高考申論題
110年
[環境檢驗] 分析化學
第 三 題
📖 題組:
實驗室有一瓶濃鹽酸(HCl,分子量為36.5g/mol),濃度為30.5%(w/w),溶液的比重為1.19。小明以0.10M的HCl溶液滴定未知濃度的Na2CO3溶液。
實驗室有一瓶濃鹽酸(HCl,分子量為36.5g/mol),濃度為30.5%(w/w),溶液的比重為1.19。小明以0.10M的HCl溶液滴定未知濃度的Na2CO3溶液。
📝 此題為申論題,共 4 小題
小題 (三)
0.10 M HCl溶液配製好後,使用該溶液為滴定液之前,須以 Na2CO3標定,請說明原因。(4分)
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本題的核心在於檢驗考生對「一級標準品(Primary standard)」與「標定(Standardization)」概念的理解。解題時應先點出鹽酸的物理性質(易揮發、濃度非絕對精準),再說明碳酸鈉作為一級標準品的特性,藉此推導出標定程序的必要性。
小題 (一)
計算未知樣品之濃度,請將標準差之公式中之 m、k、n、y、 y 、x 之
數值列出並計算標準差(ux)。(20 分)
數值列出並計算標準差(ux)。(20 分)
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本題是標準的儀器分析定量計算。第一步利用回歸方程式 y = mx + b 求出未知濃度 x。第二步需進行統計計算,算出回歸參數中的各個分量:m(斜率)、k(重複次數)、n(校正點數)、y(未知樣品平均吸光度)、y_bar(校正曲線吸光度平均值)、x_bar(校正曲線濃度平均值)。最後求出 sy(剩餘標準偏差)與 ux(測定濃度的標準偏差)。
小題 (二)
請將上述未知結果以 90%信賴區間表示。(5 分)
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信賴區間公式為:平均值 ± (t × ux)。關鍵在於選取正確的 t 值。t 值的自由度應與計算 sy 時相同,即 n-2(4-2=2)。
小題 (四)
以 0.10 M HCl溶液滴定錐形瓶中的Na2CO3溶液時,在到達第二個滴定終點前,須將錐形瓶中的溶液加熱至沸騰,待冷卻後再繼續滴定至滴定終點。請說明原因。(4分)
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本題關鍵在於考量碳酸鹽滴定至第二當量點時的產物特性。看到此題應立刻聯想到產物二氧化碳(CO2)在水中的溶解平衡與緩衝效應,並運用氣體溶解度與溫度的關係(加熱驅氣),以及溫度對滴定分析誤差(指示劑變色範圍、體積變化)的影響來全面解答。