高考申論題
107年
[環境工程] 環境化學與環境微生物學
第 二 題
📖 題組：
取 200 mL 的湖水，利用 0.02 N 硫酸（H2SO4）進行滴定，所得滴定曲線如圖所示，請回答下列問題： (一)請說明湖水最初的 pH 值為 10.5 的原因為何？（5 分） (二)請由滴定曲線計算水中的酚酞鹼度與總鹼度。（10 分） (三)請問水中氫氧根（OH-）、碳酸根（CO3 2-）及碳酸氫根（HCO3 -）的濃度分別為何？（10 分）
取 200 mL 的湖水，利用 0.02 N 硫酸（H2SO4）進行滴定，所得滴定曲線如圖所示，請回答下列問題： (一)請說明湖水最初的 pH 值為 10.5 的原因為何？（5 分） (二)請由滴定曲線計算水中的酚酞鹼度與總鹼度。（10 分） (三)請問水中氫氧根（OH-）、碳酸根（CO3 2-）及碳酸氫根（HCO3 -）的濃度分別為何？（10 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (二)
請由滴定曲線計算水中的酚酞鹼度與總鹼度。（10 分）
思路引導 VIP
面對滴定曲線題型，首要目標是找出「酚酞鹼度」與「總鹼度」的理論滴定終點（分別為 pH 8.3 與 pH 4.5）。由於圖中僅提供離散的數據點，必須運用「線性內插法」精確估算對應的酸液消耗體積，最後代入標準鹼度計算公式（換算為 CaCO3 當量）求得解答。
小題 (一)
請說明湖水最初的 pH 值為 10.5 的原因為何？（5 分）
思路引導 VIP
看到天然水體（如湖水）pH 值異常偏高（如大於 9），首先應聯想到環境微生物或藻類的光合作用。切入點應結合「生物代謝機制（光合作用消耗二氧化碳）」與「水化學（碳酸系統平衡位移）」，說明游離 CO2 下降如何導致 H+ 減少與 OH- 增加，進而使 pH 值升高。
小題 (三)
請問水中氫氧根（OH-）、碳酸根（CO3 2-）及碳酸氫根（HCO3 -）的濃度分別為何？（10 分）
思路引導 VIP
- 看到初始 pH 高達 10.5，首要反應是水中存在不可忽略的氫氧根 (OH⁻)，必須直接由 pH 值推算其濃度，切勿直接套用簡化版的「五種鹼度判斷表」（該表假設 OH⁻ 與 HCO3⁻ 不共存）。
- 從滴定曲線仔細內插尋找酚酞終點 (pH 8.3) 與總鹼度終點 (pH 4.5) 的滴定體積，計算出 PA 與 TA。
水質鹼度滴定計算
💡 掌握鹼度滴定終點 pH 值，運用線性內插法求得體積並精確計算。
🔗 鹼度定量分析流程
- 1 定終點 — 定位曲線中 pH 8.3 (PA) 與 pH 4.5 (TA) 的位置
- 2 內插法 — 利用前後數據點比例，求出精確的酸滴定體積 V
- 3 公式換算 — 代入 (V*N*50000)/Vsample 導出 CaCO3 濃度
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🔄 延伸學習：延伸學習：判斷 P 與 T 關係以得知 OH-、CO3 2-、HCO3- 之分率。
