普考申論題
112年
[環保技術] 環境化學概要
第 二 題
📖 題組：
五、一工廠利用纖維素（C6H10O5）的水解來生產葡萄糖（C6H12O6），如果葡萄糖的產量為180公斤/日，且纖維素的水解效率為40%，請回答下列問題： 註：log2 = 0.301；log3 = 0.477；log7 = 0.845 蒲朗克常數（h）= 6.62610-34J·s；氣體常數（R）= 0.082 L·atm/K·mol 原子量（g/mole）：氫（H）：1.01；碳（C）：12.01；氮（N）：14.01；氧（O）：16.00；鈉（Na）：22.99；矽（Si）：28.08；硫（S）：32.07；氯（Cl）：35.45
五、一工廠利用纖維素（C6H10O5）的水解來生產葡萄糖（C6H12O6），如果葡萄糖的產量為180公斤/日，且纖維素的水解效率為40%，請回答下列問題： 註：log2 = 0.301；log3 = 0.477；log7 = 0.845 蒲朗克常數（h）= 6.62610-34J·s；氣體常數（R）= 0.082 L·atm/K·mol 原子量（g/mole）：氫（H）：1.01；碳（C）：12.01；氮（N）：14.01；氧（O）：16.00；鈉（Na）：22.99；矽（Si）：28.08；硫（S）：32.07；氯（Cl）：35.45
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (二)
廢水中未水解的纖維素可利用厭氧消化來產生甲烷，請問在1大氣壓、25℃下，每天可產生多少體積的甲烷？（10分）
思路引導 VIP
此題分為三步：1. 利用水解效率回推總共投入了多少纖維素，進而求出「未水解的纖維素量」。2. 利用厭氧消化經驗公式（Buswell 方程式）找出纖維素與甲烷的莫耳產出比例。3. 計算甲烷的莫耳數後，代入理想氣體方程式求出在特定溫度與壓力下的體積。
小題 (一)
請問每天需要多少體積的純水來產生葡萄糖？（10分）
思路引導 VIP
本題考驗基礎的化學計量觀念。首先寫出纖維素水解的反應方程式：(C6H10O5)n + n H2O -> n C6H12O6。計算兩者的分子量，可知生成 1 莫耳的葡萄糖需消耗 1 莫耳的水。由葡萄糖的每日產量，可反推出化學反應所需消耗的水的質量，再透過水的密度轉換為體積。要注意，「水解效率40%」是下一題計算總投入量的陷阱，針對「產生出葡萄糖的化學反應」而言，消耗的水量純粹由產出的葡萄糖量來決定。