112年 地方特考 三等 化學工程 儀器分析 試卷

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112 年特種考試地方政府公務人員考試試題
等 別
:
三等考試
類 科
:
化學工程
科 目
:
儀器分析
考試時間
:
2
小時
座號
:
※注意:可以使用電子計算器。
不必抄題,作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上,於本試題上作答者,不予計分。
本科目除專門名詞或數理公式外,應使用本國文字作答。
代號:
35040
頁次:
3
-
1
一、請說明飛行質譜儀(time-of-flight mass spectrometer)的運作原理。該
儀器中的靜電鏡(或反射器)(electrostatic mirror or reflectron)有何好
處?(13 分)
飛行質譜儀每秒鐘可以記錄多少個圖譜的限制,取決於最慢的離子由
游離室到偵檢器所需的時間。假設我們要掃描到離子質荷比m/z為500
(電荷數 z = 1),請回答下列問題:(12 分)
試計算最重的離子之速率。(已知離子在游離室被施加 5000 伏特
(5.00 kV)的加速電壓)
在質譜儀中飄移 2米的距離,最重的離子所需的時間為何?
若每當最重的離子到達偵檢室後,就開始新一輪的引入周期
(extraction cycle),試問我們可以記錄圖譜的頻率為何?(每秒鐘可
以記錄多少個圖譜)
若我們要掃描到離子質荷比 m/z 為1000,可以記錄圖譜的頻率又為
何?
相關物理常數:基本電荷 e = 1.6022×10-19 C
亞佛加厥常數 NA= 6.0221×1023 mol-1
二、請從第一份清單中(編號 1-5)的液相層析方法,選取可以分離第二份清
單中(編號 A-E)的化合物種類相配對。(25 分)
1、離子交換層析(ion-exchange chromatography)
2、大小排拒層析(size-exclusion chromatography)
3、正相層析(normal-phase chromatography)
4、鍵結逆相層析(bonded reverse-phase chromatography)
5、親和交互層析(hydrophilic interaction chromatography(HILIC))
A.分子量<2000,可溶於辛烷
B.分子量<2000,可溶於甲醇/水的混合物
C.分子量<2000,高極性
D.分子量<2000,離子性
E.分子量>2000,溶於四氫呋喃(tetrahydrofuran)
代號:
35040
頁次:
3
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2
三、為了要校正測量槽(measurement cells)的內部光學路徑或要計算透明薄
膜(film)的厚度,其折射率為 n(除非這些是反射式的),我們採用干
涉測量法,其在於記錄空的測量槽(或薄膜)於波數(cm-1)在 1
v與2
v間
的穿透度(transmittance)。所得到的圖呈現波線(參見下圖)。
試推導方程式,以計算問題中(測量槽或薄膜)的路徑厚度。(15 分)
計算聚苯乙烯(polystyrene)薄膜的厚度,其紅外光(IR)圖譜如下所
示(波數 2760 cm-1與2010 cm-1間的圖譜,特放大顯示)。使用平均
折射率 n = 1.59。(10 分)
代號:
35040
頁次:
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3
四、螢光光譜術被選用為測量商用飲料中的奎寜(quinine)濃度的方法。激
發光源的波長為 350 nm(奈米),而測量的波長則為 450 nm。吾人從濃
度為 0.1 mg/L(毫克/升)的奎寜溶液 A,製備出一系列的標準溶液以建
立檢量線,如下表:
Solution(溶液) Volume ofA
(A的體積)
Fluorescence (arb. units),
If(螢光發射強度(任意
單位))
Volume of 0.05M H2SO4
(
0.05 莫耳體積濃度的硫
酸之體積)
Standard 1(標準樣品 1)20 182 0
Standard 2(標準樣品 2)16 138.8 4
Standard 3(標準樣品 3)12 109.2 8
Standard 4(標準樣品 4)8 75.8 12
Standard 5(標準樣品 5)4 39.5 16
Blank(空白樣品) 0 0 20
從原始的溶液中先抽取 0.1 mL,再稀釋為 100 mL,其中並添加了硫酸,
使其濃度為 0.05 M。此溶液的螢光發射訊號的強度值為 113。
利用最小平方法,由表中的所有 6組數據,求算出檢量線的方程式(即
If(任意單位)與 C(奎寜濃度,以 g/L 為單位)的定量關係)。(9分)
奎寜的濃度為何?請分別以克/升(g/L)及 ppm 為單位表示。(8分)
為何在定量分析中,我們比較偏好使用螢光光度計(fluorometer),而
不是螢光分光光度計(spectrofluorometer)?(8分)
註:對於 n組數據對(x1,y1), (x2,y2), … , (xn,yn),以線性迴歸法(最小平
方法)所得到的線性方程式為 y = mx + b,其中直線的斜率 m及y
截距 b,可以下列算式求出:
2
2
1 1 1 1 1
n n n n n
i i i i i i
i i i i i
x y x y x x
( )( ) ( ) ( )
2
22
1 1 1 1 1 1
b [ ]/[n ]
n n n n n n
i i i i i i i
i i i i i i
x y x y x x x
( )( ) ( )( ) ( ) ( )
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