高考申論題
113年
[化學安全] 環境化學(含分析化學)
第 一 題
📖 題組：
酸鹼度計（pH meter）是實驗室常用來分析溶液中 pH 值的儀器，請回答以下關於 pH meter 的相關問題： (一)請說明 pH meter 量測 pH 值的原理。（10 分） (二)請說明為何 pH meter 對 pH 的測值容易受溫度影響？（5 分） (三)請問 pH 值確切上是與 H+莫耳濃度還是與 H+活度（activity）相關的指標？（2 分）請說明 H+莫耳濃度與 H+活度在物理意義上的差異。（3 分）
酸鹼度計（pH meter）是實驗室常用來分析溶液中 pH 值的儀器，請回答以下關於 pH meter 的相關問題： (一)請說明 pH meter 量測 pH 值的原理。（10 分） (二)請說明為何 pH meter 對 pH 的測值容易受溫度影響？（5 分） (三)請問 pH 值確切上是與 H+莫耳濃度還是與 H+活度（activity）相關的指標？（2 分）請說明 H+莫耳濃度與 H+活度在物理意義上的差異。（3 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
請說明 pH meter 量測 pH 值的原理。（10 分）
思路引導 VIP
看到「pH meter 量測原理」，應立刻聯想到「電化學分析法（電位測量法）」。作答時需點出三大核心：硬體組成（玻璃電極與參考電極）、測量機制（玻璃膜兩側的離子交換與電位差）、以及理論基礎（能斯特方程式 Nernst equation）。
小題 (二)
請說明為何 pH meter 對 pH 的測值容易受溫度影響？（5 分）
思路引導 VIP
看到此題，應立即聯想「電極測量原理」與「溶液化學平衡」兩個層次。第一是由能斯特方程式（Nernst Equation）可知電極電位變化斜率受絕對溫度（T）直接影響；第二是溶液本身的解離常數會隨溫度改變，導致真實 H+ 活度發生變化。
小題 (三)
請問 pH 值確切上是與 H+莫耳濃度還是與 H+活度（activity）相關的指標？（2 分）請說明 H+莫耳濃度與 H+活度在物理意義上的差異。（3 分）
思路引導 VIP
本題主要考驗對「活度（Activity）」與「濃度（Concentration）」熱力學概念的區別。作答時應先直接點出 pH 的嚴格定義為活度，接著從「溶液中離子交互作用（如靜電引力、離子強度）」的角度，解釋活度作為「有效濃度」的物理意義。