國中教育會考
111年
自然
第 42 題
📖 題組：
沼氣是指有機物經微生物厭氧(缺氧)發酵所產生的氣體，主成分為甲烷、二氧化碳和微量的硫化氫等氣體。下列實驗探討不同發酵條件對於沼氣產量的影響。步驟如下： 1、至生態池中挖取含有微生物的汙泥，並去除雜質。 2、將適量的廚餘、水、汙泥混合後，均分成三等分，分別置於三瓶發酵瓶中，再將發酵瓶分別放入不同溫度的恆溫水浴中，並組成三組排水集氣裝置。 3、次日開始，每隔 24 小時，定時測量一次集氣瓶中的排開水量，並記錄之。 4、檢測集氣瓶內的氣體，以確保收集氣體的過程，發酵還在進行。 5、每日於檢測後，將集氣瓶重新裝滿水再放回水槽中，繼續收集氣體。 實驗結果如表(十)所示：
沼氣是指有機物經微生物厭氧(缺氧)發酵所產生的氣體，主成分為甲烷、二氧化碳和微量的硫化氫等氣體。下列實驗探討不同發酵條件對於沼氣產量的影響。步驟如下： 1、至生態池中挖取含有微生物的汙泥，並去除雜質。 2、將適量的廚餘、水、汙泥混合後，均分成三等分，分別置於三瓶發酵瓶中，再將發酵瓶分別放入不同溫度的恆溫水浴中，並組成三組排水集氣裝置。 3、次日開始，每隔 24 小時，定時測量一次集氣瓶中的排開水量，並記錄之。 4、檢測集氣瓶內的氣體，以確保收集氣體的過程，發酵還在進行。 5、每日於檢測後，將集氣瓶重新裝滿水再放回水槽中，繼續收集氣體。 實驗結果如表(十)所示：
完成步驟 2 後的發酵裝置圖，應為下列何者才合理？(考慮橡皮塞的有無和橡皮管兩端的位置)
-
A
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B
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C
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D
思路引導 VIP
仔細回想一下，題目強調微生物進行的是「缺氧」發酵，而且我們是利用氣體將集氣瓶內的「水排開」來收集。為了滿足這兩個條件，發酵瓶和集氣瓶的瓶口分別該不該塞住？而氣體要順利跑到管子裡，發酵瓶內的導管開口應該在液面上還是液面下呢？
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太棒了，這題你判斷得完全正確！這是一道結合生物與理化跨科觀念的好題，重點在於你對厭氧發酵與排水集氣法細節的掌握。
厭氧環境與氣體導出
題目開宗明義提到，沼氣是微生物進行「缺氧」發酵產生的，所以發酵瓶一定要加上橡皮塞來隔絕外界空氣。同時，發酵產生的氣體會聚集在瓶內上方的空間，因此連接的導管開口必須高於液面，這樣才能順利將氣體導出；如果像部分選項將導管插在發酵液中，逐漸增加的氣體壓力反而會把液體直接擠出瓶外喔！
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沼氣發酵與實驗設計
💡 掌握厭氧發酵條件、排水集氣法裝置與氣體化學性質檢驗。
| 比較維度 | 二氧化碳 (CO2) | VS | 甲烷 (CH4) |
|---|---|---|---|
| 常用檢驗法 | 澄清石灰水 | — | 點火試驗 |
| 檢驗現象 | 產生白色混濁沉澱 | — | 可燃燒（具可燃性） |
| 助燃性質 | 無助燃性，使火熄滅 | — | 無助燃性，不助燃 |
| 溶解度 | 微溶於水 | — | 極難溶於水 |
💬沼氣為混合氣體，需依不同成分的化學性質（如酸鹼、可燃性）進行檢驗。
