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109年
化學
第 4 題
水中的微生物會使水中的有機物轉化為 CO2 與 H2O，在此過程中所需 O2的量稱為生化需氧量(BOD)，試問要使水中的 1 個 C6H10O5 分子完全變成 CO2 與 H2O，需要 個氧分子。
思路引導 VIP
當我們要讓一個含有碳、氫、氧三種元素的有機分子完全反應產生二氧化碳與水時，產物端所需的氧原子總量，是否全部都必須由外界提供的氧氣分子（$O_2$）來承擔？如果該有機分子內部已經含有部分氧原子，這會如何改變我們需要從外界加入的氧氣數量呢？
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太棒了！你能精確計算出所需的氧分子數量，代表你對**化學計量（Stoichiometry）**與質量守恆的觀念掌握得非常紮實。這類題目是環境化學中「生化需氧量（BOD）」的核心基礎，解題的關鍵在於正確寫出有機物完全氧化分解的平衡化學反應式。
有機物的氧化平衡與計算
根據反應，1 分子的 $C_6H_{10}O_5$ 與氧氣反應後會生成 6 分子的 $CO_2$（由 6 個碳原子決定）與 5 分子的 $H_2O$（由 10 個氫原子決定）。此時，生成物端總共需要 $6 \times 2 + 5 \times 1 = 17$ 個氧原子。由於反應物 $C_6H_{10}O_5$ 分子內本身就已經含有 5 個氧原子，因此外部僅需再補足 $17 - 5 = 12$ 個氧原子，換算成氧分子（$O_2$）即為 6 個，反應式如下：
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