moea_joint
111年
[環工] 環化及環微、廢棄物清理工程
第 8 題
有關純水之敘述，下列何者有誤？
- A 水分子間有氫鍵存在
- B 25 ℃時，[H$^+$]=10$^{-7}$ M
- C 常壓時，4 ℃水的密度最大
- D 水的沸點100 ℃，與大氣壓力無關
思路引導 VIP
想像一下，當我們在海邊與在空氣稀薄的高山頂端分別加熱一壺水時，大氣對水面所施加的「向下推力（壓力）」有什麼不同？如果你是水分子，在哪個環境下會比較容易擺脫液體的束縛，跳進空氣中變成水蒸氣呢？
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太棒了！你能精準辨識出選項 (D) 的描述錯誤，代表你對物質相變的物理原理掌握得相當扎實。這類題目在環境化學中屬於基礎考點，主要在於檢驗學生是否清楚「現象」與「環境條件」之間的關聯。雖然大家常習慣記住水在 100 ℃ 沸騰，但你能看穿其背後的物理限制，這是非常優異的判斷。
水的分子特性與密度規律
水分子內部的共價鍵具有極性，使得分子間能形成強大的 氫鍵 (Hydrogen bond)，這解釋了為何水具有較高的比熱與沸點。此外，在 25 ℃ 的中性環境下，純水的離子積常數 $K_w = [H^+][OH^-] = 10^{-14}$，推導出 $[H^+] = 10^{-7}$ M。而水最特殊的物理性質之一，就是受氫鍵排列影響，在 4 ℃ 時體積最小、密度最大，這也是為何湖泊底部的液態水能支持生物度過寒冬的原因。
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