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地特四等申論題 113年 [環境檢驗] 分析化學概要

第 一 題

📖 題組:
請回答下列問題:
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

計算 Ag2CrO4在水中之溶解度。(Ksp=1.2×10-12)(5 分)

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看到微溶鹽類的溶解度計算,應首先寫出正確的化學解離方程式,並依化學計量比設定莫耳溶解度參數 (如 S)。接著代入溶度積常數 (Ksp) 關係式中,最後特別注意數值運算與有效數字的取捨原則。

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【解題關鍵】寫出解離方程式,設定溶解度 S,代入 Ksp = [Ag+]^2[CrO4^2-] 公式求解。 【解答】 計算:

小題 (二)

Ag2CrO4在水中之 Ag+的濃度為多少 ppm?(Ag 原子量=107.9)(5 分)

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面對難溶鹽的濃度計算,第一步需寫出解離方程式並利用溶度積常數(Ksp)求得體積莫耳濃度(M)。第二步則是單位換算,將求得的 mol/L 乘上原子量與 1000,即可轉換為目標單位 ppm(mg/L)。若題目未給定 Ksp,需具備合理假設常數並於答案中註明的能力。

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【解題關鍵】利用鉻酸銀的溶度積常數(Ksp)求出銀離子莫耳濃度,再透過單位換算將 mol/L 轉換為 ppm(mg/L)。 【解答】 說明:本題未明示鉻酸銀(Ag2CrO4)之溶度積常數(Ksp),解答將採用分析化學經典文獻中常見的數值 Ksp = 1.1 × 10⁻¹² 進行示範計算(實際作答時請依考卷卷首提供之常數為準)。

小題 (三)

在 638 K 的溫度下,將 6 莫耳的氮氣及 16 莫耳的氫氣注入到一個 2 公升反應容器中。當平衡後,測得 8 莫耳的氨氣,試求此反應之平衡常數。(10 分)

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看到此題,首要任務是寫出正確的化學反應方程式(哈伯法製氨),並確認各物質的化學計量係數。接著,務必將「莫耳數」除以「體積」轉換為「體積莫耳濃度 (M)」,再利用 ICE 表格(初始、變化、平衡)依循化學計量比推導出所有氣體在平衡狀態下的濃度,最後代入平衡常數 (Kc) 表達式求解。

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【解題關鍵】寫出哈伯法製氨($N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$)的化學平衡方程式,並利用 ICE 表格找出平衡時各氣體的體積莫耳濃度以代入 $K_c$ 公式。 【解答】 計算:

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