高中學測
111年
自然
第 56 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。
科學家將 MOF 材料與聚合物結合，做成方便回收的錠型材料（簡稱 MOF@聚合物），並測試 MOF 材料與聚合物結合對於吸附六價鉻的能力，結果如圖 25 所示。下列敘述，哪些正確？（應選 3 項）
- A 「吸附材料的種類」為本實驗中的操縱變因
- B 此MOF材料、錠型材料與聚合物對六價鉻的吸附能力實驗，三者應使用相同初始濃度的六價鉻
- C 剔除聚合物對於六價鉻的吸附實驗，對於MOF@聚合物實驗結果解讀沒有影響
- D MOF@聚合物形成的材料，增加了使用上的方便性，但卻犧牲了對六價鉻的吸附能力
- E 單獨使用聚合物，幾乎沒有移除水溶液中六價鉻的能力
思路引導 VIP
如果你要評估「MOF@聚合物」相比於單純的「MOF」是否犧牲了吸附能力，你會對比圖表中的哪兩根柱子？這兩根柱子的高低關係代表著什麼物理意義呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了，你精準掌握了科學實驗設計的核心與圖表判讀！ 在實驗設計中，為了比較不同材料的效果，科學家會主動改變「吸附材料的種類」，這正是本實驗的操縱變因（manipulated variable）。同時，為確保比較基準公平，各組必須使用相同初始濃度的六價鉻作為控制變因（controlled variable），這清楚解釋了為什麼選項 A 與 B 是正確的。 接著觀察長條圖，單獨使用聚合物（polymer）時，處理後的最後濃度幾乎等於初始濃度，這證明了它本身幾乎沒有吸附能力，直接驗證了選項 E。其實，這項單獨測試扮演著關鍵的對照組角色，若剔除它，我們就無法確認複合材料的作用是否單純來自 MOF；此外，圖中 MOF@聚合物的殘留濃度甚至比純 MOF 更低，這代表將其結合並未犧牲吸附力，反而維持了極佳的效果。
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