第 四 題

面對緩衝溶液題型，首先辨識其為「弱酸/弱鹼及其共軛鹽類」的組合。計算題需運用 Henderson-Hasselbalch 方程式，注意加入強酸/強鹼後共軛酸鹼對的莫耳數變化（強酸耗鹼生酸）；論述題則應緊扣「勒沙特列原理」解釋機制，並連結環境工程中如厭氧消化、硝化作用等對環境酸鹼度極為敏感的生物處理程序。

1. 辨識關鍵點：題目要求在 [CO2] = [CO32-] 的條件下求 pH。這涉及碳酸平衡系統的兩級解離。
2. 建立公式：利用兩個平衡常數 Ka1 與 Ka2 的乘積，可以消去中間項 [HCO3-]，直接建立 [CO2] 與 [CO32-] 的關係。

1. 定義轉換：首先將「鹼度 100 mg/L as CaCO3」轉換為 eq/L 或 M。100 mg/L as CaCO3 = 2 meq/L = 0.002 eq/L。
2. 列出鹼度公式：Alkalinity = [HCO3-] + 2[CO32-] + [OH-] - [H+]。在 pH 7 時，[OH-] 與 [H+] 極小可忽略，且 pH 7 遠小於 pKa2 (10.33)，故 [CO32-] 亦可忽略。因此 Alk ≈ [HCO3-]。

1. 掌握守恆量：題目強調「鹼度維持不變」（光合作用消耗 CO2 不影響電荷平衡/鹼度，但會使 pH 上升）。鹼度仍為 2 x 10^-3 eq/L。
2. 重估物種分布：在 pH 10.00 下，[H+] = 10^-10，[OH-] = 10^-4。此時 [CO32-] 不可忽略。