普考申論題
105年
[環境檢驗] 環境化學概要
第 三 題
📖 題組：
土壤中腐植酸（humic acid）的分子式經元素分析得到 C308H335O90N5，請回答下列問題：
土壤中腐植酸（humic acid）的分子式經元素分析得到 C308H335O90N5，請回答下列問題：
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (三)
黃酸（fulvic acid）的平均氧含量為 45.1%，請藉由氧含量的差異，說明腐植酸與黃酸在結構上及對重金屬吸附能力的差異。（5 分）
思路引導 VIP
先計算腐植酸的氧質量百分比（利用元素原子量與分子式），將其與黃酸的 45.1% 進行比較。接著將「氧含量高」與「含氧官能基（如羧基、酚羥基）豐富」作化學結構上的連結，進而推導出官能基多寡對於重金屬陽離子錯合與吸附能力的直接影響。
小題 (一)
腐植酸有許多官能基，造成腐植酸可溶於鹼性溶液中的官能基為何？（5 分）
思路引導 VIP
看到「溶於鹼性溶液」，應立刻聯想到酸鹼中和反應，代表腐植酸結構中含有「弱酸性」官能基。接著回憶腐植酸的化學結構特徵，主要貢獻酸性及水溶性的氧含官能基為「羧基」與「酚羥基」。
小題 (二)
請計算腐植酸化學結構式中 C、H、N 及 O 的比例。（5 分）
思路引導 VIP
看到化學式求元素比例，首先應明確區分「原子數（莫耳數）比例」與「質量（重量）百分比」。本題可直接由化學式下標求出原子莫耳數比，並將最小數值（N=5）化為1得到簡明比例；為求答案嚴謹度與確保拿滿分數，建議一併計算並列出質量百分比，展現完整的化學計算能力。
腐植質特性比較
💡 氧含量反映官能基密度，決定腐植質對重金屬的螯合吸附量。
| 比較維度 | 黃酸 (Fulvic acid) | VS | 腐植酸 (Humic acid) |
|---|---|---|---|
| 氧含量 (O%) | 較高 (約 45%) | — | 較低 (約 26-30%) |
| 官能基密度 | 密度高 (多羧基、酚羥基) | — | 密度低 (芳香基比例高) |
| 吸附結合位點 | 單位質量位點多 | — | 單位質量位點少 |
| 重金屬吸附力 | 較強，且增加流動性 | — | 較弱 |
💬黃酸因高氧含量與高官能基密度，對重金屬的螯合能力優於腐植酸。
