107 年自來水評價人員招考評價職位技術士-化驗類考古題與詳解

Question 1

標定 NaOH 溶液常用之標準試劑為下列何者？ (A) 無水碳酸鈉 (B) 鄰苯二甲酸氫鉀 (C) 碳酸氫鈉 (D) 氫氧化鉀

Accepted Answer

核心觀念 標定氫氧化鈉（NaOH）溶液，是以已知純度與莫耳數的基準物質，測出 NaOH 溶液的實際濃度。基準物質須純度高、性質穩定、容易秤量，且能與 NaOH 定量反應。 解題方法 常用的基準物質是鄰苯二甲酸氫鉀（KHP，化學式為 $\mathrm{KHC8H4O4}$）。KHP 是一元酸，與 NaOH 以 $1:1$ 莫耳比中和： $$ \mathrm{KHC8H4O4 + NaOH \rightarrow KNaC8H4O4 + H2O} $$ 秤取已知質量的 KHP，以 NaOH 溶液滴定至終點，即可依反應莫耳比求出 NaOH 濃度。NaOH 容易吸收空氣中的水分與二氧化碳，不能直接作為基準物質準確配製，因此需先配製近似濃度，再以 KHP 標定。 選項分析 - (A) 無水碳酸鈉：錯誤。 無水碳酸鈉常用於標定強酸溶液，例如鹽酸；它不是標定 NaOH 的常用基準物質。 - (B) 鄰苯二甲酸氫鉀：正確。

Question 2

下列何者為弱電解質？ (A) 鹽酸 (B) 氫氧化鈉 (C) 氫氧化鉀 (D) 醋酸

Accepted Answer

核心觀念 本題考「電解質的強弱」。電解質溶於水後會解離或游離成離子，因此水溶液能導電。強電解質在水中幾乎完全解離；弱電解質則只有部分解離，溶液中同時存在未解離分子與離子。 酸、鹼的強弱可由其在水中的解離程度判斷。鹽酸是強酸；氫氧化鈉與氫氧化鉀是強鹼；醋酸則是弱酸，在水中僅部分游離。 解題方法 逐一判斷選項中的酸、鹼是否屬於常見強電解質： - 常見強酸包括鹽酸。 - 第 1 族金屬氫氧化物，如氫氧化鈉、氫氧化鉀，屬於強鹼。 - 醋酸在水中部分游離，屬於弱酸，因此是弱電解質。 選項分析 - (A) 鹽酸：錯誤。 鹽酸在水中幾乎完全游離成氫離子與氯離子，屬於強電解質。 - (B) 氫氧化鈉：錯誤。 氫氧化鈉溶於水後幾乎完全解離成鈉離子與氫氧根離子，屬於強電解質。 - (C) 氫氧化鉀：錯誤。

Question 3

若有一溶液可使得石蕊試紙由藍色轉為紅色，則滴入酚酞時其會呈現何種顏色？ (A) 無色 (B) 橘色 (C) 粉紅色 (D) 藍色

Accepted Answer

核心觀念 石蕊與酚酞都是酸鹼指示劑，會依溶液的酸鹼性呈現不同顏色。藍色石蕊試紙遇酸會轉紅，因此題幹中的溶液呈酸性。 酚酞在酸性及中性溶液中呈無色；在鹼性溶液中才會呈粉紅色。 解題方法 先由藍色石蕊試紙轉紅，判斷溶液為酸性；再查酚酞在酸性條件下的顏色，得知滴入酚酞後呈無色。 選項分析 - (A) 無色：正確。 酚酞在酸性溶液中呈無色。 - (B) 橘色：錯誤。 橘色不是酚酞在酸性溶液中的典型呈色。 - (C) 粉紅色：錯誤。 酚酞呈粉紅色表示溶液為鹼性。

Question 4

在$25\,^\circ\mathrm{C}$時，下列溶液中何者之氫離子濃度最高？ (A) $pOH=12$ (B) $pOH=7$ (C) $pH=8$ (D) $pH=13$

Accepted Answer

核心觀念 在 $25\,^\circ\mathrm{C}$ 時，水的離子積為 $Kw=[\mathrm{H^+}][\mathrm{OH^-}]=1.0	imes10^{-14}$，因此 $pH+pOH=14$。又因為 $pH=-\log[\mathrm{H^+}]$，所以 pH 越小，氫離子濃度越高。 解題方法 將各選項換算成 pH，再比較大小： - (A) $pOH=12$，故 $pH=14-12=2$ - (B) $pOH=7$，故 $pH=14-7=7$ - (C) $pH=8$ - (D) $pH=13$ 四者之中，pH 最小的是 2，因此氫離子濃度最高。此時 $[\mathrm{H^+}]=10^{-2}\,\mathrm{mol/L}$。 選項分析 - (A) $pOH=12$：正確。 換算得 $pH=2$，氫離子濃度為 $10^{-2}\,\mathrm{mol/L}$，是四者中最高。 - (B) $pOH=7$：錯誤。

Question 5

由強酸與弱鹼所形成的鹽類，水解後會呈現下列何者？ (A) 中性 (B) 鹼性 (C) 酸性 (D) 非離子性

Accepted Answer

核心觀念 本題考查鹽類水解（Salt Hydrolysis）與鹽類水溶液的酸鹼性判定： 1. 鹽類的解離：鹽類溶於水時會完全解離為陽離子與陰離子。 2. 共軛酸鹼強度與水解傾向： - 強酸或強鹼形成的離子（共軛鹼或共軛酸極弱），在水中幾乎不發生水解。 - 弱鹼所形成的共軛酸陽離子（如 $NH4^+$），具微弱釋放質子（$H^+$）的能力，會在水中水解產生 $H3O^+$，使水溶液呈酸性。 - 弱酸所形成的共軛鹼陰離子（如 $CH3COO^-$），具微弱接受質子的能力，會在水中水解產生 $OH^-$，使水溶液呈鹼性。 --- 解題方法 以最典型的強酸弱鹼鹽——氯化銨（$NH4Cl$，由強酸 $HCl$ 與弱鹼 $NH3$ 中和生成）為例： 1. 第一步：水中解離 鹽類在水中百分之百解離成離子： $$NH4Cl(s) ightarrow NH4^+(aq) + Cl^-(aq)$$ 2. 第二步：分析陰、陽離子的水解反應 - 陰離子（$Cl^-$）：來自強酸 $HCl$，其共軛鹼強度極弱，不會與水分子作用，不發生水解。 - 陽離子（$NH4^+$）：來自弱鹼 $NH3$，屬於相對較強的共軛酸，在水中會與水分子發生酸性水解反應： $$NH4^+ + H2O ightleftharpoons NH3 + H3O^+$$ 3. 第三步：判斷酸鹼平衡 陽離子水解釋放出水合氫離子（$H3O^+$），導致水溶液中 $[H^+] [OH^-]$，於 $25^\circ	ext{C}$ 下的 $pH < 7$。因此，強酸與弱鹼所生成的鹽類水溶液必呈酸性。 --- 選項分析 - (A) 錯誤：只有強酸與強鹼所形成的鹽類（如 $NaCl$、$KNO3$），其陰、陽離子在水中皆不發生水解，溶液才呈中性；或弱酸弱鹼鹽剛好 $Ka = Kb$ 時才呈中性。 - (B) 錯誤：弱酸與強鹼所形成的鹽類（如 $CH3COONa$、$Na2CO3$），陰離子水解釋放出 $OH^-$，溶液才會呈現鹼性。

Question 6

會與$\mathrm{SO4^{2-}}$產生沉澱的陽離子為下列何者？ (A) $\mathrm{Be^{2+}}$ (B) $\mathrm{Mg^{2+}}$ (C) $\mathrm{Ba^{2+}}$

Accepted Answer

核心觀念 本題考溶解度與沉澱反應：兩種水溶液混合後，若離子積超過該鹽的溶度積，便會形成沉澱。硫酸根與不同金屬陽離子形成的硫酸鹽，溶解度差異很大；其中硫酸鋇難溶於水。 解題方法 比較各選項與 $\mathrm{SO4^{2-}}$ 形成的硫酸鹽： $$ \mathrm{Ba^{2+}+SO4^{2-}\rightarrow BaSO4(s)} $$ $\mathrm{BaSO4}$ 難溶，混合含有 $\mathrm{Ba^{2+}}$ 與 $\mathrm{SO4^{2-}}$ 的溶液時，會析出白色沉澱。因此能與硫酸根產生沉澱的陽離子是 $\mathrm{Ba^{2+}}$。 選項分析 - (A) $\mathrm{Be^{2+}}$：錯誤。 硫酸鈹在水中可溶，通常不會因與硫酸根結合而形成沉澱。 - (B) $\mathrm{Mg^{2+}}$：錯誤。

Question 7

下列何種離子會與鹽酸產生白色沉澱？ (A) $\mathrm{K^+}$ (B) $\mathrm{Ag^+}$ (C) $\mathrm{Al^{3+}}$ (D) $\mathrm{Na^+}$

Accepted Answer

核心觀念 本題考查常見離子的定性分析，重點是判斷某離子與鹽酸提供的氯離子 $\mathrm{Cl^-}$ 混合後，是否會形成難溶的氯化物沉澱。 可溶性規則中，多數氯化物可溶於水；常見例外包括 $\mathrm{AgCl}$、$\mathrm{PbCl2}$ 等。若溶液中的 $\mathrm{Ag^+}$ 遇到 $\mathrm{Cl^-}$，會生成白色氯化銀沉澱。 解題方法 先將鹽酸視為提供 $\mathrm{H^+}$ 與 $\mathrm{Cl^-}$，再逐一判斷選項中的陽離子能否與 $\mathrm{Cl^-}$ 形成難溶鹽。沉澱反應的淨離子方程式為： $$ \mathrm{Ag^+(aq) + Cl^-(aq) \rightarrow AgCl(s)} $$ $\mathrm{AgCl}$ 為白色沉澱，因此符合題意。 選項分析 - (A) $\mathrm{K^+}$：錯誤。 氯化鉀 $\mathrm{KCl}$ 易溶於水，不會產生白色沉澱。 - (B) $\mathrm{Ag^+}$：正確。

