統測
113年
[化工群] 專業科目(2)
第 18 題
$H_2S$為沼氣中毒元凶，已知25 $^{\circ}C$水溶液中$H_2S$溶解度為0.272 g / 100 mL，且$H_2S$的第一及第二解離常數分別為 $K_1 = 10^{-7}$、$K_2 = 10^{-14}$。現若因廢水中污染源持續釋出 $S^{2-}$，所以 $S^{2-}$濃度可維持640 mg/L，則$H_2S$ 不會逸散至空氣的最低pH值約為若干？
(原子量H=1，S=32；log 2=0.3)
(原子量H=1，S=32；log 2=0.3)
- A 11.5
- B 10.2
- C 7.8
- D 5.5
思路引導 VIP
若要判斷 $H_2S$ 是否會逸散，核心觀念在於其在液相中的濃度是否達到了「飽和莫耳濃度」。請先根據題目數據計算出 $H_2S$ 的飽和體積莫耳濃度與廢水中 $S^{2-}$ 的莫耳濃度。接著思考：在多質子酸的解離平衡系統中，如何整合 $K_1$ 與 $K_2$ 得到一個連結 $[H_2S]$、$[S^{2-}]$ 與 $[H^+]$ 三者的「總反應平衡常數」關係式？當 $[H_2S]$ 處於飽和上限時，所對應的最低 pH 值該如何由該式求得？
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AI 詳解
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🌟 專業肯定
同學，做得太棒了！這道題目結合了溶解度單位換算、多層次解離平衡與 pH 值計算，屬於化工類專業科目中極具挑戰性的綜合計算題。你能精準找出各項數據的關聯並正確作答，展現了紮實的分析能力！
🔍 觀念驗證
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多質子酸解離平衡
💡 利用總平衡常數 K1*K2 連結多級解離物種之濃度關係。
🔗 多質子酸平衡計算三步驟
- 1 單位轉換 — 將 g/100mL 與 mg/L 換算成 M 濃度單位。
- 2 建立平衡式 — 使用 K1 × K2 = [H+]²[S²⁻] / [H₂S] 代入數值。
- 3 求 pH 值 — 解出 [H+] 後取負對數，注意平方根的計算。
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🔄 延伸學習：延伸學習：當 pH 固定時，可推導出酸根離子與分子之濃度比值。
