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普考申論題 112年 [化學工程] 分析化學概要

第 一 題

📖 題組:
分析空氣中微粒鉛的含量可使用原子吸收光譜法測定,甲生和乙生以相同方法分析同一個樣品,所得數據如下:(每小題 5 分,共 20 分) 次數 甲生(ppm) 乙生(ppm) 1 5.00 4.90 2 5.10 4.70 3 5.20 4.50 4 5.20 4.60 5 5.50 4.80
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

請計算甲生結果的平均值與標準偏差。

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本題測驗分析化學中最基礎的數據處理能力。解題時請直接代入算術平均數與樣本標準偏差(自由度為 N-1)公式,並務必注意最終答案的小數位數應與原測量數據的精確度保持一致。

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【解題關鍵】運用算術平均數與樣本標準偏差(自由度為 N-1)公式進行計算,並遵守有效數字與小數位數規範。 【解答】 計算:

小題 (二)

請計算乙生結果的平均值與標準偏差。

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看到此題,首先確認要求解的對象為「乙生」的5筆數據,接著代入樣本平均值與樣本標準偏差(分母為 n-1)的公式進行計算。在分析化學計算中,務必留意運算過程與最終答案的有效數字(與原始數據的小數點位數對齊)。

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【解題關鍵】利用樣本平均值 $\bar{x} = \frac{\sum x_i}{n}$ 與樣本標準偏差 $s = \sqrt{\frac{\sum (x_i - \bar{x})^2}{n-1}}$ 公式進行計算。 【解答】 已知乙生的 5 次測量數據為:$x_1=4.90$、$x_2=4.70$、$x_3=4.50$、$x_4=4.60$、$x_5=4.80$($n=5$)。

小題 (三)

若鉛含量的真實濃度為 5.00 ppm,請問誰的結果準確度較高?相對誤差為何?

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評估準確度(Accuracy)的關鍵在於比較測量平均值與真實值之間的差異。解題時需先分別求出甲生與乙生數據的平均值,接著帶入相對誤差公式計算,誤差絕對值越小者代表準確度越高。

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【解題關鍵】準確度由測量平均值與真實值之間的誤差決定,相對誤差的絕對值越小,代表準確度越高。 【解答】 計算:

小題 (四)

請問誰的結果精密度較高?請說明原因。

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看到比較「精密度」(Precision),應直覺聯想到標準差(Standard Deviation)或相對標準差(RSD),其數值越小代表數據分布越集中、精密度越高。本題需分別計算甲生與乙生數據的樣本標準差(或全距作為輔助評估)以進行量化比較。

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【解題關鍵】精密度(Precision)反映一組獨立測量數據間的重現性與分散程度,通常以樣本標準差(s)來評估,標準差越小,表示精密度越高。 【解答】 Step 1:計算甲生和乙生的平均值($\bar{x}$)

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