Question 8

焰色反應呈現橘色的鹼土元素為下列何者？ (A) 鎂 (B) 鈣 (C) 鋇 (D) 鍶

Accepted Answer

核心觀念 焰色反應是金屬元素的原子或離子受熱後，電子吸收能量並躍遷至較高能階；電子回到較低能階時放出特定波長的光，因此不同元素會呈現不同顏色。題目考查鹼土金屬的典型焰色辨認。 解題方法 記憶常見鹼土金屬的焰色即可判斷：鈣呈磚紅色，鋇呈黃綠色，鍶呈紅色；鎂通常沒有明顯的特徵焰色。呈橘色（常描述為橘紅色）的鹼土元素是鈣。 選項分析

Question 9

有關還原劑在氧化還原反應中所扮演的角色，下列敘述何者正確？ (A) 失去電子 (B) 獲得電子 (C) 本身產生還原反應 (D) 氧化數降低

Accepted Answer

核心觀念 還原劑是能使另一物質還原的物質；它會把電子提供給對方，因此還原劑本身失去電子而被氧化。氧化還原反應中，失去電子者的氧化數上升；獲得電子者的氧化數下降。 解題方法 判斷還原劑時，先看它對另一反應物造成什麼作用：還原劑提供電子，使對方獲得電子、發生還原；接著確認還原劑自身的變化。既然電子由還原劑移出，還原劑自身便失去電子、發生氧化，氧化數上升。 選項分析 - (A) 失去電子：正確。 還原劑提供電子給另一物質，因此自身失去電子並被氧化。 - (B) 獲得電子：錯誤。 獲得電子的是被還原的物質；還原劑是提供電子的一方。 - (C) 本身產生還原反應：錯誤。

Question 10

下列何者遇硝酸銀的氨水溶液，會析出銀附著於試管壁（銀鏡反應）？ (A) 醇類 (B) 酮類 (C) 醛類 (D) 醚類

Accepted Answer

核心觀念 本題測驗有機官能基的定性鑑別法——多侖試驗（Tollens' test，又稱銀鏡反應）。 1. 多侖試劑（Tollens' reagent）組成： 在硝酸銀（$AgNO3$）溶液中加入稀氨水至先生成的褐色沉澱（$Ag2O$）剛好溶解，形成無色澄清的銀氨錯離子（二氨銀(I)錯離子）溶液： $$Ag^+ + 2NH3 \rightarrow [Ag(NH3)2]^+$$ 2. 反應原理： $[Ag(NH3)2]^+$ 為一種溫和的弱氧化劑。醛基（$-CHO$）上的羰基碳連有活潑的氫原子，具顯著的還原性，能被多侖試劑氧化為羧酸根（$-COO^-$）；同時，銀氨錯離子中的銀離子被還原為金屬銀（$Ag$）。若試管內壁潔淨，析出的金屬銀會均勻鍍於玻璃壁上，呈現光亮的鏡面，故稱「銀鏡反應」。 - 反應通式： $$R-CHO + 2[Ag(NH3)2]^+ + 3OH^- \rightarrow R-COO^- + 2Ag\downarrow + 4NH3 + 2H2O$$ --- 解題方法 1. 鎖定檢驗試劑與現象： 題幹提及「硝酸銀的氨水溶液」即為多侖試劑，而「析出銀附著於試管壁」即為典型之「銀鏡反應」。 2. 比對官能基的氧化還原性： 多侖試劑氧化力較弱，僅能氧化具強還原性的特定官能基（主要為醛類、甲酸及其酯類、還原糖等）。 3. 判斷各類別特性： 醇類、酮類、醚類一般條件下皆無法被多侖試劑氧化還原析出金屬銀，僅「醛類」具有足夠的還原性可進行銀鏡反應。 --- 選項分析 - (A) 醇類：錯誤。 醇類的官能基為羥基（$-OH$）。雖然一級醇與二級醇可被酸性過錳酸鉀（$KMnO4$）或重鉻酸鉀（$K2Cr2O7$）等強氧化劑氧化，但多侖試劑為溫和弱氧化劑，無法將一般的醇類氧化，故不會產生銀鏡反應。 - (B) 酮類：錯誤。 酮類的官能基為羰基（$C=O$），其羰基碳兩端皆與烷基或芳香烴基直接相連，缺乏醛基上的「羰基氫」，化學性質相對穩定，無法被溫和的多侖試劑氧化，故不能析出銀鏡（一般酮類不反應，僅少數具特異構造的 $\alpha$-羥基酮除外）。 - (C) 醛類：正確。

Question 11

要配製$0.1\,\mathrm{M}$ NaOH 溶液$2\,\mathrm{L}$，需要 NaOH 若干克？（NaOH 分子量$=40$） (A) $2$ (B) $4$ (C) $6$ (D) $8$

Accepted Answer

核心觀念 莫耳濃度（$M$）表示每公升溶液所含的溶質莫耳數： $$ M=\frac{n}{V} $$ 其中 $n$ 為溶質莫耳數，$V$ 為溶液體積（單位為公升）。已知莫耳數與分子量，可用 $m=n	imes 	ext{分子量}$ 換算溶質質量。 解題方法 先由莫耳濃度與溶液體積求 NaOH 的莫耳數： $$ n=MV=0.1\ \mathrm{mol/L}	imes 2\ \mathrm{L}=0.2\ \mathrm{mol} $$ 再以 NaOH 分子量 $40\ \mathrm{g/mol}$ 換算質量： $$ m=n	imes 40\ \mathrm{g/mol} =0.2\ \mathrm{mol}	imes 40\ \mathrm{g/mol} =8\ \mathrm{g} $$ 因此，配製 $2\,\mathrm{L}$ 的 $0.1\,\mathrm{M}$ NaOH 溶液，需取 $8\,\mathrm{g}$ NaOH，並加水溶解後定容至 $2\,\mathrm{L}$。 選項分析 - (A) $2$：錯誤。 未依 $n=MV$ 求得溶質莫耳數，質量不足。 - (B) $4$：錯誤。 此質量相當於 $0.1$ mol NaOH；

Question 12

將$1.00\,\mathrm{M}$ NaOH 溶液$75\,\mathrm{mL}$與$2.00\,\mathrm{M}$ NaOH 溶液$25\,\mathrm{mL}$相混合，所得混合液之 NaOH 濃度為多少$\mathrm{M}$？ (A) $1.25$ (B) $1.5$ (C) $1.75$ (D) $1.90$

Accepted Answer

核心觀念 混合相同溶質 NaOH 的溶液時，溶質的莫耳數相加。莫耳濃度定義為： $$ M=\frac{	ext{溶質莫耳數}}{	ext{溶液體積（L）}} $$ 因此，混合液的濃度是總莫耳數除以混合後的總體積，不能直接把兩個濃度相加或取算術平均。 解題方法 先計算兩份溶液各自含有的 NaOH 莫耳數： $$ n1=(1.00\,\mathrm{mol/L})(0.075\,\mathrm{L})=0.075\,\mathrm{mol} $$ $$ n2=(2.00\,\mathrm{mol/L})(0.025\,\mathrm{L})=0.050\,\mathrm{mol} $$ 混合後的 NaOH 總莫耳數為： $$ n{	ext{總}}=0.075+0.050=0.125\,\mathrm{mol} $$ 假設混合時體積可加成，總體積為 $75+25=100\,\mathrm{mL}=0.100\,\mathrm{L}$。所以混合液濃度為： $$ M{	ext{混合}}=\frac{0.125\,\mathrm{mol}}{0.100\,\mathrm{L}} =1.25\,\mathrm{M} $$ 選項分析 - (A) $1.25$：正確。 總莫耳數 $0.125\,\mathrm{mol}$ 除以總體積 $0.100\,\mathrm{L}$，得到 $1.25\,\mathrm{M}$。 - (B) $1.5$：錯誤。 這是兩個濃度的算術平均，未考慮兩份溶液體積不同。

Question 13

要配製$0.1\,\mathrm{M}$鹽酸$500\,\mathrm{mL}$，應取若干$\mathrm{mL}$之$2\,\mathrm{M}$鹽酸稀釋之？ (A) $10$ (B) $20$ (C) $25$ (D) $50$

Accepted Answer

核心觀念 稀釋時加入水不會改變鹽酸的莫耳數，因此稀釋前後溶質莫耳數相等，使用公式： $$ C1V1=C2V2 $$ 其中 $C1$、$V1$ 是濃鹽酸的濃度與取用體積；$C2$、$V2$ 是稀釋後溶液的濃度與總體積。 解題方法 已知 $C1=2\,\mathrm{M}$、$C2=0.1\,\mathrm{M}$、$V2=500\,\mathrm{mL}$。設需取用濃鹽酸 $V1$： $$ 2	imes V1=0.1	imes 500 $$ $$ V1=\frac{0.1	imes 500}{2}=25\,\mathrm{mL} $$ 因此，取 $25\,\mathrm{mL}$ 的 $2\,\mathrm{M}$ 鹽酸，再加水稀釋至總體積 $500\,\mathrm{mL}$。 選項分析 - (A) $10$：錯誤。取 $10\,\mathrm{mL}$ 時，稀釋後濃度為 $\frac{2	imes10}{500}=0.04\,\mathrm{M}$，低於題目要求。 - (B) $20$：錯誤。稀釋後濃度為 $\frac{2	imes20}{500}=0.08\,\mathrm{M}$，不足 $0.1\,\mathrm{M}$。 - (C) $25$：正確。

Question 14

反應$\mathrm{A+3B\rightleftharpoons 2C}$達平衡時，$\mathrm{A}$、$\mathrm{B}$、$\mathrm{C}$的濃度分別為$2.0\,\mathrm{M}$、$2.5\,\mathrm{M}$、$1.5\,\mathrm{M}$，則反應之平衡常數為多少$\mathrm{M^{-2}}$？ (A) $0.3$ (B) $0.2$ (C) $0.15$ (D) $0.072$

