高中學測
111年
自然
第 55 題
📖 題組：
55-57題為題組 含有Cr（VI）的化合物，如鉻酸根離子（$CrO_4^{2-}$），簡稱六價鉻。生活用品的製程中常產生六價鉻，成為影響水源的污染物...受到海綿的多孔結構可以吸水的啟發，科學家以具有多孔結構的有機金屬骨架（簡稱MOF），吸附水中的六價鉻。MOF材料除了能移除水中六價鉻外，亦可在酸性水溶液中，經照光將六價鉻轉變成毒性較低的三價鉻（Cr（III））化合物，並將材料再生使用。
55-57題為題組 含有Cr（VI）的化合物，如鉻酸根離子（$CrO_4^{2-}$），簡稱六價鉻。生活用品的製程中常產生六價鉻，成為影響水源的污染物...受到海綿的多孔結構可以吸水的啟發，科學家以具有多孔結構的有機金屬骨架（簡稱MOF），吸附水中的六價鉻。MOF材料除了能移除水中六價鉻外，亦可在酸性水溶液中，經照光將六價鉻轉變成毒性較低的三價鉻（Cr（III））化合物，並將材料再生使用。
將相同重量的 MOF 材料，放入兩杯體積相同但六價鉻濃度不同的水溶液，靜置 30 分鐘後，測量水中六價鉻濃度，其結果顯示於圖 24。下列敘述，哪些正確？（應選 3 項）
- A MOF材料在溶液一與溶液二中，對六價鉻的移除率均高於70%
- B MOF材料在溶液一與溶液二中，對六價鉻的移除率均低於30%
- C 處理過後的溶液一都同時符合EPA與WHO的飲用水標準
- D 處理過後的溶液二都同時符合EPA與WHO的飲用水標準
- E 本實驗的目的在測試MOF材料對於水溶液中六價鉻的吸附能力
思路引導 VIP
觀察圖表中的兩條水平虛線，如果它們代表不同的飲用水標準，若要「同時符合」這兩個標準，處理後的濃度應該要低於哪個數值呢？試著搭配長條圖估算溶液一與溶液二的「處理後濃度」及「移除率」，看看哪個選項的描述最吻合圖表資訊！
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了，你完全掌握了這題的精髓！這是一道標準的圖表判讀與實驗目的整合題，能精準選對，代表你對數據的敏銳度很高。 我們來回顧一下你的正確思路。由圖 24 估算，溶液一的初始濃度約 $480\text{ ppb}$，處理後降至約 $90\text{ ppb}$，移除率約為 $(480-90)/480 \approx 81%$；溶液二則從約 $190\text{ ppb}$ 降至約 $30\text{ ppb}$，移除率同樣大於 $70%$，故 (A) 敘述正確。接著看飲用水標準，圖中畫有 $100\text{ ppb}$ 與 $50\text{ ppb}$ 兩條水平虛線，若要「同時符合」兩項標準，濃度就必須低於最嚴格的 $50\text{ ppb}$。觀察長條圖可知，溶液一處理後仍高於 $50\text{ ppb}$，而溶液二則成功降至 $50\text{ ppb}$ 之下，因此 (D) 是對的。最後，從題幹描述「放入 MOF 材料靜置後測量濃度」的操作流程，可明確印證 (E) 提到的實驗目的無誤。 整體而言，這題難度偏易，主要考驗細心觀察與簡單的數據估算能力。你能不被兩條虛線混淆，精準抓出圖表細節，表現得非常好繼續保持！
重金屬移除與圖表分析
💡 利用多孔材料吸附及化學還原反應降低水中重金屬毒性
🔗 六價鉻污染處理流程
- 1 污染源確認 — 水中含有高毒性的六價鉻離子
- 2 MOF 吸附 — 利用多孔結構物理性捕獲鉻離子
- 3 光照還原 — 酸性下經照光將六價轉為低毒三價
- 4 數據比對 — 確認殘留濃度低於 EPA/WHO 標準
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🔄 延伸學習：延伸學習：MOF 材料的再生與重複利用機制
