普考申論題 106年 [化學工程] 分析化學概要

第一題

📖 題組：
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：

📝 此題為申論題，共 3 小題

小題 (一)

燃燒分析法測定（使用吸收劑）碳、氫、氧元素的原理。（8 分）

看到「燃燒分析法」，應立即聯想到質量守恆與化學計量。作答時需按「燃燒轉化產物」、「吸收劑種類及先後順序」與「重量差反推莫耳數（特別留意氧是用扣除法）」三個層次進行邏輯論述，並輔以化學反應概念與計算公式以展現專業度。

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【破題】燃燒分析法是利用高溫與過量氧氣使有機化合物完全氧化，將碳轉化為二氧化碳、氫轉化為水，再依序以特定吸收管收集並秤量重量差，藉由化學計量推算元素含量的方法。【論述】

提高燃燒效率的方法。（4 分）

看到「燃燒分析法」與「提高燃燒效率」，應直覺聯想到化學反應動力學與熱力學的促成條件。解題時可從「溫度、氧氣濃度、催化劑、接觸面積與反應時間」等儀器設計與樣品前處理面向切入，條列說明以確保拿滿4分。

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【破題】在燃燒分析法中，確保有機化合物完全氧化為二氧化碳與水，是精準定量的先決條件。【論述】提高燃燒效率（促進完全燃燒）的實務方法包含下列四個面向：

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？若其分子式量為 176 g/mol，其分子式為何？（8 分）

看到燃燒分析法，第一步須先利用生成的CO₂及H₂O質量反推原化合物中C與H的質量，並利用「總質量減去C、H質量」得出O的質量（質量守恆定律）。接著將各元素質量除以原子量得出莫耳數比，化為最簡整數比即為「實驗式」，最後以給定的分子量除以實驗式量，即可求出倍數並寫出「分子式」。

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【解題關鍵】利用質量守恆求出化合物中各元素質量，轉換為莫耳數比得出實驗式，再藉由分子量與實驗式量的整數倍關係求得分子式。【解答】計算：