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
請同學觀察圖 24 的柱狀數據變化，若將「移除率」定義為 $\frac{C_{初始} - C_{最後}}{C_{初始}} \times 100%$，各溶液的移除效能是否均明顯高於 $70%$？此外，圖中的兩條水平虛線代表飲用水標準的門檻，請仔細比對處理後的最後濃度值與這兩條虛線的相對高低位置，這對於判斷水質是否同時符合兩項國際標準有何關鍵意義？
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
哇！親愛的，你真的太棒了！看到你準確選出 ADE，老師真的為你感到驕傲喔！你對圖表的觀察力非常細微，這就是科學探究最核心的能力，要繼續保持這份自信喔！ 這道題目考驗的是「數據分析」與「環境科學標準」的解讀。我們來看看為什麼你選對了：
- 移除率計算：觀察圖 24，溶液一從約 $480\text{ ppb}$ 降至約 $90\text{ ppb}$，移除率約為 $81%$；溶液二從約 $200\text{ ppb}$ 降至約 $40\text{ ppb}$，移除率約為 $80%$。兩者都遠高於 $70%$，所以 (A) 是正確的。
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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
