地特四等申論題
107年
[環境檢驗] 環境化學概要
第 二 題
📖 題組：
某 50 mL 廢水水樣的異丙醇（IPA）（C3H8O）濃度為 60.0 mg /L，請回答下列問題（原子量：H = 1；O = 16；C = 12；K = 39；Cr = 52）：
某 50 mL 廢水水樣的異丙醇（IPA）（C3H8O）濃度為 60.0 mg /L，請回答下列問題（原子量：H = 1；O = 16；C = 12；K = 39；Cr = 52）：
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (二)
若利用 O2 將水樣的異丙醇完全氧化為 CO2 及 H2O，請寫出及平衡其化學反應式並計算其理論化學需氧量（COD）（mg/L as O2）。（10 分）
思路引導 VIP
面對理論化學需氧量（ThCOD）計算題，首先必須根據質量守恆定律寫出正確且平衡的完全氧化化學反應式。接著，計算出反應物（異丙醇）與氧化劑（氧氣）的分子量，透過莫耳數的化學計量關係求得質量比，最後將題目給定的污染物濃度直接乘上質量比即可求得 COD 濃度（需注意：題目提供的水樣體積 50 mL 屬於干擾資訊，並不影響最終的濃度計算結果）。
小題 (一)
添加 K2Cr2O7 將水樣的異丙醇完全氧化為 CO2 及 H2O 的反應式如下，請平衡此反應式並計算 K2Cr2O7 的最小添加量（mg）。（10 分）
C3H8O + K2Cr2O7 + H+ ↔ Cr3+ + CO2 + H2O + K+（未平衡）
C3H8O + K2Cr2O7 + H+ ↔ Cr3+ + CO2 + H2O + K+（未平衡）
思路引導 VIP
面對這類化學需氧量（COD）的基礎計算題，應先利用氧化還原半反應法確實平衡化學方程式，以求得反應物間的莫耳數比例。接著利用「濃度×體積」求出目標物的實際質量，再透過分子量及化學計量比例轉換，即可精確求得所需氧化劑的添加量。
小題 (三)
請計算該水樣異丙醇的理論總有機碳（TOC）濃度（mg/L as C）。（10 分）
思路引導 VIP
考生看到此題應先釐清「總有機碳（TOC）」的定義，即計算目標化合物中僅「碳」元素的質量濃度。解題關鍵在於先求出異丙醇（C3H8O）的分子量與其中碳的質量佔比，再將原濃度直接乘上該比例即可，特別注意題目給的「50 mL 廢水水樣」為多餘的干擾資訊，因計算目標為濃度而非總質量，故無需代入。
理論化學需氧量計算
💡 依據化學平衡式，以化學計量求算有機物完全氧化之需氧量。
🔗 ThCOD 計算四部曲
- 1 反應平衡 — 寫出氧化反應式並平衡 C、H、O 原子數
- 2 分子量計算 — 求出有機物 (60) 與氧氣 (32) 的分子量
- 3 求質量比 — 計算消耗氧氣總重與有機物總重之比例
- 4 濃度換算 — 以有機物初始濃度乘以質量比求得結果
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🔄 延伸學習：延伸學習：COD/BOD 比值可用於判斷廢水的生物可分解性。
