + 3 H2O當反應完全後，過量的 Fe2+以 14.9 mL 濃度為 0.069 M 的 Ce4+溶液進行反滴定。

（一）請寫出 Fe2+和 Ce4+的反應方程式。（6 分）

（二）請計算和 KClO3 反應的 Fe2+毫莫耳數。（6 分）

（三）請計算樣品中 KClO3 的含量百分比。（8 分）

（20 分）

高毒性之 Cr(Ⅵ)可以 NHSO3 處理生成毒性較低的 Cr(Ⅲ)，請寫出主要產物，並完成下列氧化還原半反應及全反應平衡方程式。（25 分）CrO 24  HSO3 

（25 分）

Cr(Ⅵ)還原反應產生之 Cr(Ⅲ)可加鹼，使之產生 Cr(OH)3 之沉澱收集去除，請問欲將水溶液中之 Cr(Ⅲ)降至 20.0 ppb 以下，須將水溶液之 pH 值（取小數點後一位）調整至多少以上或以下？（25 分）原子量：Cr =52.00, Cr(OH)3 之 pKsp=29.8

（25 分）

甲苯化學式為 C6H5CH3 為重要之溶劑，但常暴露於甲苯中，神經系統可能會受到不良之影響，請算其分子量之絕對及相對誤差（不確定度） 。（原子量：C = 12.0106 ± 0.0010, H = 1.00798 ± 0.00014）某甲苯純度為95.00 ± 0.10 wt %則該甲苯 100 g（不考慮秤量誤差）中有之純甲苯莫耳數及其絕對誤差為多少？（25 分）

（25 分）

使用 NaCO3（分子量：105.99） ，1.0 M 之 HCl 或 1.0 M 之 NaOH 水溶液調配 100 mL 濃度為 0.100 M 之 pH 9.50 的緩衝溶液。H2CO3 之 pK1 = 6.351、pK2 = 10.329。

（一）請問需要 NaCO3 之重量為多少克？（4 分）

（二）加入之水溶液為 HCl 或是 NaOH？需要加入多少毫升（mL）？（15 分）

（三）請說明本緩衝溶液配置流程。（6 分）

（25 分）

某 藥 廠 生 產 的 免 疫 調 節 劑 藥 片 中 含 有 324 mg 的 活 性 成 分 羥 氯 奎 寧（hydroxychloroquine）。某成人體重70 kg，在剛服用上述藥片2片後，採集其血液樣本進行一連串化學與物理處理，得到分析實驗用的血漿樣品，其中包含添加的內標準（internal standard）成分氯奎寧（chloroquine） ，並以高效液相層析儀進行定量分析。請回答下列問題：

（一）該成人體內羥氯奎寧的平均濃度為多少（以ppm表示至小數點第二位）？（9分）

（二）使用內標準的用意為何？（8分）

（三）何謂分析方法的精密度（precision）？本實驗之精密度實驗如何進行？（8分）

（25 分）

乙醯苯胺分子式為C8H9NO，以元素分析儀通以過量氧氣在高溫下進行燃燒，可用於分析該有機化合物的元素含量，請回答下列問題：

（一）已知元素碳、氫、氮、氧的原子質量分別為12.011、1.008、14.007、15.999 g/mol。計算乙醯苯胺分子中元素氮的理論重量百分比（至小數點第二位） 。（9分）

（二）若反應產物為二氧化碳、水及氮氣，則2莫爾乙醯苯胺燃燒所需要的氧氣質量為何（以g為單位，至小數點第二位）？（8分）

（三）請說明燃燒（combustion）反應與裂解（pyrolysis）反應的差別。（8分）

（25 分）

凱氏法是以酸鹼滴定方法測定有機氮的一種廣泛使用的方法，請回答下列問題：

（一）請說明如何配置已知濃度標準NaOH水溶液。（5分）

（二） 取 0.5 mL 的 蛋 白 質 水 溶 液 樣 品 進 行 消 化 ， 並 將 游 離 的 NH3 蒸 餾 至15.00 mL 的 0.02140 M HCl 中 ， 其 中 未 反 應 的 HCl 需 要 5.26 mL 的0.0258 M NaOH才能完全滴定。請計算分析樣品中的蛋白質濃度（以mg/mL為單位，至小數點第二位） 。已知氮的原子質量為14.007 g/mol；該蛋白質組成中的氮元素含量重量百分率為18.2%。（10分）

