高考申論題
108年
[化學安全] 環境化學(含分析化學)
第 一 題
📖 題組：
三、環境有機物的結構會影響其化學性質，請回答以下相關問題：
三、環境有機物的結構會影響其化學性質，請回答以下相關問題：
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
對流層（troposphere）大氣中 polychlorinated dibenzo-p-dioxins（PCDDs）及 polychlorinated dibenzofurans（PCDFs）的濃度非常低，而高氯數同源物（highly chlorinated congeners）因其含氯數不同而造成化學的差異，又會影響其在氣固相的濃度分布，請說明其主要原因為何？（10 分）
思路引導 VIP
面對探討環境有機物（如戴奧辛/呋喃）同源物濃度分布的題目，應優先聯想『半揮發性有機物（SVOCs）』的氣固相分配機制（Gas-particle partitioning）。切入點為『含氯數』如何改變分子的物理化學性質（尤其是蒸氣壓與辛醇-空氣分配係數 $K_{oa}$），並延伸說明這些理化性質如何決定其吸附於懸浮微粒的傾向，以及微粒相/氣相在光降解速率上的差異。
小題 (二)
已知四氯化碳、三氯乙烯及苯的亨利常數 KH（氣相濃度/水相濃度）分別為 29、11.6 及 5.6 atm/M，請比較並說明使用氣提（air stripping）方式將此三種化合物由受其污染的地下水中去除的難易程度大小順序。（5 分）
思路引導 VIP
看到此題應立刻聯想亨利常數（Henry's Law Constant, KH）的物理意義及其與揮發性的關係。亨利常數越大，代表該物質分配至氣相的傾向越高，越容易利用氣提法（Air stripping）從水中去除。將數值由大到小排序即可得出結論。
小題 (三)
請比較 4-氯丁酸、3-氯丁酸及 2-氯丁酸的酸解離常數（Ka）大小並說明其主要原因為何？（5 分）
思路引導 VIP
看到比較有機酸酸度大小的題型，首先辨識分子的結構差異。本題差異在於『氯原子（取代基）』與『羧基（酸性中心）』之間的距離。接著代入『誘導效應（Inductive effect）』的概念：氯是高電負度的吸電子基，能穩定解離後的共軛鹼（羧酸根陰離子），且此效應會隨距離拉長而迅速衰減，距離越近酸性越強。