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moea_joint_essay 113年 [化學] 分析化學、儀器分析

第 四 題

📖 題組:
18 M 濃硫酸比重為 1.8,在 50 % (溶液甲)、30 % (溶液乙)時比重分別為 1.5、1.2,請回答下列問題:(4 題,共 15 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (四)

請計算取 50 % (溶液甲) 20 mL 與 30 % (溶液乙) 50 mL 混合後,濃度百分率為何(計算至小數點後第 1 位,以下四捨五入)?(4 分)

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分別計算兩溶液的總重量及所含硫酸總重,再相除求出混合液的重量百分率濃度。

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  1. 50% 溶液甲的重量:$20 \text{ mL} \times 1.5 \text{ g/mL} = 30 \text{ g}$。其中含純硫酸:$30 \times 50% = 15 \text{ g}$。
  2. 30% 溶液乙的重量:$50 \text{ mL} \times 1.2 \text{ g/mL} = 60 \text{ g}$。其中含純硫酸:$60 \times 30% = 18 \text{ g}$。
  3. 混合後總溶液重量:$30 \text{ g} + 60 \text{ g} = 90 \text{ g}$。

小題 (一)

請計算若以 18 M 濃硫酸配製 50 % (溶液甲) 882 g,需取多少毫升(計算至整數,以下四捨五入)?(3 分)

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計算 50% 溶液中實際硫酸的重量,再利用 18 M 濃硫酸的濃度轉換出所需體積。

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  1. 50% 溶液甲 882 g 中所含純硫酸重量為:$882 \times 50% = 441$ g。
  2. 硫酸的分子量為 $98 \text{ g/mol}$。
  3. 18 M 濃硫酸表示每 1 升溶液中含 18 莫耳硫酸。每公升濃硫酸含純硫酸:$18 \text{ mol/L} \times 98 \text{ g/mol} = 1764 \text{ g/L}$。

小題 (二)

請計算取 50 % (溶液甲) 100 mL,配製 30 % (溶液乙),水分需添加多少毫升(計算至整數,以下四捨五入)?(4 分)

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先求出甲溶液的重量與溶質重量,再根據溶質守恆求出目標溶液的總重,兩者相減即為添加的水重。

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  1. 取 50% 溶液甲 100 mL,其重量為:$100 \text{ mL} \times 1.5 \text{ g/mL} = 150 \text{ g}$。
  2. 其中含有純硫酸重量為:$150 \text{ g} \times 50% = 75 \text{ g}$。
  3. 配製成 30% 溶液乙時,純硫酸重量不變。設溶液總重量為 W,則 $75 \text{ g} = W \times 30%$,解得 $W = 250 \text{ g}$。

小題 (三)

請計算以 50 % (溶液甲) 與 30 % (溶液乙) 配製 42 %溶液,則甲比乙之重量比為何? (4 分)

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運用溶質守恆方程式建立甲乙重量的關係式(交叉乘積法/十字交乘法)。

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設取 50% 溶液甲的重量為 $W_1$,30% 溶液乙的重量為 $W_2$。 依據混合後溶質重量守恆可列式: $W_1 \times 50% + W_2 \times 30% = (W_1 + W_2) \times 42%$

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