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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 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。
（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）在自然水（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)及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)及Fe(OH)3(s)在自然水中達到平衡時的 pE 及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)和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 及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 + O3→ClO + O2 Rate(1) = k1[Cl] [O3]
NO + O3→NO2+O
2 Rate(2) = k2[NO] [O3]
又反應速率常數值，k1及k2分別為 3.0 × 10-11e-250/T 及1.8 × 10-12e-1250/T，T是Kelvin
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 及NO 破壞臭氧（O3）之反應速率比值，亦即 Rate(1)/Rate(2)值。（10 分）
又20 km 高之平流層溫度為-50℃，[Cl] = 4.5× 105molecules/cm3，
[O3]=2.0×10
12 molecules/cm3，k1=3.0×10
-11e-250/T molecules-1 cm3 sec-1
請計算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 mL、0.020 M K2Cr2O7的熱溶液，將 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 mL、0.1253 M 的Fe2+溶液與 Cr2O72-反應，剩餘的 Fe2+加入
diphenylamine sulfonic acid 指示劑，再以 7.46 mL，0.020 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/mole）（20 分）