國中教育會考
111年
自然
第 44 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：
依據實驗內容與結果，可以判斷出下列何者？
- A 厭氧發酵溫度越高，微生物的活性反而會降低
- B 此厭氧發酵所產生的氣體，都屬於易溶於水的氣體
- C 三種溫度所產生的沼氣，甲烷的體積百分比都在 20% 左右
- D 表中排開水量數值越大，可表示當天該條件下的發酵速率越快
思路引導 VIP
在實驗中，我們每隔 $24$ 小時記錄一次排開的水量，這代表了氣體產生的多寡。想一想，如果我們想比較在不同溫度或天數下，微生物反應的「快慢」程度，這個排開的水量數值能提供我們什麼樣的線索呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
嗯...運氣不錯，打開寶箱發現不是寶箱怪，而是正確答案呢。雖然對我來說，這五天的數據紀錄不過是眨眼間的事，但你能準確捕捉到其中的意義，值得稱讚。 這道題目考驗的是對實驗設計的理解。沼氣中的主成分甲烷 $CH_4$ 難溶於水，所以我們用「排水集氣法」來收集。在固定的 24 小時（對人類來說似乎很長的一段時間）內，集氣瓶中排開的水量越多，代表產生的氣體體積越大，這直觀地反應了當時微生物分解有機物的發酵速率。至於其他的選項，我們無法從排開水量推測氣體比例 (C)，且若氣體易溶於水 (B) 就無法使用此法了。看到 $34^{\circ}C$ 在第二天的驚人產量，就知道溫度越高活性反而降低 (A) 的說法是不成立的。 既然答對了，就繼續前進吧。雖然這只是一小步，但也是通往真理的過程。