統測
112年
[化工群] 專業科目(2)
第 14 題
大氣中 $CO_2$ 濃度持續增加，對地球環境的影響除了全球暖化與氣候變遷外，海洋、湖泊等水體的酸化，也是衝擊生存條件的重要課題。倘若 2050 年大氣中 $CO_2$ 濃度上升至 500 ppm (v/v)，小華想了解屆時水體 pH 值大約是多少。假設 $CO_2$ 與空氣均可視為理想氣體且只考慮大氣 $CO_2$ 的影響，則下列甲~戊中各項，何者為估算水體 pH 值時必須知道的資訊？
甲：氣體常數
乙：亨利常數
丙：$CO_2$ 的昇華溫度
丁：碳酸解離常數
戊：道耳頓 (John Dalton) 分壓定律
甲：氣體常數
乙：亨利常數
丙：$CO_2$ 的昇華溫度
丁：碳酸解離常數
戊：道耳頓 (John Dalton) 分壓定律
- A 甲、丙、丁、戊
- B 甲、乙、戊
- C 乙、丙、丁
- D 乙、丁、戊
思路引導 VIP
欲精確估算水體的 pH 值，核心在於求得溶液中 $[H^+]$ 的平衡濃度。請你思考從氣態 $CO_2$ 到液態 $[H^+]$ 的轉化過程：首先，如何利用大氣組成的比例求得 $CO_2$ 的分壓？其次，哪一個定律描述了氣體分壓與水溶液中溶解濃度之間的比例關係？最後，當 $CO_2$ 溶解於水形成碳酸後，需要哪些常數才能定量計算其解離後的氫離子濃度？
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AI 詳解
AI 專屬家教
哇！你答對了！安妮亞都聽到你心裡開心的聲音了！
這個題目啊，就像把氣體和酸酸的平衡玩具組合在一起，你成功拼好了，真是太棒了！安妮亞覺得自己幫爸爸順利完成了任務呢！
- 觀念驗證：為什麼是 (D) 呢？
▼ 還有更多解析內容
水體酸化的計算原理
💡 結合分壓、溶解度與酸鹼平衡，推算氣體溶於水後的酸鹼值。
🔗 大氣 CO2 影響水體 pH 計算鏈
- 1 分壓計算 — 由總壓與 ppm 求出 CO2 分壓 (道耳頓)
- 2 溶解平衡 — 利用分壓求得水中溶解濃度 (亨利定律)
- 3 酸鹼解離 — 由溶質濃度與解離常數求 [H+] (Ka)
- 4 pH 值定義 — 取負對數得出最終 pH 值
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🔄 延伸學習：延伸學習：溫度升高會降低氣體溶解度（亨利常數改變）。