（三）請說明上述反應中關於消化與收集NH3的操作過程。（10分）

（25 分）

硫化鉛（PbS）是黑色固體，難溶於水，關於PbS在溶液中的化學平衡，請回答下列問題：

（一）計算含有飽和H2S的pH 3緩衝溶液中Pb2+莫爾濃度。已知水中飽和的H2S濃度為0.10 M；PbS的溶解度積常數為3.0  10-28；H2S的兩個酸解離常數分別為9.6  10-8、1.3  10-14。（10分）

（二）以濃HCl溶解硫化鉛後，將此溶液煮沸至乾，則會殘留白色粉末，請推測該產物為何？並說明可能的原因。 （5分）

（三）已知Pb2+ 還原成Pb的標準還原電位為-0.126 V，請寫出PbS的還原半反應式，並計算PbS標準還原電位（以V為單位，至小數點第三位） 。（10分）

（25 分）

某生以一張秤量紙盛取硝酸銀(AgNO3，式量：170)，秤得總重量為 0.271 (±0.001)克。他另以一只圓底燒杯量取蒸餾水，溶解所得硝酸銀。根據所述，回答下列問題：

（一）若秤量紙的重量為 0.101 (± 0.002)克，而硝酸銀的淨重為 W (± Δ W)克，則W 與 Δ W 的數值各為何？估計之，並詳述計算過程，已知若 z = f(x,y)，∂z ∂z則( Δ z)2 = ( )2( Δ x)2 + ( )2( Δ y)2，其中 Δ z、 Δ x 與 Δ y 分別代表 z、x ∂x ∂y與 y 的標準偏差（standard deviation）。（5 分）

（二）已知上述圓底燒杯底部半徑為 2.0 (±0.1)公分，蒸餾水在杯中的深度為50.0 (± 0.1)公分。若燒杯內蒸餾水的體積為 V (± Δ V)公升，則 V 與 Δ V的數值各為何？估計之，並詳述計算過程，假設玻璃杯厚度可忽略不計。（10 分）

（三）若所配製出的硝酸銀溶液的體積莫耳濃度為 m (± Δ m) mol/L，則 m 與Δ m 的數值各為何？估計之，並詳述計算過程，假設硝酸銀完全溶解，且溶液體積無明顯變化。（5 分）

（20 分）

下圖為以 0.010 M KOH 滴定 20.00 mL、0.010 M 某單質子酸(簡稱 HA)時所得到的濃度分布圖，其中橫軸為滴定過程中溶液的 pH 值，而縱軸[A- ]為所對應的[A-]與[HA]的比值的對數函數(log{[HA]})。根據所述，回答下列問題：log{[A -]/[HA]} -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 0 1 2 3 4 5 6 7 pH

（一）在滴定前，該 HA 溶液的 pH 值為何？估計之，並詳述計算過程。（10 分）[A- ]

（二）若欲讓該溶液中的 恰等於 1.0，則須加入多少毫升 0.010 M 的[HA] KOH？估計之，並詳述計算過程。 （5 分）

（三）已知 KA 是 HA 與 KOH 的產物，若欲以 1.0 M KA 與 1.0 M HCl 配製V出 pH 6.0 的溶液，則二者體積的比值（ KA ）應為何？估計其數值，並VHCl詳述計算過程，其中 VKA 與 VHCl 分別代表 KA 與 HCl 的體積。（5 分）