Accepted Answer

核心觀念 - 質量作用定律與平衡常數：對於一般反應 $a\mathrm{A}+b\mathrm{B}ightleftharpoons c\mathrm{C}$，在定溫下達平衡時， $$Kc=\frac{[\mathrm{C}]^c}{[\mathrm{A}]^a[\mathrm{B}]^b}$$ 其中 $[\,]$ 為平衡濃度（M），次方取自平衡式的化學計量係數，生成物在分子、反應物在分母。 - 本題係數：$a=1$（A）、$b=3$（B）、$c=2$（C）。 - 單位檢核：$\Delta n=2-(1+3)=-2$，故以莫耳濃度表示的 $Kc$ 單位為 $\mathrm{M}^{-2}$，與題目所給單位一致，可作為答案的驗算依據。 解題方法 步驟一：依平衡式寫出 $Kc$ 表示式，分子為 $[\mathrm{C}]^2$，分母為 $[\mathrm{A}][\mathrm{B}]^3$： $$Kc=\frac{[\mathrm{C}]^2}{[\mathrm{A}][\mathrm{B}]^3}$$ 步驟二：代入平衡濃度 $[\mathrm{A}]=2.0\,\mathrm{M}$、$[\mathrm{B}]=2.5\,\mathrm{M}$、$[\mathrm{C}]=1.5\,\mathrm{M}$： $$Kc=\frac{(1.5)^2}{(2.0)(2.5)^3}$$ 步驟三：計算分子與分母： $$(1.5)^2=2.25,\qquad (2.5)^3=15.625,\qquad (2.0)(15.625)=31.25$$ 步驟四：相除得 $$Kc=\frac{2.25}{31.25}=0.072\ \mathrm{M^{-2}}$$ 因題目已給平衡濃度，不需使用ICE表或其他推算，直接代入即可。 選項分析 - (A) 0.3：錯誤。此數值來自 $\dfrac{[\mathrm{C}]}{[\mathrm{A}][\mathrm{B}]}=\dfrac{1.5}{2.0	imes2.5}=0.3$，即漏取 $\mathrm{C}$ 的次方 2，且 $\mathrm{B}$ 的次方誤取為 1。 - (B) 0.2：錯誤。若將 $\mathrm{B}$ 的次方誤取為 2，得 $\dfrac{(1.5)^2}{2.0	imes(2.5)^2}=0.18$，數值與 0.2 接近，屬於干擾選項。正確的次方應為 3，且此值並非正確的 $Kc$。 - (C) 0.15：錯誤。

Question 15

反應$\mathrm{MnO4^-+5Fe^{2+}+8H^+\rightleftharpoons Mn^{2+}+5Fe^{3+}+4H2O}$的反應物中，何者為氧化劑？ (A) $\mathrm{MnO4^-}$ (B) $\mathrm{Fe^{2+}}$ (C) $\mathrm{H^+}$ (D) $\mathrm{H2O}$

Accepted Answer

核心觀念 本題的核心觀念為氧化還原反應（Redox Reaction）的判定與氧化數規則： 1. 氧化數（Oxidation Number）規則： - 多原子離子中，各原子氧化數的代數和等於該離子所帶的電荷數。 - 單原子離子的氧化數等於其所帶的電荷。 - 化合物中的氧原子氧化數通常為 $-2$；氫原子通常為 $+1$。 2. 氧化劑與還原劑的定義： - 氧化劑（Oxidizing Agent）：在反應中獲得電子、自身被還原、構成元素之氧化數下降的物質（使其他物質氧化）。 - 還原劑（Reducing Agent）：在反應中失去電子、自身被氧化、構成元素之氧化數上升的物質（使其他物質還原）。 --- 解題方法 判定何者為氧化劑，需透過計算反應物至生成物各元素的氧化數變化來判別： 步驟一：計算各元素在反應前後的氧化數 1. 錳（$\mathrm{Mn}$）： - 反應物 $\mathrm{MnO4^-}$ 中，設 $\mathrm{Mn}$ 的氧化數為 $x$： $$x + 4 	imes (-2) = -1 \implies x = +7$$ - 生成物 $\mathrm{Mn^{2+}}$ 為單原子離子，$\mathrm{Mn}$ 的氧化數為 $+2$。 - 氧化數由 $+7$ 降至 $+2$（下降 $5$），代表 $\mathrm{Mn}$ 獲得電子，進行還原反應。 2. 鐵（$\mathrm{Fe}$）： - 反應物 $\mathrm{Fe^{2+}}$ 的氧化數為 $+2$。 - 生成物 $\mathrm{Fe^{3+}}$ 的氧化數為 $+3$。 - 氧化數由 $+2$ 升至 $+3$（上升 $1$），代表 $\mathrm{Fe}$ 失去電子，進行氧化反應。 3. 氫（$\mathrm{H}$）與氧（$\mathrm{O}$）： - 反應物 $\mathrm{H^+}$ 氧化數為 $+1$，生成物 $\mathrm{H2O}$ 中的 $\mathrm{H}$ 氧化數亦為 $+1$。 - 反應物 $\mathrm{MnO4^-}$ 中的 $\mathrm{O}$ 氧化數為 $-2$，生成物 $\mathrm{H2O}$ 中的 $\mathrm{O}$ 氧化數亦為 $-2$。 - 氫與氧在反應前後氧化數均無變化。 步驟二：確認氧化劑身分 由上述推導可知，$\mathrm{MnO4^-}$ 得到電子且氧化數下降，自身發生還原反應，促使 $\mathrm{Fe^{2+}}$ 氧化，因此 $\mathrm{MnO4^-}$ 為氧化劑。 --- 選項分析 - (A) $\mathrm{MnO4^-}$：正確。$\mathrm{MnO4^-}$ 中的 $\mathrm{Mn}$ 氧化數由 $+7$ 降低至 $+2$，自身被還原，為本反應中的氧化劑。 - (B…

Question 16

下列化合物中何者之氫的氧化數不是$+1$？ (A) $\mathrm{H2O}$ (B) $\mathrm{LiH}$ (C) $\mathrm{NaOH}$ (D) $\mathrm{HCl}$

Accepted Answer

核心觀念 氧化數是依照元素在化合物中的電子分配規則所指定的形式電荷。氫在多數化合物中的氧化數為 $+1$；但與電負度較低的金屬形成金屬氫化物時，氫的氧化數為 $-1$。化合物中各元素氧化數的代數和，等於該化合物的總電荷。 解題方法 逐一辨認氫所處的化合物類型：水、氫氧化物與氯化氫中的氫皆為 $+1$；金屬氫化物中的氫則為 $-1$。因此，找出金屬氫化物即可作答。 選項分析 - (A) $\mathrm{H2O}$：氧通常為 $-2$。設每個氫的氧化數為 $x$，則 $$2x+(-2)=0\quad\Rightarrow\quad x=+1.$$ 氫的氧化數為 $+1$，不是答案。 - (B) $\mathrm{LiH}$：鋰為第 1 族金屬，氧化數為 $+1$。由化合物總電荷為 $0$： $$ (+1)+x=0\quad\Rightarrow\quad x=-1.$$ 氫的氧化數不是 $+1$，符合題意。 - (C) $\mathrm{NaOH}$：鈉為 $+1$，氧通常為 $-2$。設氫的氧化數為 $x$，則

Question 17

某有機化合物經分析得知其碳、氫和氧的重量百分率分別為$72\%$、$12\%$及$16\%$，則此化合物之實驗式為下列何者？ (A) $\mathrm{C5H{10}O}$ (B) $\mathrm{C5H8O}$ (C) $\mathrm{C6H{12}O}$ (D) $\mathrm{C6H{10}O}$

Accepted Answer

核心觀念

實驗式是以最簡整數比表示化合物中各元素的原子數比例。由重量百分率求實驗式時，可假設樣品總質量為 $100\ \mathrm{g}$ ，將各元素的質量換算成莫耳數，再以最小莫耳數相除，得到最簡原子比。

解題方法

假設此化合物有 $100\ \mathrm{g}$ ，則含有：

碳： $72\ \mathrm{g}$
氫： $12\ \mathrm{g}$
氧： $16\ \mathrm{g}$

換算成莫耳數（採用原子量 $\mathrm{C}=12$ 、 $\mathrm{H}=1$ 、 $\mathrm{O}=16$ ）：

n_{\mathrm C}=\frac{72}{12}=6,\qquad n_{\mathrm H}=\frac{12}{1}=12,\qquad n_{\mathrm O}=\frac{16}{16}=1

莫耳數比為 $6:12:1$ ，已是最簡整數比，因此實驗式為 $\mathrm{C_6H_{12}O}$ 。

選項分析

(A) $\mathrm{C_5H_{10}O}$ ：錯誤。 原子數比為 $5:10:1$ ，不符合計算所得的 $6:12:1$ 。
(B) $\mathrm{C_5H_8O}$ ：錯誤。 原子數比為 $5:8:1$ ，不符合碳、氫、氧的莫耳數比。

Question 18

$\mathrm{C2O4^{2-}}$經氧化還原反應生成$\mathrm{CO2}$，下列敘述何者正確？ (A) 碳之氧化數由$+6$改變為$+4$ (B) $\mathrm{C2O4^{2-}}$產生還原反應 (C) 碳之氧化數由$+3$改變為$+4$ (D) 碳在反應過程獲得電子

Accepted Answer

核心觀念 本題考氧化數的判定，以及氧化、還原與電子轉移的關係： - 氧化數上升，表示失去電子，發生氧化反應。 - 氧化數下降，表示獲得電子，發生還原反應。 解題方法 在 $\mathrm{C2O4^{2-}}$ 中，氧通常為 $-2$。設每個碳的氧化數為 $x$，依離子總電荷列式： $$ 2x+4(-2)=-2 $$ 解得 $x=+3$。生成物 $\mathrm{CO2}$ 中，氧的氧化數仍為 $-2$，因此： $$ x+2(-2)=0 \quad\Rightarrow\quad x=+4 $$ 碳的氧化數由 $+3$ 升至 $+4$，表示碳失去電子、發生氧化反應。草酸根的氧化半反應可表示為： $$ \mathrm{C2O4^{2-}\rightarrow 2CO2+2e^-} $$ 選項分析

Question 19

某水樣之氫離子（$\mathrm{H^+}$）濃度為$10^{-4}\,\mathrm{M}$，請問該水樣的 pH 值為何？ (A) $4$ (B) $7$ (C) $8$ (D) $10$

Accepted Answer

核心觀念 pH 定義為氫離子莫耳濃度的負常用對數： $$\mathrm{pH}=-\log{10}[\mathrm{H^+}]$$ 其中 $[\mathrm{H^+}]$ 的單位為 $\mathrm{mol/L}$。本題直接代入所給濃度即可。 解題方法 已知 $[\mathrm{H^+}]=10^{-4}\,\mathrm{M}$，因此： $$\mathrm{pH}=-\log{10}(10^{-4})=-(-4)=4$$ 選項分析 - (A) $4$：正確。 氫離子濃度為 $10^{-4}\,\mathrm{M}$，代入公式得 pH 為 $4$。 - (B) $7$：錯誤。 pH $7$ 對應的氫離子濃度為 $10^{-7}\,\mathrm{M}$。 - (C) $8$：錯誤。

