107年 高普考 高考三級 化學安全 環境化學(含分析化學) 試卷

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107年公務人員高等考試三級考試試題 代號:39250 全一張
(正面)
類科 化學安全
科目 環境化學(含分析化學)
考試時間 2 小時
※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。
(請接背面)
一、實驗室的分析工作十分繁雜,許多人為或環境的因素,有意或無意的造成分析結果
的誤差,錯誤的數據會導致在重要決策中的錯誤判斷及錯誤的決定。因此必須設計
一套品保(QA)品管(QC)的制度來確保實驗室分析數據的品質。
如何執行實驗室之品質管理,包含那些項目?(5分)
實驗室應將依據標準檢驗方法,以 QA/QC 之程序編寫成為標準作業程序,做為
工作之準則請敘述有關確保分析數據品質 QA/QC 之六項程序準確度精密度
空白樣品、添加樣品、查核樣品及重複樣品分析之定義。(15 分)
二、鐵Fe)在水(natural water中存在有 Fe2+Fe3+Fe(OH)2(s)Fe(OH)3(s)等溶
解態離子及氫氧化鐵沉澱,若在自然水中 Fe3+Fe2+的平衡濃度都是 1.0 × 10-5M。又
鐵在自然水的 pE-pH 圖、Fe3+/Fe2+的氧化還原電位及 Fe(OH)2(s)Fe(OH)3(s)的沉澱
反應式及 Ksp 值分別如下:Kw=1.0×10
-14
Fe3+ + e
- Fe2+ E0= +0.771 V pE0=+13.1
Fe3+ +3OH
- Fe(OH)3(s) Ksp(1) =6.3×10
-38
Fe2+ +2OH
- Fe(OH)2(s) Ksp(2) =8.0×10
-15
請分別導出 Fe2+/Fe(OH)3(s)Fe(OH)2(s)/Fe(OH)3(s)它們邊界線boundary line)的
pE-pH 方程式。16 分)
請計算當 Fe2+Fe(OH)2(s)Fe(OH)3(s)在自然水中達到平衡時的 pE pH 值。
4分)
107年公務人員高等考試三級考試試題 代號:39250 全一張
(背面)
類科 化學安全
科目 環境化學(含分析化學)
三、多氯聯苯PCB在環境中的降解其降解反應速率是一級反應first order rate law
其反應速率常數 k = 0.078 year-1,在 1994 年在某湖泊中 PCB 測得的平均濃度是
0.087 ppt,若無其他後續 PCB 之污染,請預估在 2018 年該湖泊中 PCB 的平均濃度
為何?又在西元多少年時 PCB 的平均濃度可降到 0.010 ppt?(10 分)
四、自然水中的鉛(Pb)常以 PbS(s)PbCO3(s)存在,當水質為酸性時會溶解出 Pb2+,溶
解性的鉛進入人體會造成傷害若以 PbS(s)為自然水存在物種又依據下列反應條件
PbS(s) Pb2+(aq) +S
2-(aq) Ksp= 8.4 × 10-28
S2-(aq) +H
+(aq) HS-(aq) K
1=7.7×10
12
HS-(aq) +H
+(aq) H2S(aq) K
2=1.0×10
7
計算下列反應之平衡常數(K)值:5分)
PbS(s) +2H
+(aq) Pb2+(aq) +H
2S(aq)
計算分別在 pH=2 7,自然水中鉛的莫爾濃度。10 分)
五、在平流層中臭氧O3分子會與氯原子Cl及其它如一氧化氮NO反應而分解,
反應式分別如下:
Cl + O3ClO + O2 Rate(1) = k1[Cl] [O3]
NO + O3NO2+O
2 Rate(2) = k2[NO] [O3]
又反應速率常數值,k1k2分別為 3.0 × 10-11e-250/T 1.8 × 10-12e-1250/TTKelvin
溫度,在離海平面 20 km 高之平流層溫度為-50℃,又[NO] = 1000[Cl]
請計算Cl NO 破壞臭氧O3之反應速率比值亦即 Rate(1)/Rate(2)值。10 分)
20 km 高之平流層溫度為-50℃,[Cl] = 4.5× 105molecules/cm3
[O3]=2.0×10
12 molecules/cm3k1=3.0×10
-11e-250/T molecules-1 cm3 sec-1
Rate(1) = k1[Cl] [O3]之值為何?(5分)
六、酒中的乙醇C2H5OH可利用重鉻酸鉀K2Cr2O7氧化法計算其百分比含量%(w/v)
有一白蘭地酒,取 5.0 mL 用純水稀釋到 1.0 L,然後取 25.0 mL 的稀釋酒,再加入
50.0 mL0.020 M K2Cr2O7的熱溶液 C2H5OH 完全氧化成乙酸CH3COOH,其
反應式如下:
3C2H5OH + 2Cr2O72- + 16H+4Cr3+ +3CH
3COOH + 11H2O
當溶液冷卻,加入 20.0 mL0.1253 M Fe2+溶液與 Cr2O72-反應,剩餘的 Fe2+加入
diphenylamine sulfonic acid 指示劑再以 7.46 mL0.020 M K2Cr2O7滴定達當量點
其反應式如下:
6 Fe2+ +Cr
2O72- +14H
+6 Fe3+ +2Cr
3+ +7H
2O
請計算白蘭地酒中的%(w/v)C2H5OH 含量。C2H5OH: FW = 46 g/mole20 分)
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