（20 分）

已知 Ni(OH)2、Mg(OH)2 與 Ca(OH)2 在水中會進行下列解離反應：Ni(OH)2(s) ⇌ Ni2+(aq) + 2OH-(aq)，Ksp,1 Mg(OH)2(s) ⇌ Mg2+(aq) + 2OH- (aq)，Ksp,2 Ca(OH)2(s) ⇌ Ca2+(aq) + 2OH-(aq)，Ksp,3實驗顯示三者的溶解度(簡稱 S，單位：mol/L)會隨水中 pH 值增加而降低，如下圖所示，其中縱軸為 S 的對數函數值(log(S))。已知 Ksp,1 < Ksp,2 < Ksp,3，根據所述，回答下列問題：log (S) -2 -4 -6 -8 -10 6 7 8 9 10 11 12 13 14 pH

（一）估計 Ca(OH)2 在 pH 5.0 溶液中的 S 值，並詳述計算過程。 （10 分）

（二）估計 Ni(OH)2 在 pH 13.0 溶液中的 S 值，並詳述計算過程。（10 分）

（三）現有一固體混合物，內含 Ca(OH)2、Mg(OH)2 與 Ni(OH)2 各 0.10 莫耳，被置於 1.00 公升的純水中。若欲藉由 pH 值調整與過濾技巧，將三者中的兩個同時從溶液中「完全過濾分離」 ，則溶液的 pH 值應調整至那一範圍才能達到預期目的？並詳述分離邏輯，其中體積變化可忽略不計。已知「完全過濾分離」的定義是被過濾分離者，其在溶液中的殘餘量須小於或至多等於原有量的千分之一。（5 分）

（四）承子題（三），若欲藉由相似方法，繼續將兩個沉澱物予以分離，則應將其置於一公升何種 pH 範圍的溶液中，才能達到「完全分離」的目的？並詳述分離邏輯。（5 分）

（30 分）

以下所列為 Ag+與 Cu2+離子的還原半反應，其中 Eo’Ag 與 Eo’Cu 為其形式電位（Formal potential）：Ag+ + e- → Ag， Eo’Ag = 0.80 V vs. NHE Cu2+ + 2e- → Cu， Eo’Cu = 0.30 V vs. NHE已知 Ag+與 Cu2+離子的還原電位均符合能斯特方程式，根據所述，回答下列問題：

（一）若在 1.0 公升 0.001 M 的 AgNO3 溶液中加入大量銅粉，則銀離子的最終濃度為多少 M？估計其數值，並詳述計算過程，假設溶液體積變化可忽略不計、pH 值並無變化、銅粉僅會與銀離子進行下列反應，不會引起其他反應。（15 分）[Cu2+ ] 2Ag+(aq) + Cu(s) ⇌ 2Ag(s) + Cu2+(aq)，K = 2 [Ag+ ]

（二）實驗顯示：若以一含有 1 × 10-4 M 的 CuSO4 與 x M 的 Q 的溶液（簡稱溶液 T），作為下列電池中陰極半電池的電解液：Ag | AgNO3 (0.01 M) || 溶液 T | Cu該電池的電壓值（簡稱 Ecell）會隨 x 的數值增加而下降，如下圖所示。已知 Q 在水中不會進行任何氧化還原反應，僅會與 Cu2+離子進行下列反應，其中 Kf 為其平衡常數，y 為 Q 的反應係數，估計 Kf 與 y 的數值，並詳述計算過程。（15 分）Cu2+(aq) + y Q(aq) ⇌ [CuQy]2+(aq) [CuQy 2+ ] Kf = Cu2+ Q y -0.86 -0.88 -0.90 -0.92 -0.94 E cell/ V -0.96 -0.98 -1.00 -1.02 -1.04 -1.06 -1.08 -1.10 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 log(x)/ M

（30 分）

誤差及有效數字是數據品質管制的基本，請回答下列問題：

（一）解釋系統誤差（systematic error）及隨機誤差（random error），各舉一例說明。（8 分）

（二）何謂準確度（accuracy）及精確度（precision）。 （8 分）

（三）說明以上（一）及（二）的關聯性？（9 分）

（25 分）

0.2121 克之有機樣品在氧氣中燃燒，所產生之二氧化碳以氫氧化鋇收集，所得到之碳酸鋇（BaCO3）重約 0.6006 克，計算樣品中之含碳比率。（原子量：Ba = 137.327）（25 分）