Question 20

何謂$1+9$硫酸溶液？ (A) $1$克濃硫酸加入$9$克的水 (B) $1$摩爾濃硫酸加入$9$摩爾的水 (C) $1$當量濃硫酸加入$9$當量的水 (D) $1$容積濃硫酸加入$9$容積的水

Accepted Answer

核心觀念 在分析化學與水質檢驗規範（如中華民國國家標準 CNS、環境部/環保署檢驗所 NIEA 通則及標準水質檢驗法）中，試劑配製常以「$A+B$」或「$(A+B)$」形式標示： - 定義：標示為「$A+B$ 某試劑」時，表示取 $A$ 容積（體積）之指定濃試劑（如市售濃酸、濃氨水等），加入 $B$ 容積之溶劑（通常為蒸餾水或去離子水）中均勻混合。 - 量度基礎：此類標記法純粹屬於體積比（容積比），並非重量比、莫耳比或當量比。 --- 解題方法 1. 解讀標示意義： 「$1+9$ 硫酸溶液」表示由「$1$ 個單位的濃硫酸」與「$9$ 個單位的溶劑（水）」依體積混合而成。 2. 操作實務與安全考量： - 前項數值「$1$」代表濃硫酸的容積。 - 後項數值「$9$」代表純水（水）的容積。 - 濃硫酸稀釋時會釋放大量的熱，實驗安全規範要求必須「將濃酸緩慢加入水中並充分攪拌」（酸入水），以避免水劇烈沸騰導致酸液飛濺。因此，正確的配製敘述為「將 $1$ 容積之濃硫酸加入 $9$ 容積之水中」。 --- 選項分析 - (A) 錯誤： 此描述為「質量比（重量比）」。若以質量為基準，通常會標記為重量百分率濃度（$	ext{wt}\%$）或直接指明質量配比（例如 $1	ext{ g} : 9	ext{ g}$），分析化學中 $1+9$ 的通用代號並不代表質量比。 - (B) 錯誤： 此描述為「莫耳比（物質的量比）」。分析實驗中若涉及莫耳概念，多以體積莫耳濃度（$	ext{M}$ 或 $	ext{mol/L}$）或莫耳分率表示，不會以「$1+9$」簡記莫耳數的混合比例。

Question 21

配製導電度標準溶液之化學藥劑為下列何者？ (A) NaOH (B) NaCl (C) KOH (D) KCl

Accepted Answer

核心觀念 導電度標準溶液用來校正導電度計，須具有已知且穩定的導電度。常用標準液以氯化鉀（KCl）配製，因其水溶液的導電度資料明確，適合作為校正基準。 解題方法 辨認「導電度標準溶液」的常用化學藥劑即可。分析化學與水質檢測中，導電度計通常以已知濃度的 KCl 溶液校正；氯化鉀溶於水後解離成 $K^+$ 與 $Cl^-$，由離子移動傳導電流，且其導電度可用於建立校正關係。 選項分析 - (A) NaOH：錯誤。 氫氧化鈉是強鹼，常用於酸鹼中和或調整溶液 pH，不是常用的導電度標準液配製藥劑。 - (B) NaCl：錯誤。 氯化鈉水溶液可以導電，但本題所問的標準溶液慣用藥劑是 KCl；「能導電」不等於「作為指定的導電度標準液」。 - (C) KOH：錯誤。

Question 22

水中總餘氯為$4.5\,\mathrm{mg/L}$ as $\mathrm{Cl2}$，結合餘氯為$2.5\,\mathrm{mg/L}$ as $\mathrm{Cl2}$，請問自由餘氯應為何（$\mathrm{mg/L}$ as $\mathrm{Cl2}$）？ (A) $2$ (B) $3$ (C) $5$ (D) $7$

Accepted Answer

核心觀念 總餘氯由自由餘氯與結合餘氯組成，三者均以 $\mathrm{Cl2}$ 當量表示時，符合： $$ 	ext{總餘氯}=	ext{自由餘氯}+	ext{結合餘氯} $$ 因此，自由餘氯可由總餘氯扣除結合餘氯求得。 解題方法 代入題目數值： $$ 	ext{自由餘氯}=4.5-2.5=2.0\ \mathrm{mg/L\ as\ Cl2} $$ 選項分析 - (A) $2$：正確，符合總餘氯扣除結合餘氯的結果。 - (B) $3$：錯誤，非 $4.5-2.5$ 的計算結果。

Question 23

一般使用分光光度計的波長單位為何？ (A) $\mathrm{mm}$ (B) $\mathrm{nm}$ (C) $\mathrm{cm}$ (D) $\mathrm{\mu m}$

Accepted Answer

核心觀念 分光光度計以特定波長的光照射樣品，再測量光的吸收程度。波長是相鄰波峰（或波谷）之間的距離，常用符號 $\lambda$ 表示。一般分光光度計的波長以奈米（nm）為單位。 可見光的波長約為 $400$～$700\ \mathrm{nm}$；紫外光波段也常以 nm 表示，因此儀器的波長刻度通常標示為 nm。 解題方法 辨認分光光度計設定的波長尺度即可。光譜分析常用的紫外光與可見光波長落在數百奈米的範圍，因此選項中符合慣用尺度的是 $\mathrm{nm}$。 選項分析 - (A) $\mathrm{mm}$：錯誤。 毫米尺度遠大於紫外光、可見光的波長，不是一般分光光度計的波長單位。 - (B) $\mathrm{nm}$：正確。 奈米是分光光度計表示波長的常用單位。 - (C) $\mathrm{cm}$：錯誤。

Question 24

水中的總碳濃度為$24\,\mathrm{mg/L}$，無機碳的濃度為$8\,\mathrm{mg/L}$，請問有機碳的濃度為何？ (A) $32\,\mathrm{mg/L}$ (B) $24\,\mathrm{mg/L}$ (C) $16\,\mathrm{mg/L}$ (D) $8\,\mathrm{mg/L}$

Accepted Answer

核心觀念 水中碳依來源可分為無機碳與有機碳，總碳濃度是兩者的總和： $$ 	ext{總碳}=	ext{無機碳}+	ext{有機碳} $$ 因此，有機碳濃度可由總碳減去無機碳求得。 解題方法 已知總碳濃度為 $24\,\mathrm{mg/L}$，無機碳濃度為 $8\,\mathrm{mg/L}$： $$ 	ext{有機碳}=24-8=16\,\mathrm{mg/L} $$ 選項分析 - (A) $32\,\mathrm{mg/L}$：錯誤。 將總碳與無機碳相加，違反「總碳＝無機碳＋有機碳」的關係。 - (B) $24\,\mathrm{mg/L}$：錯誤。 這是題目給定的總碳濃度，尚未扣除無機碳。

Question 25

測定水中懸浮固體時，將濾紙自高溫烘箱移出後，如何冷卻至室溫，然後才能開始進行天秤稱重？ (A) 置實驗台上 (B) 放入乾燥器內 (C) 置低溫烘箱內 (D) 放入冰箱

Accepted Answer

核心觀念 本題考查重量分析法（Gravimetric Analysis）的基本操作常識，以及「水中懸浮固體檢測方法－重量法（NIEA W210）」之標準程序。 1. 防潮要求：樣品（濾紙及固體物）經烘箱高溫烘乾後極具吸濕性，冷卻過程若接觸周圍空氣，會迅速吸附空氣中的水氣，導致稱重結果失真（重量偏高）。 2. 溫度平衡：高溫物體若直接放入分析天平，會使秤盤周圍空氣產生熱對流浮力，且熱膨脹會干擾天平機構，導致讀數漂移不穩（通常讀數偏輕）。因此稱重前物體溫度必須與天平室「平衡至室溫」。 --- 解題方法 在環境水質檢驗中，測定水中懸浮固體（SS）時，玻璃纖維濾紙連同殘留物於 $103 \sim 105\ ^\circ	ext{C}$ 烘箱烘乾後，標準操作步驟如下： 1. 移出烘箱：使用鑷子或坩堝鉗將濾紙（或盛裝濾紙之稱量皿／蒸發皿）自高溫烘箱取出。 2. 密閉冷卻：迅速將其放入內含乾燥劑（如變色矽膠 Silica Gel）的乾燥器（Desiccator）中，蓋緊器蓋，阻絕外界大氣濕氣進入。 3. 冷卻至室溫：在乾燥器中靜置使其自然散熱降至室溫（通常需 $20 \sim 30$ 分鐘）。 4. 天平稱重：待溫度與天平室室溫一致後，迅速移至分析天平稱量，以確保稱重數據的準確性與再現性。 --- 選項分析 (A) 置實驗台上：錯誤。 實驗室空氣中含有水氣，高溫烘乾後的濾紙暴露於開放環境中會快速吸收濕氣，破壞乾燥狀態，導致秤重質量偏高且不穩定。 (B) 放入乾燥器內：正確。 乾燥器內部有乾燥劑且為密閉空間，能有效隔絕大氣濕氣，使烘乾後的濾紙在完全乾燥的環境中安全冷卻至室溫，為標準且唯一的正確處置方法。 (C) 置低溫烘箱內：錯誤。

Question 26

關於濁度分析的敘述，下列何者錯誤？ (A) 濁度使用的單位是 NTU (B) 樣品採樣後置於$4\,^\circ\mathrm{C}$暗處冷藏，並於$48$小時內完成分析 (C) 濁度分析使用的原理是量測散射光的強度 (D) 水中微小氣泡會使濁度值偏低

Accepted Answer

核心觀念 濁度是水中懸浮微粒使光線散射或減弱的程度，常以濁度計量測散射光，結果通常以 NTU（Nephelometric Turbidity Unit，濁度單位）表示。水中氣泡也會散射光，因此會造成濁度讀值偏高。 解題方法 逐項檢查濁度的單位、樣品保存方式與分析原理，再判斷氣泡對散射光讀值的影響。題目問「何者錯誤」，關鍵是辨認氣泡造成的測量偏差方向。 選項分析 - (A) 正確。濁度常用 NTU 表示。 - (B) 正確。濁度樣品應避光冷藏，並儘速分析；本題所列 $4\,^\circ\mathrm{C}$ 暗處冷藏、$48$ 小時內完成分析，符合題目採用的保存條件。 - (C) 正確。

