高考申論題
107年
[環境檢驗] 儀器分析
第 一 題
📖 題組：
三、請回答下列有關原子光譜分析的問題：
三、請回答下列有關原子光譜分析的問題：
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
(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 Cl = 35.5 g/mol |
| 標準液 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_i y_i -(∑x_i)(∑y_i)] / [n(∑x_i^2)-(∑x_i)^2]
b = [(∑x_i^2)(∑y_i)-(∑x_i y_i)(∑x_i)] / [n(∑x_i^2)-(∑x_i)^2]
| 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 Cl = 35.5 g/mol |
| 標準液 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_i y_i -(∑x_i)(∑y_i)] / [n(∑x_i^2)-(∑x_i)^2]
b = [(∑x_i^2)(∑y_i)-(∑x_i y_i)(∑x_i)] / [n(∑x_i^2)-(∑x_i)^2]
思路引導 VIP
這是一道標準檢量線與線性迴歸計算題。解題步驟：
- 計算標準母液濃度：先計算 CaCl2·2H2O 分子量，求出莫耳數，轉換成溶液中 Ca 離子的濃度 (mg/L 即 ppm)。
小題 (二)
(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）
1.光束截斷（beam chopping）
2.重氫燈（deuterium lamp）
3. Zeeman 效應（Zeeman effect）
思路引導 VIP
原子吸收光譜（AAS）中火焰或石墨爐背景干擾常導致正誤差，需進行背景校正。
- 光束截斷法：主要用於扣除「火焰本身發射出的連續光/直流背景」。解釋旋轉截光器使HCL光源成為交流(AC)訊號，而火焰背景為直流(DC)訊號，再由鎖相放大器只處理 AC 訊號。