115年 - 115 高等考試_三級_環境檢驗：分析化學#142292

(一)請詳細比較「系統性誤差(Systematic error)」與「隨機性誤差(Random error)」的來源與特性，並說明在實驗室中通常採用那些策略來發掘並 修正系統性誤差？(10 分)

(二)實驗室中欲比較「新開發的螢光光譜法」與「標準原子吸收光譜法」 在測定水樣中微量鋅離子的準確度差異。分析人員抽取了 5 個不同來 源與濃度的真實環境水樣，分別用這兩種方法各測量一次。針對此實 驗設計，請說明為何必須使用「成對 t 檢定(Paired t-test)」而非「獨 立雙樣本 t 檢定」來判斷兩種方法是否有顯著差異？(5 分)並請詳細說明「成對 t 檢定」與「獨立雙樣本 t 檢定」在統計分析上的適用時機 有何根本差異。(10 分)

(一)在分析化學的誤差分類中，上述因為氯離子干擾而導致的「偽陽性」 結果，屬於「系統性誤差」還是「隨機性誤差」？(5 分)若分析人員 針對同一個受氯離子干擾的水樣進行 10 次重複測量並計算平均值， 是否能有效降低此偽陽性造成的偏差？請從電化學干擾的本質說明 理由。(10 分)

(二)環保局將此離子選擇性電極快篩設備分別應用於兩個不同的區域： 「高度集約之農業施肥區(硝酸鹽真實污染比例極高)」與「低農業活動之沿海地區(低度硝酸鹽污染，但地下水具高氯離子背景)」 。假設該設備在設定標準下的偽陽性率為固定的 5%。請從統計學中「貝氏 定理(Bayes' theorem)」或機率的角度解釋，為何在「沿海地區」測得的硝酸根超標(陽性)結果，其實際為偽陽性的機率(即誤判率) ，會遠大於在「農業施肥區」測得的陽性結果？(10 分)

(一) EDTA 本身為一多質子酸(可表示為 H₆Y²⁺) 。在進行錯合滴定時，為何溶液必須加入大量的緩衝溶液以維持在特定的高 pH 值(例如 pH 10)？ (5 分)請從「質子化效應(Protonation effect) 」的角度，說明「條件 形成常數(Conditional formation constant, K_f’)」與絕對形成常數(K_f) 的關係，以及游離分率 α₄ 的意義。(10 分)

(二)滴定水硬度時常使用「羊毛鉻黑 T(Eriochrome Black T, EBT)」作為 金屬離子指示劑。請利用化學平衡反應式，詳細說明 EBT 指示劑在滴定終點時產生顏色變化(由紅色轉為藍色)的作用機制。 (10 分)

 (一)請詳細敘述凱氏定氮法的三個主要步驟：「消化(Digestion)」、「蒸餾 (Distillation) 」與「滴定(Titration)」 ，並寫出每個步驟所對應的關鍵 化學反應方程式。(10 分)

(二)在最後的滴定步驟中，傳統做法是將蒸餾出的氨氣吸收於「已知過量 體積」的標準鹽酸(HCl)中，再以標準氫氧化鈉(NaOH)進行反滴定。而現代改良法則是將氨氣吸收於硼酸(H₃BO₃)溶液中，再以標準 鹽酸直接滴定。請比較這兩種吸收與滴定策略，說明為何「硼酸改良法」能有效降低實驗的系統性誤差並簡化操作？(15 分)