Question 27

水中礦酸之酸度（Acidity）主要受氫離子的影響，請問其酸度值在下列何種範圍內？ (A) $0\sim3.7$ (B) $3.0\sim6.0$ (C) $3.7\sim8.3$ (D) $5.5\sim10.1$

Accepted Answer

核心觀念 水中酸度（acidity）是水樣中酸性物質中和鹼的能力；若題目問「水中礦酸之酸度」的 pH 範圍，重點是礦酸造成的強酸性區間。礦酸酸度主要由氫離子 $H^+$ 影響，通常以甲基橙變色點約 $pH=3.7$ 作為判定界線。 解題方法 pH 越低，氫離子濃度越高，水樣酸性越強。礦酸酸度所對應的區間由強酸端延伸至甲基橙終點，因此範圍為 $pH=0\sim3.7$。 選項分析 - (A) $0\sim3.7$：正確。 這是礦酸酸度主要對應的強酸性範圍，終點約在甲基橙變色點 $pH=3.7$。 - (B) $3.0\sim6.0$：錯誤。 此範圍未涵蓋強酸端，且上限超過礦酸酸度的判定界線。 - (C) $3.7\sim8.3$：錯誤。

Question 28

對於水中透視度分析的敘述，下列何者錯誤？ (A) 透視度使用的單位是公分 (B) 以白天檢測為宜，避免日光直射 (C) 偵測範圍為$0\sim60$公分 (D) 主要觀察管底的十字雙線標幟

Accepted Answer

核心觀念

透視度是以透明度管觀察水樣的視覺透明程度，單位為公分。檢測時將水樣注入透明度管，觀察管底的黑白十字雙線標幟，並記錄仍可清楚辨識標幟時的水柱高度。水柱越高仍看得清楚，表示水樣透視度越高。

解題方法

逐一核對選項是否符合透視度的測定方式與條件。透視度以公分表示，檢測宜在白天進行並避免日光直射；常用透明度管的測定範圍為 $0\sim60$ 公分，判讀重點是管底的十字雙線標幟。因此，錯誤選項是把正確的測定範圍描述錯誤的選項。

選項分析

(A) 正確。 透視度以水柱高度表示，單位為公分。
(B) 正確。 白天檢測有利於觀察標幟；避免陽光直射，可減少眩光等因素對判讀的干擾。
**(C) 錯誤。

Question 29

下列何項是指水中的凱氏氮？ (A) 氨氮＋亞硝酸鹽氮＋硝酸鹽氮 (B) 亞硝酸鹽氮＋硝酸鹽氮 (C) 有機氮＋亞硝酸鹽氮＋硝酸鹽氮 (D) 氨氮＋有機氮

Accepted Answer

核心觀念 凱氏氮（Kjeldahl nitrogen，TKN）是水中氨氮與有機氮的總和，常以氮的質量濃度表示： $$	ext{凱氏氮}=	ext{氨氮}+	ext{有機氮}$$ 一般的凱氏氮測定不包含亞硝酸鹽氮與硝酸鹽氮；若要計算總氮，才會將這兩類氮也納入。 解題方法 辨認「凱氏氮」的定義，直接找出包含氨氮和有機氮、且未列入亞硝酸鹽氮或硝酸鹽氮的選項。 選項分析 - (A) 氨氮＋亞硝酸鹽氮＋硝酸鹽氮：錯誤。未包含有機氮，且列入亞硝酸鹽氮與硝酸鹽氮。 - (B) 亞硝酸鹽氮＋硝酸鹽氮：錯誤。這兩者不屬於凱氏氮的組成。

Question 30

下列何者為水中硝化作用（Nitrification）的轉化過程？ (A) 硝酸鹽氮→亞硝酸鹽氮→氨氮 (B) 氨氮→硝酸鹽氮→亞硝酸鹽氮 (C) 亞硝酸鹽氮→氨氮→硝酸鹽氮 (D) 氨氮→亞硝酸鹽氮→硝酸鹽氮

Accepted Answer

核心觀念

本題考查環境工程水質處理與水化學中「氮循環（Nitrogen Cycle）」的重要生化反應——硝化作用（Nitrification）。

硝化作用為自營性好氧菌（Autotrophic aerobic bacteria）在充足溶氧環境下，將還原態的無機氨氮逐步氧化為穩定態硝酸鹽氮的二階段生物氧化過程。

各型態氮中「氮原子氧化數」的遞增關係為：

氨氮（ $\text{NH}_3 / \text{NH}_4^+$ ）：氧化數為 $-3$
亞硝酸鹽氮（ $\text{NO}_2^-$ ）：氧化數為 $+3$
硝酸鹽氮（ $\text{NO}_3^-$ ）：氧化數為 $+5$

生化反應包含兩個連續階段：

亞硝化階段（Nitritation）：由亞硝酸菌（如 Nitrosomonas，亞硝化單胞菌）主導，將氨氮氧化為亞硝酸鹽氮。 $2\text{NH}_4^+ + 3\text{O}_2 \xrightarrow{\text{亞硝酸菌}} 2\text{NO}_2^- + 4\text{H}^+ + 2\text{H}_2\text{O} + \text{能量}$
硝化階段（Nitratation）：由硝酸菌（如 Nitrobacter，硝化桿菌）主導，將亞硝酸鹽氮進一步氧化為硝酸鹽氮。 $2\text{NO}_2^- + \text{O}_2 \xrightarrow{\text{硝酸菌}} 2\text{NO}_3^- + \text{能量}$

解題方法

硝化作用本質為「好氧生物氧化反應」，因此氮原子的氧化數在反應歷程中必須由低到高連續上升。

起點：水中最主要的還原態無機氮為「氨氮」（氧化數 $-3$ ）。
中間產物：氨氮先被氧化為「亞硝酸鹽氮」（氧化數 $+3$ ）。
最終產物：亞硝酸鹽氮再被氧化為最安定的「硝酸鹽氮」（氧化數 $+5$ ）。

因此，轉化路徑為：氨氮 $\rightarrow$ 亞硝酸鹽氮 $\rightarrow$ 硝酸鹽氮。

選項分析

(A) 錯誤：此反應為「硝酸鹽氮 $\rightarrow$ 亞硝酸鹽氮 $\rightarrow$ 氨氮」，氮氧化數由 $+5 \rightarrow +3 \rightarrow -3$ ，屬於還原過程（如異化性硝

Question 31

水中溶氧進行分析，當水中未含有溶氧時，加入二價錳離子後會形成白色之沉澱物，請問此沉澱物的化學式為何？ (A) $\mathrm{Mn(OH)2}$ (B) $\mathrm{MnO2}$ (C) $\mathrm{MnCO3}$ (D) $\mathrm{MnSO4}$

Accepted Answer

核心觀念 本題考查碘量法測定水中溶氧時的錳鹽固定反應。加入二價錳離子後，若水中沒有溶氧，錳離子不會被氧化，而會與氫氧根形成白色氫氧化錳沉澱。 解題方法 水樣中加入二價錳鹽及鹼性試劑後，二價錳離子與氫氧根反應： $$\mathrm{Mn^{2+}+2OH^- \rightarrow Mn(OH)2(s)}$$ 生成的白色沉澱是氫氧化錳。若水中有溶氧，$\mathrm{Mn(OH)2}$ 會被氧化，形成較高價的錳氧化物或含錳氧化物沉澱；題目明確指出水中未含溶氧，因此不發生此氧化，沉澱為 $\mathrm{Mn(OH)2}$。 選項分析 - (A) $\mathrm{Mn(OH)2}$：正確。 二價錳離子在鹼性條件下與氫氧根形成白色氫氧化錳沉澱。 - (B) $\mathrm{MnO2}$：錯誤。 二氧化錳是錳的較高價氧化物，需有氧化作用；無溶氧時不會由二價錳形成。 - (C) $\mathrm{MnCO3}$：錯誤。

Question 32

水質分析使用檢量線製備時，最少需要幾個不同濃度的標準品？ (A) $2$ (B) $3$ (C) $4$ (D) $5$

Accepted Answer

核心觀念 檢量線是以一組已知濃度的標準品測得儀器訊號，再建立「濃度—訊號」的關係，用來推算未知樣品的濃度。標準品須包含不同濃度，才能觀察訊號隨濃度的變化並建立校正關係。 解題方法 題目問的是製備檢量線所需的「最少」不同濃度標準品數。依一般水質分析的檢量線作法，至少使用 3 個不同濃度的標準品建立校正線；實務上通常會使用更多濃度點，以提升線性範圍與定量結果的可靠性。 選項分析 - (A) 2：錯誤。 兩個濃度點只能確定一條直線，無法以第三點檢視校正關係是否適合線性模型。 - (B) 3：正確。 三個不同濃度點可建立檢量線，並提供基本的線性關係檢視。 - (C) 4：錯誤。

Question 33

某水樣的氯離子濃度為$2{,}000\,\mathrm{mg/L}$，取其$10\,\mathrm{mL}$的體積放入一個$100\,\mathrm{mL}$的量瓶內，並加入純水滿至量瓶刻度線為止，請問量瓶內的氯離子濃度應為何（$\mathrm{mg/L}$）？ (A) $2{,}000$ (B) $1{,}000$ (C) $500$ (D) $200$

Accepted Answer

核心觀念

本題考稀釋。加入純水只改變溶液體積，不改變氯離子的總量，因此稀釋前後溶質量相等：

C_1V_1=C_2V_2

其中 $C_1$ 、 $V_1$ 為稀釋前濃度與取用體積， $C_2$ 、 $V_2$ 為稀釋後濃度與定容體積。

解題方法

已知原水樣濃度 $C_1=2{,}000\,\mathrm{mg/L}$ ，取樣體積 $V_1=10\,\mathrm{mL}$ ，稀釋後定容至 $V_2=100\,\mathrm{mL}$ 。代入稀釋公式：

C_2=C_1\frac{V_1}{V_2} =2{,}000\times\frac{10}{100} =200\,\mathrm{mg/L}

量瓶內的體積是原取樣體積的 $10$ 倍，所以濃度降為原來的 $\frac{1}{10}$ 。

選項分析

(A) $2{,}000\,\mathrm{mg/L}$ ：錯誤。 這是稀釋前的濃度；加入純水後，溶液體積增加，濃度會降低。
(B) $1{,}000\,\mathrm{mg/L}$ ：錯誤。 此結果相當於只稀釋為原體積的 $2$ 倍，與題目定容至原取樣體積 $10$ 倍不符。
**(C) $500\,\mathrm{mg/L}$ ：錯誤。

