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地特三等申論題 108年 [環保行政] 空氣污染與噪音防制

第 一 題

📖 題組:
「ppm」經常被使用於表達空氣污染物濃度。從數字觀點,「ppm」代表什麼?(5 分) (二)每莫耳二氧化碳重量是多少公克?(5 分) (三)每立方公尺二氧化碳在零下 25℃及 0.50 大氣壓下,相當於多少莫耳?(5 分) (四)在零下 25℃、大氣壓力為 0.50 atm 的高山上,空氣的 CO2氣體含量為 400 ppm(體積比),試計算其相當於多少 μg/m3 空氣?(10 分) [假設:所有氣體為理想氣體。C 原子量 12、N 原子量 14、O 原子量 16]
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

「ppm」經常被使用於表達空氣污染物濃度。從數字觀點,「ppm」代表什麼?(5 分)

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看到「ppm」需聯想其原文「parts per million」,並緊扣題目要求的「數字觀點」來回答。答題時應點出「百萬分之一」的數學意義,並補充環境工程實務上代表的「體積比(ppmv)」以展現專業度。

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「ppm」(parts per million)從數字觀點代表「百萬分之一」($10^{-6}$ 或 $\frac{1}{1,000,000}$)。 實務應用在空氣污染防制中,通常指「體積濃度比」(ppmv,parts per million by volume),代表每一百萬單位體積的空氣中,含有多少單位體積的氣狀污染物(如:$1 \text{ cm}^3$ 污染物 / $1 \text{ m}^3$ 空氣,或 $1 \mu\text{L}$ 污染物 / $1 \text{ L}$ 空氣)。

小題 (二)

每莫耳二氧化碳重量是多少公克?(5 分)

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本題旨在測驗基礎化學觀念中的莫耳質量計算。解題時直接列出二氧化碳的化學式(CO2),並將題目提供的原子量(C=12, O=16)代入相加,即可求得一莫耳物質的公克數。

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【解題關鍵】分子量的數值即等於該物質一莫耳的質量(公克)。 【解答】 已知:二氧化碳化學式為 CO2,碳(C)原子量為 12,氧(O)原子量為 16。

小題 (三)

每立方公尺二氧化碳在零下 25℃及 0.50 大氣壓下,相當於多少莫耳?(5 分)

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看到給定壓力、溫度與體積求莫耳數,應立即聯想「理想氣體方程式 (PV = nRT)」。解題關鍵在於參數單位的正確轉換:將攝氏溫度轉為絕對溫度 (K)、立方公尺轉為公升 (L),並選用對應的理想氣體常數 R = 0.082 L·atm/(mol·K)。

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【解題關鍵】利用理想氣體方程式 PV = nRT 進行莫耳數推算,並注意溫度與體積單位的正確轉換。 【解答】 計算:

小題 (四)

在零下 25℃、大氣壓力為 0.50 atm 的高山上,空氣的 CO2氣體含量為 400 ppm(體積比),試計算其相當於多少 μg/m3 空氣?(10 分)

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看到氣體濃度單位換算(ppm 轉 μg/m3)且非標準溫壓時,應立即想到利用「理想氣體方程式(PV=nRT)」。解題時先抓出每立方公尺空氣中污染物的實際體積,算出該溫壓下的莫耳數後,再乘上分子量轉換為要求的質量單位(微克)即可得解。

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【解題關鍵】利用理想氣體方程式求得特定溫壓下的氣體莫耳數,再代入單位換算關係將體積濃度(ppm)轉換為質量濃度(μg/m3)。 【解答】 計算:

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