高考申論題
114年
[環境工程] 環境化學與環境微生物學
第 一 題
📖 題組：
有 18 kg 之葡萄糖（C6H12O6）意外洩漏至一條含有飽和溶氧（8.32 mg/L, 25℃）之溪流，假設葡萄糖被水中微生物完全分解成 CO2 及 H2O，請回答下列問題： (一)請平衡以下葡萄糖被完全分解之反應方程式。（10 分） C6H12O6 + O2 → CO2 + H2O (二)試求有多少體積水之溶氧，會因好氧生物降解而消耗殆盡？（15 分）
有 18 kg 之葡萄糖（C6H12O6）意外洩漏至一條含有飽和溶氧（8.32 mg/L, 25℃）之溪流，假設葡萄糖被水中微生物完全分解成 CO2 及 H2O，請回答下列問題： (一)請平衡以下葡萄糖被完全分解之反應方程式。（10 分） C6H12O6 + O2 → CO2 + H2O (二)試求有多少體積水之溶氧，會因好氧生物降解而消耗殆盡？（15 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
請平衡以下葡萄糖被完全分解之反應方程式。（10 分）
C6H12O6 + O2 → CO2 + H2O
C6H12O6 + O2 → CO2 + H2O
思路引導 VIP
首先根據質量守恆定律（原子不滅）進行原子平衡，依序平衡碳（C）、氫（H），最後結算氧（O）原子數量。此為環境工程中極為基礎的碳水化合物好氧分解方程式，需熟練推導作為後續 BOD 或理論需氧量（ThOD）計算的基礎。
小題 (二)
試求有多少體積水之溶氧，會因好氧生物降解而消耗殆盡？（15 分）
思路引導 VIP
看到這題，首先要將葡萄糖完全氧化的化學反應式平衡，確立葡萄糖與氧氣的莫耳數消耗比例（1:6）。接著利用化學計量法求出 18 kg 葡萄糖完全分解所需的氧氣總質量（即理論需氧量 ThOD）。最後將總需氧量除以水體中飽和溶氧的濃度（8.32 mg/L），即可求得溶氧被消耗殆盡的水體體積，過程中需特別留意質量與體積單位的換算（如 kg 轉 mg，L 轉 m³）。
葡萄糖氧化與耗氧計算
💡 透過化學計量平衡方程式，計算有機物降解之理論需氧量。
🔗 ThOD 與受影響水體體積計算流程
- 1 反應平衡 — 寫出 C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
- 2 莫耳轉換 — 將葡萄糖質量 (18kg) 除以分子量 (180) 求莫耳數
- 3 需氧量計算 — 依係數比 1:6 求氧氣莫耳數，再乘分子量 (32) 得總需氧量
- 4 體積換算 — 氧氣總質量 (mg) 除以溶氧濃度 (mg/L) 得到總體積
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🔄 延伸學習：延伸學習：了解 ThOD、BOD 與 COD 在環境監測中的應用差異。