Question 34

測定水中硝酸鹽氮分析時，主要是利用$220\,\mathrm{nm}$波長之吸光值減去$275\,\mathrm{nm}$波長之$2$倍吸光值計算得知，其原理主要是扣除哪一項的影響？ (A) 有機物 (B) 溶氧 (C) 氯離子 (D) 氨氮

Accepted Answer

核心觀念

本題考查紫外分光光度法測定水中硝酸鹽氮時，雙波長校正的目的。硝酸根在 $220\,\mathrm{nm}$ 有吸收；水中溶解性有機物也會在 $220\,\mathrm{nm}$ 吸收，造成測值偏高。硝酸根在 $275\,\mathrm{nm}$ 幾乎不吸收，因此以該波長的吸光值估計有機物背景，再依方法公式校正：

A_{\text{校正}}=A_{220}-2A_{275}

解題方法

看到題幹中的「 $220\,\mathrm{nm}$ 吸光值減去 $275\,\mathrm{nm}$ 吸光值的 $2$ 倍」，即可判斷這是以 $275\,\mathrm{nm}$ 的測值校正有機物吸收干擾。校正後的吸光值再用於求得硝酸鹽氮含量。

選項分析

(A) 有機物：正確。 溶解性有機物在 $220\,\mathrm{nm}$ 會吸收，也可在 $275\,\mathrm{nm}$ 提供校正訊號；扣除 $2A_{275}$ 是為了修正其對硝酸鹽氮測定的影響。
**(B) 溶氧：錯誤。

Question 35

水質加氯曲線稱之為折點加氯，其主要目的乃確保水中餘氯為自由餘氯之形式，請問折點發生位置通常為何？ (A) 還原性物質反應完畢後 (B) 氨氮反應完畢後 (C) 自由餘氯形成後 (D) 結合餘氯增加時

Accepted Answer

核心觀念 本題考查自來水消毒的核心技術——折點加氯（Breakpoint Chlorination）曲線的化學反應機制與分段特徵。 在水處理加氯消毒過程中，隨著加氯量持續增加，水中餘氯濃度會經歷四個不同階段的變化曲線： 1. 第一區（還原性物質消耗期）：次氯酸與水中的無機還原性物質（如 $	ext{Fe}^{2+}$、$	ext{Mn}^{2+}$、$	ext{S}^{2-}$、$	ext{NO}2^-$ 等）發生氧化還原反應，此階段不產生任何餘氯（餘氯濃度為零）。 2. 第二區（結合有效餘氯生成期）：還原性物質耗盡後，氯與水中的氨氮（$	ext{NH}3	ext{-N}$）反應生成氯胺類（一氯胺 $	ext{NH}2	ext{Cl}$、二氯胺 $	ext{NHCl}2$ 等結合有效餘氯），餘氯濃度隨加氯量增加而上升至局部極大值（峰值）。 3. 第三區（氯胺氧化分解期）：繼續加氯，過量的次氯酸會進一步將氯胺及氨氮氧化分解，主要轉化為氮氣（$	ext{N}2$）逸散： $$2	ext{NH}2	ext{Cl} + 	ext{HOCl} ightarrow 	ext{N}2\uparrow + 3	ext{HCl} + 	ext{H}2	ext{O}$$ 在此反應中，結合餘氯被破壞消耗，導致水中總餘氯濃度反常下降，直到下降至局部最低點，此最低點即稱為折點（Breakpoint）。 4. 第四區（自由有效餘氯形成期）：通過折點後，水中的氨氮與還原性物質皆已完全反應耗盡，此後所加入的氯將以自由有效餘氯（$	ext{HOCl}$ 與 $	ext{OCl}^-$）的形式完全保留在水中，餘氯濃度與加氯量呈 $1:1$ 直線等量上升。 --- 解題方法 判定「折點」在化學反應上的確切位置與意義： - 折點是結合餘氯被氧化分解的終點，也是自由餘氯開始穩定積累的起點。 - 氯胺之所以會被氧化分解並降至最低點，是因為水中殘留的氨氮在折點處完全被氧化消耗完畢。 - 因此，折點發生的化學特徵即為「氨氮反應完畢後」（氨氮被完全氧化為氣態氮逸出）。 --- 選項分析

Question 36

在$25\,^\circ\mathrm{C}$時，下列哪些性質是鹼性水溶液的特性？ (A) 溶液可使石蕊試紙變藍色 (B) 溶液有澀味及滑膩感 (C) 溶液中之$[\mathrm{H^+}]10^{-6}\,\mathrm{M}$ (D) 溶液 pH 值小於$7$

Accepted Answer

核心觀念 本題考查鹼性水溶液的指示劑反應、一般感官特性，以及 $25\,^\circ\mathrm{C}$ 時中性溶液的酸鹼判定。 在 $25\,^\circ\mathrm{C}$ 時，水的離子積為： $$ K\mathrm{w}=[\mathrm{H^+}][\mathrm{OH^-}]=1.0	imes10^{-14} $$ 中性溶液有 $[\mathrm{H^+}]=[\mathrm{OH^-}]=1.0	imes10^{-7}\,\mathrm{M}$，因此 pH 為 $7$。鹼性溶液則有 $[\mathrm{H^+}]<10^{-7}\,\mathrm{M}$、$[\mathrm{OH^-}]10^{-7}\,\mathrm{M}$，且 pH 大於 $7$。 解題方法 依鹼性溶液的定義，逐項檢查指示劑與感官特性是否符合，再以 $25\,^\circ\mathrm{C}$ 時的中性基準核對離子濃度與 pH。 選項分析 (A) 正確。 鹼性溶液可使紅色石蕊試紙變藍；題目所述「使石蕊試紙變藍色」是鹼性的典型指示劑反應。 (B) 正確。 鹼性水溶液一般具有澀味及滑膩感，是常見的性質描述。實際上不可用品嚐方式辨認實驗室中的未知溶液。

Question 37

水中無機碳的組成包括下列何者？ (A) 二氧化碳 (B) 碳酸氫鹽 (C) 碳酸鹽 (D) 尿素

Accepted Answer

核心觀念 水中無機碳是指溶解於水中的無機碳物種，主要包括溶解二氧化碳、碳酸氫根離子與碳酸根離子，可概括表示為： $$ \mathrm{CO2(aq) + H2CO3,\quad HCO3^-,\quad CO3^{2-}} $$ 三者會隨水溶液的酸鹼值改變而互相轉化。尿素雖含有碳元素，但屬於有機含氮化合物，不屬於水中無機碳。 解題方法 辨認各選項是否屬於水中無機碳的主要存在形式：二氧化碳溶於水後形成溶解二氧化碳及碳酸，並可進一步解離成碳酸氫根與碳酸根；因此前三者均屬無機碳組成。尿素則是含碳的有機物，應排除。 選項分析 - (A) 二氧化碳：正確。 溶解二氧化碳及其水合形成的碳酸，屬於水中無機碳物種。 - (B) 碳酸氫鹽：正確。 碳酸氫根是水中重要的無機碳形式，常以碳酸氫鹽存在。

Question 38

下列哪些因素會影響化學平衡的狀態？ (A) 溫度 (B) 催化劑 (C) 壓力 (D) 攪拌

Accepted Answer

核心觀念 化學平衡是可逆反應的正、逆反應速率相等時，反應物與生成物的濃度維持穩定的動態狀態。依勒沙特列原理，平衡系統受到濃度、壓力或溫度改變時，會朝抵銷外加變化的方向移動。 催化劑會同時加快正、逆反應速率，使系統更快到達平衡，但不改變平衡位置；攪拌則主要促進混合與傳質，不改變平衡狀態。 解題方法 逐一判斷各因素是否會改變平衡位置： - 溫度改變會改變反應的平衡常數，因此可能使平衡移動。 - 壓力改變會影響氣體反應的平衡位置；若反應前後氣體莫耳數不同，平衡會朝氣體莫耳數較少的一側移動。 - 催化劑與攪拌只影響反應或混合的速率，不改變平衡位置。 因此，本題所問「影響化學平衡的狀態」者為溫度與壓力。 選項分析 - (A) 溫度：正確。 溫度改變會改變平衡常數，因而影響平衡位置。升高溫度時，平衡會朝吸熱方向移動；降低溫度時，則朝放熱方向移動。 - (B) 催化劑：錯誤。 催化劑同時加快正、逆反應，不改變平衡常數或平衡位置，只會使系統更快達到平衡。

Question 39

下列哪些會受到催化劑的影響？ (A) 平衡常數 (B) 反應速率 (C) 活化能 (D) 反應熱

Accepted Answer

核心觀念 催化劑會改變反應進行的途徑，提供活化能較低的反應路徑，因此能改變反應速率。催化劑不改變反應物與生成物的能量差，也不改變正、逆反應達到平衡時的平衡常數。 解題方法 逐項判斷催化劑是否改變反應的熱力學性質或反應動力學： - 平衡常數由溫度及反應本身的熱力學性質決定。 - 反應速率與活化能和反應途徑有關。 - 反應熱是生成物與反應物的能量差，與反應途徑無關。 因此，催化劑影響反應速率及活化能。 選項分析 - (A) 平衡常數：錯誤。 催化劑同時加快正反應與逆反應，使系統較快達到平衡，但不改變平衡常數。 - (B) 反應速率：正確。 催化劑提供較容易進行的反應途徑，使反應速率增加。 - (C) 活化能：正確。

Question 40

有關維他命 C 測定之敘述，下列哪些是正確的？ (A) 滴定液可用碘溶液 (B) 指示劑為澱粉溶液 (C) 澱粉與碘酸根離子形成藍色錯化合物 (D) 碘溶液是由碘酸鉀與過量碘化鉀在酸性下配製而成

