2007實作試題解答

化學

: 藝術, 科學, 有趣

實作試題

解答與評分

2007 年七月十八日

問題一. 利用離子交換管柱層析法分離胺基酸

1.1a 每分離一個成份峰(peak)可得到 3 分，而且在這些成分峰(peak)之間至少 要有兩個很清楚的空白區(blank)。 最高得 9 分。 1.1b 沒有評分。 1.1c 每一個正確的選擇可得到 1 分。 這些混合物應該存在於，所有被認定 是＂2＂和＂3＂的部分，並且應該都是含有胺基酸的；而被認定是＂1＂的 部分，則其可能是有或可能沒有混合物的存在。 最高得 3 分。 1.2-1.3 一種胺基酸的含量= l M V n A _W ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ε λ Aλ是從樣品光譜計算出來之吸光度(absorbance)；l 是光學長度(optical

length)(1.0 公分)；n 是稀釋係數(dilution factor)，被定義為分析溶液(0.1mL) 與樣品在光度計樣品槽(cuvette)中之體積整數比；V 是對應成分峰

(corresponding peak)，每部分所有溶液的體積；Mw 是胺基酸的莫耳質量(molar mass)。 標示出正確的分子式得 3 分； 標示出正確測量後的光學密度(optical densities)(每次測量得 1 分)共得 3 分； 每當有一次錯誤扣 1 分。 藉由下列的圖表，可確定出胺基酸的含量(數值是由學生紀錄的體積和光譜圖顯 示的吸收值之計算出來的結果)。 max m_acc min m_acc max m_exp min m_exp P_max % mass determined Mar k s

評分：

m < min macc 或 m > max macc 0 分 min macc < m < min mexp

) min (min ) min ( exp max acc acc m m m m P − − 分

min mexp < m < max macc Pmax分

胺基 酸 Min macc/mexact ·100% Min mexp/mexact ·100% Max mexp/mexact ·100% Max macc/mexact ·100% Pmax Cys 70% 85% 110% 115% 22 His 60% 85% 110% 115% 22 Arg 25% 45% 65% 85% 22 最高得 72 分。

1.4 反應中會形成二硫化物(disulfide)和 2-thio-5-nitrobenzoic acid。

S S NO₂ NO₂ O O -O O -S -NO₂ O O -S NO₂ S O O -O O -N H₃ + O -O NH₃+ SH OH --H₂O + + (II) (I)

在偏鹼性(alkaline)的環境下， thiol group (II)會被分離開來， thiophenolate-陰離子將會形成。從這個化合物將可得之共振結構。 S N+ COO -O -O -S -N+ COO -O -O S N+ O O -O -O

-非對稱 disulfide (I)的電子結構與最初的 Ellmann 試劑並無太大的不同。因此 得到一結論，此化合物的顏色變化是因為 thiophenolate-陰離子(一含有 C=S 鍵 的形式)造成。 畫出三個正確的離子結構，其中一個必須包含 C=S 鍵的形式，得 2 分； 畫出三個其他不包含 C=S 鍵的結構得 1 分； 未畫出三個結構，但其中一結構必有C=S 鍵的形式才得 1 分。 最高得 2 分。

問題二. 測定研磨劑中碳酸根和磷酸氫根的含量

2.1a,2.2,2.3 最終體積值V1,f， V2,f，and V3,f，(依照紀錄在答案紙上)被評分的 依據是根據下列的系統： ΔV = |Vreported – Vtrue|, Vreported或者V1,f， V2,f，和V3,f，Vtrue是相對主要的值。 ΔV 的值 得分 ΔV≤ΔVexpected 25 ΔV≥ΔVacceptable 0 ΔVexpected≤ΔV≤ΔVacceptable ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ Δ − Δ Δ − Δ × ected acceptable acceptable V V V V exp 25 ΔVexpected和ΔVacceptable (mL)的值列於下表中： ΔV, mL 預期的 可接受的 V1,f 0.10 0.25 V2,f 0.15 0.40 V3,f 0.15 0.40 每次滴定(titration)最高得 25 分。 2.1b NaOH 的濃度計算： 學生的實驗 c(NaOH) = ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( NaOH V flask V aliquot V HCl V HCl c × × × = ) ( ) ( 0 . 100 ) ( 00 . 10 ) ( 00 . 10 ) / ( 214 . 1 , 1 mL V mL mL mL L mol f × × × = = с(NaOH) = __________ mol/L 2.4 CO32-的質量計算：

