高考申論題
107年
[化學工程] 儀器分析
第 一 題
📖 題組：
請回答下列有關原子光譜分析的問題： (一)將 0.1834 克、帶有 2 個結晶水的氯化鈣 CaCl2.2H2O 溶於 100 毫升的蒸餾水，再將其進一步以蒸餾水稀釋為 10 倍，以製備出鈣離子的標準溶液。從這個新的溶液，再分別進一步以蒸餾水稀釋為 5 倍、10 倍、及 20 倍，以製備出三個標準溶液。未知溶液本身則是先以蒸餾水稀釋為 25 倍。足量的氯化鍶 SrCl2 隨後加入樣品溶液中，以去除磷酸根離子所造成的任何干擾。含有相同鍶金屬濃度的空白試樣（analytical blank），是這次實驗系列中第一個以空氣/乙炔火焰檢測的溶液。所得到的結果如下： 試樣種類 偵測器讀值 備 考 空白試樣 1.5 原子量： Ca = 40.1 g/mol 標準液 Cl = 35.5 g/mol 1：20 10.6 標準液 1：10 20.1 標準液 1：5 38.5 未知樣品 29.6 試問未知樣品中的鈣濃度（以 ppm 為單位）為何？（10 分） 註：對於 n 組數據對(x1,y1)，(x2,y2)，…，(xn,yn)，以線性迴歸法（最小平方法）所得到的線性方程式為 y = mx + b，其中直線的斜率 m，及 y 截距 b，可以下列算式求出： m = [n∑x_iy_i -(∑x_i)(∑y_i)] / [n(∑x_i^2)-(∑x_i)^2] b = [(∑x_i^2)(∑y_i)-(∑x_iy_i)(∑x_i)] / [n(∑x_i^2)-(∑x_i)^2] (二)試解釋下列的背景校正技巧之運作原理：（15 分） 1. 光束截斷（beam chopping） 2. 重氫燈（deuterium lamp） 3. Zeeman 效應（Zeeman effect）
請回答下列有關原子光譜分析的問題： (一)將 0.1834 克、帶有 2 個結晶水的氯化鈣 CaCl2.2H2O 溶於 100 毫升的蒸餾水，再將其進一步以蒸餾水稀釋為 10 倍，以製備出鈣離子的標準溶液。從這個新的溶液，再分別進一步以蒸餾水稀釋為 5 倍、10 倍、及 20 倍，以製備出三個標準溶液。未知溶液本身則是先以蒸餾水稀釋為 25 倍。足量的氯化鍶 SrCl2 隨後加入樣品溶液中，以去除磷酸根離子所造成的任何干擾。含有相同鍶金屬濃度的空白試樣（analytical blank），是這次實驗系列中第一個以空氣/乙炔火焰檢測的溶液。所得到的結果如下： 試樣種類 偵測器讀值 備 考 空白試樣 1.5 原子量： Ca = 40.1 g/mol 標準液 Cl = 35.5 g/mol 1：20 10.6 標準液 1：10 20.1 標準液 1：5 38.5 未知樣品 29.6 試問未知樣品中的鈣濃度（以 ppm 為單位）為何？（10 分） 註：對於 n 組數據對(x1,y1)，(x2,y2)，…，(xn,yn)，以線性迴歸法（最小平方法）所得到的線性方程式為 y = mx + b，其中直線的斜率 m，及 y 截距 b，可以下列算式求出： m = [n∑x_iy_i -(∑x_i)(∑y_i)] / [n(∑x_i^2)-(∑x_i)^2] b = [(∑x_i^2)(∑y_i)-(∑x_iy_i)(∑x_i)] / [n(∑x_i^2)-(∑x_i)^2] (二)試解釋下列的背景校正技巧之運作原理：（15 分） 1. 光束截斷（beam chopping） 2. 重氫燈（deuterium lamp） 3. Zeeman 效應（Zeeman effect）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
試問未知樣品中的鈣濃度（以 ppm 為單位）為何？（10 分）
思路引導 VIP
看到這類外標準法的光譜訊號題，首先要將配置過程轉化為確切的標準液濃度(ppm)。接著，將空白樣品與標準品的『濃度-讀值』整理成數據對，直接代入題目提供的最小平方法公式求出檢量線的斜率與截距。最後，將未知樣品訊號代入求出稀釋後濃度，並乘上原本的稀釋倍數，即可得到原樣品濃度。
小題 (二)
試解釋下列的背景校正技巧之運作原理：（15 分）
1. 光束截斷（beam chopping）
2. 重氫燈（deuterium lamp）
3. Zeeman 效應（Zeeman effect）
思路引導 VIP
本題考查原子吸收光譜法（AAS）中三種常見的背景校正技術原理。答題時應先指出干擾來源（如火焰自身發射、分子寬頻吸收或光散射），接著說明該技術如何利用物理機制（如交流訊號調變、連續光源與銳線光源對比、磁場能階分裂與偏振分離）來區分並扣除背景訊號。