Accepted Answer

核心觀念 本題考查分析化學中氧化還原滴定法之「直接碘滴定法（Iodimetry）」測定維他命 C（抗壞血酸，Ascorbic acid）的化學原理，包含以下核心知識點： 1. 抗壞血酸的氧化還原特性：抗壞血酸具強還原性，可與溫和氧化劑（如 $	ext{I}2$ 或 $	ext{I}3^-$）進行定量氧化還原反應。 2. 指示劑顯色機制：澱粉與三碘離子（$	ext{I}3^-$）形成深藍色包合物（錯合物），其反應具高靈敏度。 3. 標準碘溶液的配製：利用一級標準品碘酸鉀（$	ext{KIO}3$）在酸性溶液中與過量碘化鉀（$	ext{KI}$）發生歸中反應，產生準確計量的碘溶液。 --- 解題方法 1. 維他命 C 與碘的定量反應： 抗壞血酸（$	ext{C}6	ext{H}8	ext{O}6$）為還原劑，被碘氧化生成去氫抗壞血酸（$	ext{C}6	ext{H}6	ext{O}6$）與碘離子（$	ext{I}^-$）： $$	ext{C}6	ext{H}8	ext{O}6 + 	ext{I}2 ightarrow 	ext{C}6	ext{H}6	ext{O}6 + 2	ext{H}^+ + 2	ext{I}^-$$ 此反應計量關係明確（莫耳比為 $1:1$），適合直接滴定。 2. 標準滴定液的製備： 單質碘（$	ext{I}2$）因具揮發性、易昇華且難溶於純水，不適合作為一級標準品直接秤量配製。實務上利用穩定且純度高的一級標準品碘酸鉀（$	ext{KIO}3$），在酸性環境下與過量碘化鉀（$	ext{KI}$）進行歸中反應生成碘分子： $$	ext{IO}3^- + 5	ext{I}^- + 6	ext{H}^+ ightarrow 3	ext{I}2 + 3	ext{H}2	ext{O}$$ 生成的 $	ext{I}2$ 隨即與溶液中過量的 $	ext{I}^-$ 結合為易溶的三碘離子： $$	ext{I}2 + 	ext{I}^- ightleftharpoons 	ext{I}3^-$$ 3. 終點判定： 以澱粉溶液作為指示劑。在化學計量點前，滴入的 $	ext{I}3^-$ 立即被維他命 C 還原為無色的 $	ext{I}^-$，溶液呈無色；當維他命 C 完全耗盡，微量過量的 $	ext{I}3^-$ 進入直鏈澱粉分子的螺旋結構空腔內，形成深藍色錯合物，指示滴定終點。 --- 選項分析 - (A) 正確：維他命 C 具還原性，直接碘滴定法即是以已知濃度的碘溶液（$	ext{I}3^-$）作為滴定液，定量氧化待測液中的維他命 C。 - (B) 正確：碘滴定法最廣泛應用的專屬指示劑為澱粉溶液，能對極微量的游離碘產生極為靈敏且反差明顯的藍色反應。

Question 41

有關以氫氧化鈉溶液滴定醋酸濃度之敘述，下列哪些是正確的？ (A) 在當量點時，溶液呈弱鹼性 (B) 可以使用甲基紅為指示劑 (C) 可以使用酚酞為指示劑 (D) 醋酸為弱酸

Accepted Answer

核心觀念

本題考查弱酸與強鹼的中和滴定，以及當量點溶液的酸鹼性與指示劑選擇。

醋酸是弱酸，氫氧化鈉是強鹼。反應式為：

\mathrm{CH_3COOH + OH^- \rightarrow CH_3COO^- + H_2O}

當量點時，醋酸恰好完全反應，溶液中主要含有醋酸根離子。醋酸根會與水反應產生氫氧根，使溶液呈弱鹼性，因此當量點的 pH 大於 7。指示劑應選擇變色範圍落在當量點附近陡升區的指示劑。

解題方法

先判斷滴定組合：弱酸醋酸以強鹼氫氧化鈉滴定。接著確認當量點的酸鹼性，再依當量點附近的 pH 變化選擇指示劑。

醋酸根的水解反應為：

\mathrm{CH_3COO^- + H_2O \rightleftharpoons CH_3COOH + OH^-}

反應產生 $\mathrm{OH^-}$ ，所以當量點溶液呈弱鹼性。酚酞的變色範圍約為 pH 8.2～10，適合此類滴定；甲基紅的變色範圍約為 pH 4.4～6.2，偏酸性，不能準確指示當量點。

選項分析

Question 42

反應$\mathrm{N2(g)+3H2(g)\rightleftharpoons2NH3(g)+22\,kcal}$之平衡系中，下列哪些因素會使得平衡朝右方移動？ (A) 升高溫度 (B) 移去$\mathrm{NH3}$ (C) 加入催化劑 (D) 增加$\mathrm{N2}$濃度

Accepted Answer

核心觀念 本題考勒沙特列原理：平衡系受到濃度、壓力或溫度等條件改變時，會朝能減弱該改變的方向移動。催化劑會加快正、逆反應達到平衡的速度，但不改變平衡位置。 反應為： $$ \mathrm{N2(g)+3H2(g)\rightleftharpoons 2NH3(g)+22\,kcal} $$ 熱量列在生成物側，表示正反應為放熱反應。 解題方法 逐項判斷外界改變會如何影響平衡： - 升高溫度，相當於加入熱量；平衡朝吸收熱量的方向移動。 - 移除生成物，平衡朝生成物增加的方向移動。 - 加入催化劑只改變達到平衡的速率，不改變平衡方向或平衡組成。 - 增加反應物濃度，平衡朝消耗該反應物的方向移動。 選項分析 (A) 升高溫度：正反應放熱，升溫時平衡朝吸熱的逆反應方向移動，即向左。錯誤。 (B) 移去 $\mathrm{NH3}$：$\mathrm{NH3}$ 是生成物，移除後平衡會朝右移動，以生成更多 $\mathrm{NH3}$。正確。

Question 43

水質分析經常使用王水進行消化分解反應或清洗玻璃器皿，請問王水的組成是由哪些強酸所組合？ (A) 硫酸 (B) 磷酸 (C) 鹽酸 (D) 硝酸

Accepted Answer

核心觀念

王水是鹽酸與硝酸依體積比約 $3:1$ 混合而成的強酸混合液，常用於消化分解部分金屬或清洗玻璃器皿。此題考查的是王水的組成。

解題方法

直接辨認王水所含的兩種酸：鹽酸與硝酸。對照選項，選出這兩者即可。

選項分析

(A) 硫酸：錯誤。 硫酸不是王水的組成成分。
(B) 磷酸：錯誤。 磷酸不是王水的組成成分。
**(C) 鹽酸：正確。

Question 44

針對實驗室緊急應變措施的敘述，下列哪些是正確的？ (A) 緊急聯絡號碼要放置電話機旁邊 (B) 當發現火災時應緊急關閉易爆鋼瓶，並切斷電源 (C) 化學品噴濺眼睛時，不需任何處理並直接送至醫院治療 (D) 身上著火時最好用防火毯或實驗衣包裹身體滅火

Accepted Answer

核心觀念 本題考查實驗室緊急應變與基本急救原則：緊急聯絡資訊應便於立即取得；發生火災時應以人員安全及防止火勢擴大為優先；化學品濺入眼睛須立刻沖洗；身上著火則應使用適當方式迅速撲滅火焰。 解題方法 逐項比對各敘述是否符合實驗室安全原則。特別留意「立即送醫」不能取代現場急救，以及處理火災或鋼瓶時不可讓人員冒險接近危險源。 選項分析 - (A) 正確。 緊急聯絡電話應張貼或放置在電話機旁等容易看見、立即取得的位置，讓實驗室人員在事故發生時能迅速通報。 - (B) 錯誤。 火災時應先警示、通報並引導人員避難；只有在安全且不必冒險的情況下，才可關閉電源或氣體來源。易爆鋼瓶受熱或處於火場時，接近並操作鋼瓶可能造成爆炸危險，不可概括要求緊急關閉。 - (C) 錯誤。 化學品噴濺眼睛時，應立即以大量清水或洗眼設備持續沖洗，並儘速就醫；

Question 45

一般環境水樣的保存包括哪些方法？ (A) 酸鹼值控制 (B) 低溫冷藏 (C) 保持黑暗 (D) 添加試劑

Accepted Answer

核心觀念 本題考查水質檢驗實務中「水質樣品之採集與保存規範」（以命題當年民國 107 年行政院環境保護署環境檢驗所公告之《水質樣品保存通用通則》NIEA W102 及水中檢驗標準方法為準）。 水樣自現地採集至實驗室完成分析期間，常因微生物活動、化學反應（氧化還原、沉澱、錯合）以及物理作用（光解、揮發、容器器壁吸附）而使待測物濃度改變。為使樣品在分析時仍能代表採樣當下的真實水質狀態，水樣保存的基本物理與化學手段涵蓋： 1. 溫度抑制：利用低溫冷藏降低反應速率及微生物代謝。 2. 酸鹼值調控：藉由強酸或強鹼改變環境，抑制水解沉澱或防止逸散。 3. 隔絕光照：以不透光或棕色容器阻隔光線，防止光分解與藻類光合作用。 4. 化學固定與除干擾：添加特異性試劑抑制氧化反應、固定特定離子或消除殘留氧化劑。 --- 解題方法 本題屬於自來水評價職位人員甄試的複選題型。解題切入點在於逐一檢視四項技術措施是否屬於環境檢驗常規的水樣保存手段： 1. 分析化學水質採樣實務中，物理保存法主要為「低溫冷藏」與「避光保存」； 2. 化學保存法主要為「控制酸鹼值」與「添加化學保存試劑」。 四個選項皆對應標準的水質保存程序，因此全為正確選項。 --- 選項分析 - (A) 正確：酸鹼值控制（$	ext{pH}$ 控制）。添加強酸或強鹼可改變待測物的化學存在型態。例如：檢測水中重金屬樣品時，通常加入濃硝酸使水樣 $	ext{pH} < 2$，可有效防止金屬離子水解沉澱或吸附於容器器壁；測定氰化物時，需加入氫氧化鈉使水樣 $	ext{pH} 12$，以確保其以非揮發性的陰離子（$	ext{CN}^-$）形態存在，防止生成劇毒的氰化氫（$	ext{HCN}$）氣體揮發。 - (B) 正確：低溫冷藏。水樣採集後通常必須置入冷藏箱，維持於 $\le 6 ^\circ	ext{C}$（通常為 $4 \pm 2 ^\circ	ext{C}$，且不可結冰）。低溫能降低化學反應的活化能並使微生物酵素活性鈍化，是多數水質項目（如 BOD、COD、氨氮等）採樣後的標準操作。 - (C) 正確：保持黑暗。

Question 46

針對水中化學需氧量的敘述，下列哪些是錯誤的？ (A) 水中氯離子不會產生任何干擾 (B) 主要使用高錳酸鉀作為氧化劑 (C) 利用硫酸銨亞鐵作為滴定溶液 (D) 滴定終點的顏色變化由藍綠色變為紅棕色