（25 分）

以 0.1000 M AgNO3 溶液滴定 50.00 毫升之 0.0500 M NaCl 溶液，請計算：

（一）滴定當量點所需滴定液體積及滴定終點溶液中的銀（Ag）離子濃度（AgCl, Ksp = 1.82 × 10-10）。（12 分）

（二）加入 26.00 毫升之滴定液後溶液中的銀離子濃度。（13 分）

（25 分）

多少體積的 NaOH 溶液（含 53.4(± 0.4) wt% NaOH, 密度 = 1.52(±0.01) g/mL）可加去離子水製備成 2.000 L 的 0.169 M NaOH 溶液（以正確有效數字表示） 。（原子量：Na = 22.990）（25 分）

（25 分）

分餾為常見的液體混合物樣品分離的前處理方法。試回答下列問題：

（一）分餾的定義及原理。（8 分）

（二）實驗室蒸餾裝置的主要組件。（6 分）

（三）溫度計位於冷凝管出水口的上方或下方？下方水口的水溫為冷水或溫水？（6 分）

（四）溫度計的校正方法。（6 分）

（26 分）

某硫酸（H2SO4）溶液的濃度為 365.6 g/L，密度為 1.218 g/mL（硫酸分子量 98 g/mol，水分子量 18 g/mol）。試回答下列問題：

（一）硫酸莫耳分率。（4 分）

（二）硫酸質量百分比。（4 分）

（三）硫酸重量莫耳濃度。（4 分）

（四）硫酸體積莫耳濃度。（4 分）

（16 分）

含碳、氫、氧的純有機化合物，常用燃燒分析法測定（使用吸收劑）其元素組成，進而求得實驗式及分子式。試回答下列問題：

（一）燃燒分析法測定（使用吸收劑）碳、氫、氧元素的原理。（8 分）

（二）提高燃燒效率的方法。（4 分）

（三）將 8.00 g 該有機化合物，經燃燒分析法，產生 11.98 g 二氧化碳與 3.29 g 水。其實驗式為何？若其分子量為 176 g/mol，其分子式為何？（8 分）

（20 分）

使用 0.05 M 標準碳酸鈉（Na2CO3）溶液（25.00 mL 於錐型瓶中）標定約 0.1 M 鹽酸（HCl，50 mL 於滴定管中）的標定實驗，試回答下列問題：

（一）碳酸鈉與鹽酸的反應原理及在兩個當量點的化學反應式。（6 分）

（二）繪出滴定曲線示意圖。（註：兩個當量點的 pH 值分別約為 9 和 4）。（6 分）

（三）選用的酸鹼指示劑為何？其顏色的變化為何？（6 分）

（四）在到達第 2 個當量點附近，二氧化碳可能影響滴定值的原因為何？應如何處理？（6 分）

（24 分）

請說明卡耳-費雪法測定塗料中水分含量的原理、化學反應式、干擾及品管樣品。（14 分）

（14 分）

解釋名詞： （每小題 5 分，共 20 分）Ionic strength Student t-test Linearity Standard addition calibration

（20 分）

精秤 5.7600 g KCl‧MgCl2‧6H2O，以超純水稀釋至 2.000 L，計算：KCl‧MgCl2 莫耳濃度。 （5 分）25.00 mL 溶液中氯離子之毫莫耳數。（5 分）pCl。（5 分）原子量 K: 39.1, Mg: 24.3, Cl: 35.45, H: 1.01, O: 16.0

（15 分）

重量分析法是將待測物轉變為微溶性的沉澱物，由測得沉澱物重量及計量關係推算出待測物含量。若所得沉澱顆粒太小，稱之為膠體（colloid），導致無法過濾沉澱秤重，可考慮以均勻溶液沉澱方法（Homogeneous precipitation method）改善。8 分）因。（6 分）？（6 分）

