第 四 題

看到這題，首先要聯想到「介質」的不同（水質 vs. 大氣）。水質的 ppm 是基於質量/體積比（假設水密度為 1 kg/L，即 mg/L）；而氣體的 ppm 預設為體積/體積比（ppmv，即 mL/m³），兩者的物理意義、因次與濃度換算公式截然不同。

本題測驗水化學中的氧化還原平衡（pE 系統）。解題時應先將標準還原電位（E0）轉換為標準電子活度（pE0），再代入 Nernst 方程式求出特定 pE 條件下氧化態與還原態的濃度比值，最後利用質量平衡條件（總銅濃度）解出各自的精確濃度。

遇到氧化還原電位與環境因子（如pH）關係的題目，首要寫出主導反應的化學式，並代入能斯特方程式（Nernst Equation）。透過分析方程式中的氫離子濃度 [H+] 對整體電位 (E) 的數學關係，即可準確推導出 pH 值變化對氧化還原電位的具體影響趨勢與數值。

看到表面水體的氧化還原狀態，應先想到系統電位 (E) 或電子活度 (pe) 由大氣中的氧氣與水質 pH 值共同決定。利用 Nernst 方程式計算出氧氣半反應的系統電位後，再將此電位代入銅離子的半反應，即可求出 [Cu2+]/[Cu+] 的濃度比例，最後結合質量平衡解出各別濃度。