地特三等申論題
108年
[環境工程] 環境化學與環境微生物學
第 三 題
三、分析湖泊底泥中的水樣，該水樣的 pH = 7.0 且系統達平衡，分析該水樣顯示：[SO42-] = 2.00×10-5 M，又 H2S(g)的分壓為 0.100 atm，該水樣又同時存在 CO2與 CH4，請計算該底泥中的 CO2/CH4的分壓比為何？（10 分）
已知條件：
1/8 SO42-(aq) + 5/4 H+ + e- → 1/8 H2S(g) + 1/2 H2O pE0 = -3.50
1/8 CO2(g) + H+ + e- → 1/8 CH4(g) + 1/4 H2O pE0 = -4.13
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
看到此題，首先應聯想到「同一系統達平衡時，各氧化還原半反應的 pE 值必然相等」。解題步驟為：先利用已知濃度的硫酸鹽/硫化氫系統及 Nernst 方程式計算出底泥的 pE 值，再將此 pE 值代入二氧化碳/甲烷半反應中，即可反推求出 CO2 與 CH4 的分壓比。此外，需具備敏銳的環境化學直覺：題目給定的 pE0 值（-3.50 與 -4.13）實為文獻中的 pE0_w（pH=7 下的標準），答題時宜兼顧「字面公式嚴格代入」與「學理原意」的雙軌探討，以展現專業度。
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【解題關鍵】利用 Nernst 方程式計算環境的 pE 值，並依據同一熱力學平衡系統中各氧化還原半反應 pE 值必相等的原理進行聯立求解。 【解答】 計算：
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