（12 分）

以氧化還原滴定一 100.0 mL 之溫泉水樣品中鐵（原子量 55.845 g/mol）含量，首先以適當方式處理將所有不同價態鐵離子均還原為 Fe（II），加入 20.00 mL 0.00250 M K2Cr2O7，生成 Fe（III）及 Cr（III），再以 0.0100 M Fe（II）逆滴定，8.53 mL 達滴定終點。5 分）Fe 濃度（單位 ppm）。（10 分）若此實驗在[H+] = 0.10 M 下，以電位計記錄滴定過程電位值，計算 20.00 mL 0.00250 M K2Cr2O7，加入 12.00 mL 0.0100 M Fe（II）滴定劑時之電位值。-（Fe3+ E°= +0.771 V , Cr2O72 E°= +1.33 V）（10 分）全一張44730 （背面）

（20 分）

下列圖形均為酸鹼滴定曲線：試預測醋酸 CH3COOH（Ka = 1.75×10-5）屬於那一個圖形？並敘述依據理由。 （6 分）-7 -11 Na2CO3（Ka1 = 4.45×10 , Ka2 = 4.69×10 ）屬於那一個圖形？並敘述依據理由。（7 分）之依據。 （7 分）Volume of titrant Volume of titrant Volume of titrant Volume of titrant Volume of titrant Volume of titrant

（20 分）

嗎啡（C17H19NO3，分子量 285）可用於癌症末期病患之鎮痛劑，也是一種毒品。小明想用酸鹼滴定法來定量樣品中之嗎啡含量。他將 2.85 克樣品配成 25.0 mL 水溶液，加入數滴甲基紅指示劑，然後用 0.0500 M 之 HCl 標準溶液滴定，共耗去 20.0 mL達滴定終點。（嗎啡之 Kb = 1.58 × 10-6；Kw = 1.00 × 10-14）

（一）以本題之滴定為例，說明如何判定滴定反應是否完全。（5 分）

（二）計算樣品中所含嗎啡之重量百分比。（10 分）

（三）小華也用完全相同的流程來定量嗎啡，但他使用甲酚紅當指示劑，且測得滴定終點時，溶液之 pH 值為 7.20。若以小明的結果為基準，則小華之滴定誤差為多少（以相對誤差表示）？（10 分）

（25 分）

為了評估湖水銅污染之檢驗方法的可行性，進行了以下的測試。在未受污染之湖水中添加 20.0 ppm 之銅離子，然後使用該檢驗方法進行五次實驗，測得的銅離子濃度（ppm）分別為：19.5、20.4、20.9、21.2 和 21.5。（Cu = 63.5）

（一）定義相對誤差和相對不準度。（6 分）

（二）計算上述結果之相對誤差和相對不準度。（12 分）

（三）將 20.0 ppm 之銅離子轉換為重量莫耳濃度（m）。（7 分）

（25 分）

將只含 C、H、O 之有機化合物 0.880 克完全燃燒後，可得 1.760 克 CO2 和 0.720 克H2O。另取 0.0880 克的該化合物，配成 20.0 mL 水溶液，以 0.0500 M NaOH 標準溶液滴定，需消耗 20.0 mL 達滴定終點。（C = 12.0；H = 1.0；O = 16.0）

（一）求此有機化合物之實驗式。（10 分）

（二）求此有機化合物之分子量及其分子式。（10 分）

（三）寫出此有機化合物之燃燒反應的平衡反應式。（5 分）

（25 分）

碘滴定法可用於定量樣品中之二氧化錳含量。取 0.250 克二氧化錳樣品，加入過量KI 酸性水溶液，再以 0.100 M Na2S2O3 標準溶液滴定所生成的碘，需消耗 18.0 mL達滴定終點。【MnO2 = 87.0；E°（I3－→I－）= 0.54 V；E°（MnO2→Mn2+）= 1.23 V】

（一）寫出二氧化錳與 KI 反應生成 Mn2+和 I3－的平衡淨離子反應式，及氧化還原反應的標準電位和平衡常數。（11 分）

（二）寫出 Na2S2O3 與 I3－反應生成 S4O62－和 I－的平衡淨離子反應式。（4 分）

（三）計算樣品中之二氧化錳含量百分比。（10 分）

（25 分）

國內實施化學品全球調和制度（GHS）已有多年，試回答： 六種標示內容。（6 分）試說明下列危害圖示標示之象徵符號（使用編號 A 至 F 於試卷中）及代表性物質。（6分） 以丙烯腈為例，說明其危害圖示標示及危害防範措施。（8 分）A B C D E F

