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調查局三等申論題 112年 [化學鑑識組] 分析化學

第 一 題

📖 題組:
一、(一)在使用標準滴定法(method of standard addition)時,為何是添加少量的濃稠標準液(concentrated standard),而不是添加大量的稀薄標準液(diluted standard),比較適當?(5 分) (二)一個含 Cu2+的未知樣品,在原子吸收分析產生的吸收度訊號為 0.262。接著,含 100.0 ppm(= g/mL)Cu2+的 1.00 mL 溶液與 95.0 mL 的上述未知樣品混合後,這個混合物再於定量瓶中稀釋至 100.0 mL。新溶液的吸收度訊號變為 0.500。 (a)最初的未知樣品濃度以[Cu2+]i 表之,寫出經稀釋後的最後未知樣品濃度[Cu2+]f的表示式。濃度的單位為 ppm。(5 分) (b)依類似的方法,寫出被添加的標準 Cu2+的最後濃度,以[S]f 表之。(5 分) (c)求算未知樣品的[Cu2+]i。(10 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

在使用標準滴定法(method of standard addition)時,為何是添加少量的濃稠標準液(concentrated standard),而不是添加大量的稀薄標準液(diluted standard),比較適當?(5 分)

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看到標準添加法,首要聯想其主要功能為「克服基質效應」。思考添加溶液的體積與濃度如何影響原樣品的基質濃度及總體積,進而點出維持基質組成不變與減少體積誤差兩大關鍵。

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【破題】 在使用標準添加法時,添加少量高濃度的標準液主要是為了維持原樣品的基質環境不變,以確保能準確消除基質效應(Matrix effect)。 【論述】

小題 (二)

一個含 Cu2+的未知樣品,在原子吸收分析產生的吸收度訊號為 0.262。接著,含 100.0 ppm(= g/mL)Cu2+的 1.00 mL 溶液與 95.0 mL 的上述未知樣品混合後,這個混合物再於定量瓶中稀釋至 100.0 mL。新溶液的吸收度訊號變為 0.500。 (a)最初的未知樣品濃度以[Cu2+]i 表之,寫出經稀釋後的最後未知樣品濃度[Cu2+]f的表示式。濃度的單位為 ppm。(5 分) (b)依類似的方法,寫出被添加的標準 Cu2+的最後濃度,以[S]f 表之。(5 分) (c)求算未知樣品的[Cu2+]i。(10 分)

思路引導 VIP

遇到標準添加法的計算,首要關鍵是釐清「未稀釋」與「添加並稀釋後」兩者的濃度與吸收度關係。利用比爾定律 $A=kC$ 建立等式,代入稀釋因子(Dilution factor)求出最初未知樣品的濃度。此外,理解添加少量濃標準液能避免改變樣品基質(Matrix),是標準添加法消除基質效應的核心觀念。

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【解題思路】利用比爾定律(Beer's Law)建立吸收度與濃度的比例關係,並代入稀釋因子計算標準添加前後的濃度變化,同時理解標準添加法中維持「基質一致性」的核心原則。 【詳解】 一、(一) 添加少量濃稠標準液之原因

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