Accepted Answer

核心觀念 本題考查水中化學需氧量（COD）的重鉻酸鉀迴流法。此法以過量重鉻酸鉀氧化水樣中的可氧化物質，再以硫酸亞鐵銨滴定反應後剩餘的重鉻酸鉀；氯離子會被氧化而造成正干擾，通常以硫酸汞抑制。使用菲羅啉指示劑時，滴定終點由藍綠色轉為紅棕色。 解題方法 逐項對照 COD 重鉻酸鉀迴流法的四個關鍵步驟：氧化劑、滴定劑、氯離子干擾，以及終點顏色。題目問「哪些是錯誤的」，因此要選出與標準流程不符的敘述。 選項分析 - (A) 水中氯離子不會產生任何干擾：錯誤。 氯離子會被重鉻酸鉀氧化，造成 COD 測值偏高，屬正干擾；可加入硫酸汞予以抑制。 - (B) 主要使用高錳酸鉀作為氧化劑：錯誤。 本題所考的標準重鉻酸鉀迴流法使用重鉻酸鉀作為氧化劑。高錳酸鉀用於其他需氧量測定方法，不能套用到此法。

Question 47

針對水中生化需氧量的敘述，下列哪些是正確的？ (A) 主要是因為生物分解有機物消耗的溶氧 (B) 一般進行$5$天的實驗 (C) 當水樣之原始 BOD 濃度超過$7\,\mathrm{mg/L}$以上就必須進行稀釋 (D) BOD 反應結束後的溶氧最好大於$2\,\mathrm{mg/L}$以上

Accepted Answer

核心觀念 生化需氧量（BOD）是水中可被微生物分解的物質，在一定時間與溫度條件下，經生物氧化所消耗的溶氧量，常用來表示水中可生物分解有機物造成的耗氧程度。常見檢測為五日生化需氧量（$BOD5$）：將水樣適當稀釋後，在 $20^\circ\mathrm{C}$ 避光培養五天，再比較培養前後的溶氧差。 解題方法 逐項核對 BOD 的定義、標準培養時間，以及稀釋與培養後溶氧的判定條件。判斷稀釋與否不能只看原始 BOD 濃度是否超過單一門檻，還要看稀釋後的溶氧消耗與培養末期剩餘溶氧是否落在有效範圍。 選項分析 (A) 正確。 BOD 主要反映微生物分解水中可生物分解有機物時所消耗的溶氧。這是 BOD 的核心定義。 (B) 正確。 一般測定的是 $BOD5$，即在規定條件下培養五天後測量溶氧變化。 (C) 錯誤。 原始 BOD 超過 $7\,\mathrm{mg/L}$ 並不是一律必須稀釋的通用判定標準。是否稀釋，應使培養後仍有足夠剩餘溶氧，且溶氧消耗量符合檢測方法的有效範圍；

Question 48

下列哪些水質測項之單位是以碳酸鈣（$\mathrm{mg/L\ CaCO3}$）的重量濃度來表達？ (A) 鹼度 (B) 酸度 (C) 硬度 (D) 色度

Accepted Answer

核心觀念 本題考水質測項的常用表示單位。鹼度、酸度與硬度都可用「相當於碳酸鈣的重量濃度」表示，單位為 $\mathrm{mg/L\ as\ CaCO3}$；色度則以色度單位（如鉑鈷色度單位）表示，不以碳酸鈣濃度表示。 以碳酸鈣為基準，常用換算關係為： $$ \mathrm{mg/L\ as\ CaCO3} = \mathrm{當量濃度（eq/L）}	imes 50{,}000 $$ 其中碳酸鈣的當量重為 $50\ \mathrm{g/eq}$。 解題方法 判斷各測項是否能以 $\mathrm{mg/L\ as\ CaCO3}$ 表示。鹼度、酸度與硬度都是以中和或當量概念表示的水質特性，常換算成碳酸鈣當量，便於比較與計算；色度是水的光學性質，需依色度標準判定，與碳酸鈣當量無關。 選項分析 - (A) 鹼度：正確。 鹼度表示水中中和酸的能力，常以 $\mathrm{mg/L\ as\ CaCO3}$ 表示。 - (B) 酸度：正確。

Question 49

下列哪些因素會造成水中溶氧上升？ (A) 高程增加 (B) 溫度下降 (C) 氯鹽濃度增加 (D) 水流增快

Accepted Answer

核心觀念 本題考水中溶氧量（DO，dissolved oxygen）與水溫、氣壓、水中溶解鹽分及水流狀況的關係。水中的氧主要來自大氣與水面的氣體交換，以及水生植物的光合作用。氧在水中的溶解度會受溫度、壓力與溶解物質影響；水流則會影響水體與空氣接觸及混合的程度。 解題方法 逐項判斷各因素對氧溶解度或水氣交換的影響： - 水溫下降時，氧在水中的溶解度上升。 - 水中鹽分增加時，氣體溶解度通常下降，稱為鹽析效應。 - 水流加快會增加紊流與水面擾動，促進空氣中的氧進入水中。 - 高程增加會使大氣壓力降低，氧的分壓也降低，因此氧在水中的平衡溶解量下降。 選項分析 - (A) 高程增加：錯誤。 高程越高，大氣壓力越低，氧分壓隨之降低，水中氧的平衡溶解量會減少。 - (B) 溫度下降：正確。

Question 50

當水樣之化學需氧量小於$50\,\mathrm{mg/L}$以下時，如何能夠得到較準確之分析結果？ (A) 降低重鉻酸鉀濃度 (B) 降低硫酸銨亞鐵濃度 (C) 增加重鉻酸鉀濃度 (D) 增加硫酸銨亞鐵濃度

Accepted Answer

核心觀念 本題考查化學需氧量（Chemical Oxygen Demand, COD）之重鉻酸鉀迴流檢測法（依命題當年民國 107 年行政院環境保護署公告之標準檢測方法 NIEA W515 系列，以及 Standard Methods 5220 為準）。 1. COD 測定原理：在強酸（濃硫酸）、高溫迴流及銀離子催化條件下，水樣中可被氧化的有機物質受強氧化劑重鉻酸鉀（$\mathrm{K2Cr2O7}$）氧化。反應完成後，剩餘未反應之重鉻酸鉀以硫酸銨亞鐵（Ferrous Ammonium Sulfate, FAS）標準溶液進行逆滴定（Back Titration），並以鄰-菲囉啉（Ferroin）為指示劑測定終點。 2. 濃度適應性與低濃度限制： - 一般水樣檢測：標準方法通常採用 $0.25\,\mathrm{N}$（或 $0.04167\,\mathrm{M}$）的重鉻酸鉀標準溶液，適用於 $\mathrm{COD} 50\,\mathrm{mg/L}$ 之水樣。 - 低濃度水樣檢測（$\mathrm{COD} < 50\,\mathrm{mg/L}$）：若仍使用高濃度（$0.25\,\mathrm{N}$）重鉻酸鉀，樣品中有機物所消耗的氧化劑僅佔極微小比例，導致水樣滴定體積與空白試驗滴定體積差異極小，滴定管的讀數誤差會被大幅放大。因此法規標準方法明訂，須將重鉻酸鉀標準溶液濃度降低至 $0.025\,\mathrm{N}$，以提高低濃度區間之分析精敏度與準確度。 --- 解題方法 化學需氧量計算公式如下： $$\mathrm{COD}\ (\mathrm{mg/L}) = \frac{(A - B) 	imes N{\mathrm{FAS}} 	imes 8000}{V{	ext{水樣}}}$$ 其中： - $A$：空白試驗消耗之 FAS 體積（$\mathrm{mL}$） - $B$：水樣消化後消耗之 FAS 體積（$\mathrm{mL}$） - $N{\mathrm{FAS}}$：硫酸銨亞鐵標準溶液之當量濃度（$\mathrm{N}$） - $8000$：氧的當量重換算係數（$8\,\mathrm{g/eq} 	imes 1000\,\mathrm{mg/g}$） - $V{	ext{水樣}}$：水樣取樣體積（$\mathrm{mL}$） 當水樣之 $\mathrm{COD} < 50\,\mathrm{mg/L}$ 時，水樣所消耗的氧量極少，若使用常規 $0.25\,\mathrm{N}$ 的重鉻酸鉀溶液： 1. 消化後殘存之重鉻酸鉀量過多，使得水樣消耗的滴定體積 $B$ 與空白試驗體積 $A$ 極為接近，即 $(A - B)$ 的數值過小（通常僅數滴或小於 $0.2\,\mathrm{mL}$）。 2. 在滴定管讀數極限（一般誤差約…

107 自來水評價人員招考評價職位 技術士-化驗類 MOD- 台水評價職位人員 技術士化驗類 (高中(職)分析化學及水質…) 考古題詳解

第 1 題2 分

第 2 題2 分

第 3 題2 分

第 4 題2 分

第 5 題2 分

核心觀念

解題方法

選項分析

第 6 題2 分

第 7 題2 分

核心觀念

解題方法

選項分析

第 8 題2 分

第 9 題2 分

第 10 題2 分

核心觀念

解題方法

選項分析

第 11 題2 分

第 12 題2 分

第 13 題2 分

第 14 題2 分

核心觀念

解題方法

選項分析

第 15 題2 分

核心觀念

解題方法

步驟一：計算各元素在反應前後的氧化數

步驟二：確認氧化劑身分

選項分析

第 16 題2 分

第 17 題2 分

核心觀念

解題方法

選項分析

第 18 題2 分

第 19 題2 分

第 20 題2 分

核心觀念

解題方法

選項分析

第 21 題2 分

第 22 題2 分

第 23 題2 分

第 24 題2 分

第 25 題2 分

核心觀念

解題方法

選項分析

第 26 題2 分

第 27 題2 分

第 28 題2 分

核心觀念

解題方法

選項分析

第 29 題2 分

第 30 題2 分

核心觀念

解題方法

選項分析

第 31 題2 分

第 32 題2 分

第 33 題2 分

核心觀念

解題方法

選項分析

第 34 題2 分

核心觀念

解題方法

選項分析

第 35 題2 分

核心觀念

解題方法

選項分析

第 36 題2 分

第 37 題2 分

第 38 題2 分

107 自來水評價人員招考評價職位技術士-化驗類 MOD- 台水評價職位人員技術士化驗類 (高中(職)分析化學及水質…) 考古題詳解