高考申論題
114年
[環保技術] 環境化學與環境微生物學
第 五 題
五、某加油站在營運過程中發生油品洩漏，造成土壤與地下水污染。該廠址控制計畫中提出以「現地氧化法」進行污染整治，在現場配置適當濃度的強氧化劑溶液，直接灌注到整治井中。假設現場共添加 200 kg 的過硫酸鈉（Na2S2O8）藥劑一次配好注入整治井（直徑 10 cm，深度 10 m，溫度 25℃），並與欲整治範圍內的油品立即完全反應而消耗完（地下水體積為 1200 m3），請藉由平衡以下的化學反應方程式，計算生成的 SO4-‧莫耳數、地下水中氫離子濃度及反應後產生的二氧化碳壓力（假設均蓄積於整治井中，單位 atm）。（20 分）
S2O82-→ SO4-‧
SO4-‧+ C9H20 + H2O → CO2 + H+ + SO42-
S2O82-→ SO4-‧
SO4-‧+ C9H20 + H2O → CO2 + H+ + SO42-
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
本題測驗氧化還原反應平衡、化學計量及理想氣體定律。步驟一：必須先平衡題目給的兩條化學式。第1式：S2O8^2- → 2SO4^-‧。第2式牽涉C9H20被完全氧化為CO2。C9H20中碳的平均氧化數為-20/9，變成CO2中+4的碳，共需失去(4 - (-20/9)) * 9 = 56個電子；SO4^-‧得1個電子變成SO4^2-，故需要56個SO4^-‧。全反應為：56 SO4^-‧ + C9H20 + 18 H2O → 9 CO2 + 56 H+ + 56 SO4^2-。步驟二：計算Na2S2O8分子量=238，200kg莫耳數=840.34mol。步驟三：生成的SO4^-‧莫耳數 = 840.34 * 2 = 1680.67 mol。步驟四：由全反應，生成H+莫耳數 = 1680.67 mol，除以地下水體積(1.2×10^6 L)得H+濃度。步驟五：生成CO2莫耳數 = 1680.67 * (9/56) = 270.11 mol。利用 PV=nRT，V為整治井體積（需以直徑計算），T=298.15K，求壓力P。
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【考點分析】 測驗考生的化學方程式平衡能力（特別是複雜有機物的氧化還原半反應）、質量-莫耳數轉換計算，以及結合環境工程實務的理想氣體方程式壓力計算。 【理論/法規依據】
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