學生的實驗 m(CO32-) (g) = M(CO32-)×1/2× ) ( ) ( ) ( ) ( _{1, 3,} aliquot V flask V V V NaOH c × _f − _f × = =60.01 (g/mol)×1/2× 0.001( / ) ) ( 00 . 10 ) ( 0 . 100 ) ( ) ( ) / ( ) ( _{1, 3,} mL L mL mL mL V V L mol NaOH c _{f f} × × − × = = m(CO32-) = __________ g 2.5 HPO42-的質量計算： 學生的實驗 m(HPO42-) (g) = = M(HPO42-_)× ) ( ) ( ) ( ) ( _{3, 2,} aliquot V flask V V V NaOH c × _f − _f × = = 95.98 (g/mol)× 0.001( / ) ) ( 00 . 10 ) ( 0 . 100 ) ( ) ( ) / ( ) ( _{3, 2,} mL L mL mL mL V V L mol NaOH c _{f f} × × − × = = m(HPO42-) = __________ g 2.1b,2.4,2.5 評分標準： 1)用正確的方法，計算所有學生的數值結果，來比較每一個學生的答案(包含有 效數字的數目)。 2)確認學生的計算過程。 每一個數值的完整計算結果最多可得 5 分。 在計算過程或數值紀錄錯誤的評比： 錯誤的種類 扣分(每一個值的計算 結果) 1 錯誤的計算方法 -5 2 錯誤的稀釋係數 -1 3 弄混測量單位 -1 4 錯誤的化學計量(stoichiometric)(等質) -1

(equivalency) 關係 5 在計算c(NaOH)時，有效數字超過或低於 4 位 -0.5* 6 在計算m(CO32-) 和 m(HPO42-)時，有效數字超過 4 位，或是低於 3 位 -0.5* 7 捨位錯誤(rounding error)會影響最後結果第一位 和第二位有效數字 -0.5** 8 每個算錯處和失誤處 每個錯誤-0.2 * 只有在最後答案的有效數字會納入評比。 ** 如果當計算c(NaOH)的錯誤發生是來自於起出計算過程有效位數的錯誤，則不 重複扣分。 2.6a Ca2+ + H2PO4- → CaHPO4 + H+ 或 3Ca2+ + 2HPO42- → Ca3(PO4)2 + 2H+ 在這些過程中，自由質子(free protons)會影響到最後滴定的結果。 如果答案紙上至少有一個正確的反應方程式，則可得 1 分；如有有不正確的方程 式則不扣分。 2.6b 錯誤 過失 CO3 2-content HPO4 2-content 低於 pH 4.5 時(第一個滴定終點，V2)，H2CO3未被滴定。 當 pH 介於 4.5 到 10 之間(第二個滴定終點，V3)時，H2CO3 被滴定。 因此，V3增加；但 V1和 V2不改變。 - + C2O4 是很弱的酸，所以不影響。 0 0 V1的增加和 c(NaOH)成比例的遞減；V2和 V3不影響[因為 c(NaOH)V1和初始 HCl 標準量是相等的，所以仍保持不 變]。 - - 樣品的損失造成 V2和 V3成比例的減少，因此 V3-V2；但 V1不影響。 + - V2,和 V1增加，但 V3不改變。 0 - V3增加，V1和 V2不改變。 - +