普考申論題
113年
[化學工程] 分析化學概要
第 一 題
📖 題組：
三、重量分析法常用於檢測礦泉水中鈣離子含量。取 300 mL 的礦泉水，加入氨水及草酸溶液後形成草酸鈣（CaC2O4，分子量為 128.096 g/mol）沉澱。將沉澱物過濾、清洗、灼燒為 CaO（分子量為 56.077 g/mol），秤得 CaO 的重量為 0.17 g。 (一)請計算每 100 mL 礦泉水中鈣離子（原子量為 40.078 g/mol）的含量，單位為 g/100 mL。（9 分） (二)一般沉澱法要的是形成顆粒較大的晶體沉澱，因此實驗時要設法減小溶液的相對過飽和度 (Q-S)/S，請說明具體方法有那些？（6 分）
三、重量分析法常用於檢測礦泉水中鈣離子含量。取 300 mL 的礦泉水，加入氨水及草酸溶液後形成草酸鈣（CaC2O4，分子量為 128.096 g/mol）沉澱。將沉澱物過濾、清洗、灼燒為 CaO（分子量為 56.077 g/mol），秤得 CaO 的重量為 0.17 g。 (一)請計算每 100 mL 礦泉水中鈣離子（原子量為 40.078 g/mol）的含量，單位為 g/100 mL。（9 分） (二)一般沉澱法要的是形成顆粒較大的晶體沉澱，因此實驗時要設法減小溶液的相對過飽和度 (Q-S)/S，請說明具體方法有那些？（6 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
請計算每 100 mL 礦泉水中鈣離子（原子量為 40.078 g/mol）的含量，單位為 g/100 mL。（9 分）
思路引導 VIP
本題為經典的重量分析計算。看到題目先確認「秤量型態（CaO）」與「待測物（Ca²⁺）」間的化學計量關係，透過莫耳數相等推算出待測物總質量。最後務必留意題目要求的最終單位（g/100 mL），將 300 mL 樣本的計算結果依比例轉換，並注意計算過程與最終結果的有效數字。
小題 (二)
一般沉澱法要的是形成顆粒較大的晶體沉澱，因此實驗時要設法減小溶液的相對過飽和度 (Q-S)/S，請說明具體方法有那些？（6 分）
思路引導 VIP
看到此題應立刻聯想到馮威曼（Von Weimarn）相對過飽和度理論。解題關鍵在於將公式 (Q-S)/S 拆分為「降低瞬間濃度(Q)」與「提高平衡溶解度(S)」兩個數學方向，再分別對應出「稀薄溶液、緩慢滴加、攪拌、加熱、控制 pH」等具體實驗操作。