高考申論題
106年
[環境工程] 環境化學與環境微生物學
第 一 題
📖 題組：
二、火力電廠使用的煤炭經元素分析，發現含有 0.5%的硫（S）含量，6%的氫（H）含量，15%的氧（O）含量及 78%的碳（C）含量，其餘為雜質。今火力電廠每天燃燒 10 噸的煤炭，請問： (一)火力電廠每天產生多少重量的 CO2(g)及 SO2(g)？（10 分） (二)SO2(g)經大氣擴散後移動至下風處的城市，造成該城市雨水的 pH 值降低。經分析檢測後，發現該城市雨水的 pH 為 4.0，請由下列反應式計算雨水中 SO2(g)的濃度。（10 分） SO2 + H2O H2SO3 KH = 1.0 H2SO3 H+ + HSO3- Ka = 1.7 × 10-2 註：原子量（g/mole）：H = 1; C = 12; O = 16; S = 32
二、火力電廠使用的煤炭經元素分析，發現含有 0.5%的硫（S）含量，6%的氫（H）含量，15%的氧（O）含量及 78%的碳（C）含量，其餘為雜質。今火力電廠每天燃燒 10 噸的煤炭，請問： (一)火力電廠每天產生多少重量的 CO2(g)及 SO2(g)？（10 分） (二)SO2(g)經大氣擴散後移動至下風處的城市，造成該城市雨水的 pH 值降低。經分析檢測後，發現該城市雨水的 pH 為 4.0，請由下列反應式計算雨水中 SO2(g)的濃度。（10 分） SO2 + H2O H2SO3 KH = 1.0 H2SO3 H+ + HSO3- Ka = 1.7 × 10-2 註：原子量（g/mole）：H = 1; C = 12; O = 16; S = 32
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
火力電廠每天產生多少重量的 CO2(g)及 SO2(g)？
思路引導 VIP
這是一道標準的質量守恆與化學計量考題。考生首先應計算出每日消耗的煤炭中碳（C）與硫（S）的實際總質量，接著列出完全燃燒化學反應式，利用元素與生成物的分子量比例（C:CO2=12:44，S:SO2=32:64）進行莫耳數換算，即可求得氣體排放重量。
小題 (二)
SO2(g)經大氣擴散後移動至下風處的城市，造成該城市雨水的 pH 值降低。經分析檢測後，發現該城市雨水的 pH 為 4.0，請由下列反應式計算雨水中 SO2(g)的濃度。
思路引導 VIP
考生看到此題應立刻聯想到「氣液平衡（亨利定律）」與「弱酸解離平衡」的綜合計算。首先由 pH 值反推 [H+]，利用電荷平衡假設求出 [HSO3-]，再代入 Ka 算出未解離的 [H2SO3] 濃度；最後透過 KH 求出與之平衡的大氣 SO2(g) 分壓。考量題目「雨水中 SO2(g) 的濃度」表述可能含糊，答題時應同時列出水中溶解態濃度與氣相分壓以確保萬無一失。