高考申論題
113年
[環境工程] 環境化學與環境微生物學
第 三 題
📖 題組：
一、燃燒程序之煙道氣含有大量的二氧化碳（CO2）與二氧化硫（SO2）污染物，若燃料之碳（C）含量為 82.5 %，硫（S）含量為 1.2 %，將 1,000 kg 燃料完全燃燒，請回答下列問題：
(一)生成之二氧化碳量為何？生成之二氧化硫量為何？（5 分）
(二)生成之二氧化碳經排放至空氣中，若經 10,000 m3 空氣稀釋後，於 1 atm, 25℃條件下，則排放所造成之二氧化碳濃度為何？（10 分）（註：理想氣體常數 R=0.082 atm-L/mole-K）
(三)若使用排煙脫硫（flue-gas desulfurization）法去除二氧化硫，添加碳酸鈣（CaCO3）藥劑，請寫出反應平衡式並計算使用之碳酸鈣量及生成物量。（10 分）
一、燃燒程序之煙道氣含有大量的二氧化碳（CO2）與二氧化硫（SO2）污染物，若燃料之碳（C）含量為 82.5 %，硫（S）含量為 1.2 %，將 1,000 kg 燃料完全燃燒，請回答下列問題：
(一)生成之二氧化碳量為何？生成之二氧化硫量為何？（5 分）
(二)生成之二氧化碳經排放至空氣中，若經 10,000 m3 空氣稀釋後，於 1 atm, 25℃條件下，則排放所造成之二氧化碳濃度為何？（10 分）（註：理想氣體常數 R=0.082 atm-L/mole-K）
(三)若使用排煙脫硫（flue-gas desulfurization）法去除二氧化硫，添加碳酸鈣（CaCO3）藥劑，請寫出反應平衡式並計算使用之碳酸鈣量及生成物量。（10 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (三)
若使用排煙脫硫（flue-gas desulfurization）法去除二氧化硫，添加碳酸鈣（CaCO3）藥劑，請寫出反應平衡式並計算使用之碳酸鈣量及生成物量。（10 分）
思路引導 VIP
考點在於石灰石-石膏法（Limestone Scrubbing）的化學原理。首先要寫出正確的平衡反應式，標準的 FGD 程序通常會將產物氧化為石膏（CaSO4·2H2O）。接著根據硫的莫耳數（由第一小題得知為 375 mole），依化學計量比 1:1 推算所需 CaCO3 的莫耳數與質量，以及產物（如石膏）的質量。
小題 (一)
生成之二氧化碳量為何？生成之二氧化硫量為何？（5 分）
思路引導 VIP
這是一道基礎的化學計量題目。首先，確認燃料中碳與硫的質量。接著利用原子量（C=12, O=16, S=32）計算莫耳數。最後依據燃燒反應方程式（C + O2 → CO2 以及 S + O2 → SO2）的一對一莫耳比例，推導出產物的質量。注意單位換算（kg 與 g）。
小題 (二)
生成之二氧化碳經排放至空氣中，若經 10,000 m3 空氣稀釋後，於 1 atm, 25℃條件下，則排放所造成之二氧化碳濃度為何？（10 分）（註：理想氣體常數 R=0.082 atm-L/mole-K）
思路引導 VIP
本題考查氣體體積與濃度的換算。首先利用理想氣體方程式 PV=nRT 計算出第一小題求得的 CO2 莫耳數在給定條件下的體積（公升）。接著將此體積除以稀釋後的總體積（注意單位一致性，1 m3 = 1000 L），最後以 ppm（百萬分之一體積比）或百分比表示濃度。
排煙脫硫與物料衡算
💡 運用化學反應平衡式，由污染物莫耳數推算藥劑需求與產物量。
🔗 FGD 脫硫計算邏輯鏈
- 1 燃料成分分析 — 將 S 質量分率（1.2%）轉換為燃燒後 SO2 之總莫耳數。
- 2 化學計量平衡 — 確立 CaCO3、SO2 與石膏間 1:1:1 的反應莫耳比例。
- 3 質量結果產出 — 以莫耳數乘以各自分子量（100 與 172）求得最終質量。
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🔄 延伸學習：延伸學習：需注意脫硫程序中的化學計量比（L/G ratio）與脫硫效率之關係。
