普考申論題
108年
[環境檢驗] 環境化學概要
第 一 題
📖 題組：
自然水中，Fe2+在酸性條件下可被大氣 O2(g)氧化為 Fe3+，反應式及各反應物的標準生成自由能（ΔGf°(298)）如下: 4Fe2+(aq) + 4H+(aq) + O2(g) ⇄ 4Fe3+(aq) + 2H2O ΔGf°(298)（KJ/mole）：-78.87, 0, 0, -4.6, -237.18
自然水中，Fe2+在酸性條件下可被大氣 O2(g)氧化為 Fe3+，反應式及各反應物的標準生成自由能（ΔGf°(298)）如下: 4Fe2+(aq) + 4H+(aq) + O2(g) ⇄ 4Fe3+(aq) + 2H2O ΔGf°(298)（KJ/mole）：-78.87, 0, 0, -4.6, -237.18
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
利用自由能（ΔG°）請計算上述反應的平衡常數K值。已知ΔG° =-RT lnK（10 分）
T=298 K、R=8.314 joule/K mole Fe 原子量：55.85 g/mole
思路引導 VIP
本題旨在考查熱力學與化學平衡的聯繫。
- 計算反應自由能變 (ΔGrxn°)：利用「產物總生成自由能」減去「反應物總生成自由能」。注意係數必須相乘（例如 Fe3+ 要乘 4，H2O 要乘 2）。
小題 (二)
若水溶液與大氣達平衡，水溶液 pH=2，大氣 pO2(g)=0.21 atm，總溶解性的 Fe 濃度為 1.0 mg/L，請計算自然水中 Fe2+及 Fe3+莫爾濃度各為何？（15 分）
思路引導 VIP
這是結合物料平衡 (Mass Balance) 與化學平衡的進階題。
- 建立聯立方程：