（20 分）

請說明定容器皿校正的一般原則（5 分）和校正原則。（10 分）

（15 分）

市售硝酸(HNO3)一般為 70% (w/w %)，其密度為 1.42 g/mL。試回答： 其莫耳濃度(M)。（5 分） 配製 1M 硝酸的方法。（10 分）

（15 分）

將氯化鈣(CaCl2)水溶液緩慢加入一含有 0.020 M 的碳酸根(CO32)和 0.020 M 硫酸根(SO42)的溶液中，試回答： 先沉澱出的鈣鹽為那一種，說明原因。（4 分） 第二種鈣鹽開始沉澱時，溶液中的碳酸根濃度，列出計算式。（6 分） 將鉻酸鉀(K2CrO4)溶液加入硝酸鋇（Ba(NO3)2）溶液中，會產生沉澱，寫出其平衡淨離子方程式，標示沉澱物及其顏色。（5 分）CaCO3 之 Ksp = 2.8 x 109；CaSO4 之 Ksp = 9.1 x 106。

（15 分）

有關酸鹼滴定，試回答下列問題： 氫氟酸(HF)、乙酸(CH3COOH)、磷酸(H3PO4)之酸強度，從高至低排列。（3 分） 甲基紅（methyl red）和酚酞（phenophthalein）指示劑適用的範圍。（4 分） 次級標準溶液（secondary standard solution）的配製和使用。（6 分） 常用的酸性初級標準品。（2 分） 初級標準品具備的條件。（5 分）

（20 分）

錯合物生成反應常用於定量滴定金屬，例如水中總硬度檢測方法即使用乙烯二胺四乙酸（EDTA，可用 H4Y 表示）之二鈉鹽溶液滴定法，以測定 pH 值維持在 10.0 ± 0.1水溶液中之鈣(Ca2+)和鎂(Mg2+)離子，在水溶液從酒紅色轉為藍色，即為滴定終點。試回答： 錯合物生成的原理。（3 pH 值維持在 10.0 ± 0.1 之原因。（3 分）有些水樣須先以硝酸—硫酸消化法進行前處理，原因為何？（3 以 Ca2+為例，寫出 EDTA 和 Ca2+的錯合物生成反應方程式。（3 分） 溶解 16.9 g 氯化銨於143 mL 濃氫氧化銨中，加入 1.25 g EDTA 之鎂鹽，以試劑水定容至 250mL 製備緩衝溶液，其 pH 值為多少？（3 分）NH4Cl 之 Kb = 1.78 x 105。

（9 分）

色層分析（chromatography）為常用之分離技術，在操作高效液層分析儀（HPLC）時：

（一）什麼是固定相（stationary phase）？（5 分）

（二）什麼是移動相（mobile phase）？（5 分）

（三）將混合物中不同成分分離是利用化合物、固定相、移動相之間的什麼特性？（5 分）

（四）什麼是滯留時間？（5 分）

（20 分）

（一）說明何謂緩衝溶液與其組成。（10 分）

（二）如何評估緩衝溶液之緩衝能力？（10 分）

（20 分）

計算下列溶液之離子強度（ionic strength）：

（一） 0.1 M NaNO3（5 分）

（二） 0.1 M K2SO4（5 分）

（三） 0.05 M NaNO3 與 0.1 M K2SO4（5 分）

（四） 0.1 M FeCl3 與 0.2 M FeCl2（5 分）

（20 分）

如何簡易檢測順丁烯二酸、順式之脂肪酸與反式之脂肪酸之區別？（10 分）此三者何者為較無危害之化合物？（5 分）為什麼？（5 分）

（20 分）

亞氯酸鈉（NaClO2）的濃度為 0.01 M，Ka＝1.2×10-2，則[OH-]濃度為多少？（不考慮 H2O 所解離的 H3O+。）（20 分）

（20 分）