申論 1某生以一張秤量紙盛取硝酸銀(AgNO,式量:170),秤得總重量為0.271(±0.001)克。他另以一只圓底燒杯量取蒸餾水,溶解所得硝酸銀。根據所述,回答下列問題:㈠若秤量紙的重量為0.101 (± 0.002)克,而硝酸銀的淨重為W (±Δ W)克,則W 與Δ W 的數值各為何?估計之,並詳述計算過程,已知若z = f(x,y),2∂z22∂z22則(Δ z) = ()(Δ x) + ()(Δ y),其中Δ z、Δ x 與Δ y 分別代表z、x∂x∂y與y 的標準偏差(standard deviation)。(5 分)㈡已知上述圓底燒杯底部半徑為2.0 (±0.1)公分,蒸餾水在杯中的深度為50.0 (± 0.1)公分。若燒杯內蒸餾水的體積為V (±Δ V)公升,則V 與Δ V的數值各為何?估計之,並詳述計算過程,假設玻璃杯厚度可忽略不計。(10 分)㈢若所配製出的硝酸銀溶液的體積莫耳濃度為m (±Δ m) mol/L,則m 與Δ m 的數值各為何?估計之,並詳述計算過程,假設硝酸銀完全溶解,且溶液體積無明顯變化。(5 分)
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申論 2下圖為以0.010 M KOH 滴定20.00 mL、0.010 M 某單質子酸(簡稱HA)時所得到的濃度分布圖,其中橫軸為滴定過程中溶液的pH 值,而縱軸-[A-]為所對應的[A]與[HA]的比值的對數函數(log{})。根據所述,回答下[HA]列問題:]/[HA]}-1-{[Alog-5pH㈠在滴定前,該HA 溶液的pH 值為何?估計之,並詳述計算過程。(10 分)[A-]㈡若欲讓該溶液中的恰等於1.0,則須加入多少毫升0.010 M 的[HA]KOH?估計之,並詳述計算過程。(5 分)㈢已知KA 是HA 與KOH 的產物,若欲以1.0 M KA 與1.0 M HCl 配製VKA出pH 6.0 的溶液,則二者體積的比值()應為何?估計其數值,並VHCl詳述計算過程,其中V 與V 分別代表KA 與HCl 的體積。(5 分)KAHCl
申論 3已知Ni(OH)、Mg(OH) 與Ca(OH) 在水中會進行下列解離反應:Ni(OH)(s) ⇌ Ni2+(aq) + 2OH-(aq),K2sp,1Mg(OH)(s) ⇌ Mg2+(aq) + 2OH- (aq),K2sp,2Ca(OH)(s) ⇌ Ca2+(aq) + 2OH-(aq),K2sp,3實驗顯示三者的溶解度(簡稱S,單位:mol/L)會隨水中pH 值增加而降低,如下圖所示,其中縱軸為S 的對數函數值(log(S))。已知K < K < K,sp,1sp,2sp,3根據所述,回答下列問題:)S2(0logpH㈠估計Ca(OH) 在pH 5.0 溶液中的S 值,並詳述計算過程。(10 分)㈡估計Ni(OH) 在pH 13.0 溶液中的S 值,並詳述計算過程。(10 分)㈢現有一固體混合物,內含Ca(OH)、Mg(OH) 與Ni(OH) 各0.10 莫耳,被置於1.00 公升的純水中。若欲藉由pH 值調整與過濾技巧,將三者中的兩個同時從溶液中「完全過濾分離」,則溶液的pH 值應調整至那一範圍才能達到預期目的?並詳述分離邏輯,其中體積變化可忽略不計。已知「完全過濾分離」的定義是被過濾分離者,其在溶液中的殘餘量須小於或至多等於原有量的千分之一。(5 分)㈣承子題㈢,若欲藉由相似方法,繼續將兩個沉澱物予以分離,則應將其置於一公升何種pH 範圍的溶液中,才能達到「完全分離」的目的?並詳述分離邏輯。(5 分)
申論 4以下所列為Ag+與Cu2+離子的還原半反應,其中Eo’ 與Eo’ 為其形式AgCu電位(Formal potential):Ag+ + e- → Ag, Eo’ = 0.80 V vs. NHEAgCu2+ + 2e- → Cu, Eo’ = 0.30 V vs. NHECu已知Ag+與Cu2+離子的還原電位均符合能斯特方程式,根據所述,回答下列問題:㈠若在1.0 公升0.001 M 的AgNO 溶液中加入大量銅粉,則銀離子的最終濃度為多少M?估計其數值,並詳述計算過程,假設溶液體積變化可忽略不計、pH 值並無變化、銅粉僅會與銀離子進行下列反應,不會引起其他反應。(15 分)[Cu2+]2Ag+(aq) + Cu(s) ⇌ 2Ag(s) + Cu2+(aq),K =+2[Ag]㈡實驗顯示:若以一含有1 × 10-4 M 的CuSO 與x M 的Q 的溶液(簡稱溶液T),作為下列電池中陰極半電池的電解液:Ag | AgNO (0.01 M) || 溶液T | Cu該電池的電壓值(簡稱E)會隨x 的數值增加而下降,如下圖所示。cell已知Q 在水中不會進行任何氧化還原反應,僅會與Cu2+離子進行下列反應,其中K 為其平衡常數,y 為Q 的反應係數,估計K 與y 的數值,ff並詳述計算過程。(15 分)Cu2+(aq) + y Q(aq) ⇌ [CuQ]2+(aq)y[CuQ2+]K = yf2+൧ሾሿyCuQV-0.96/cell-0.98E-1.00log(x)/ M