高考申論題
114年
[環境工程] 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-‧莫爾數、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）
S2O8(2-) → SO4(-‧)
SO4(-‧) + C9H20 + H2O → CO2 + H+ + SO4(2-)
S2O8(2-) → SO4(-‧)
SO4(-‧) + C9H20 + H2O → CO2 + H+ + SO4(2-)
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
面對現地化學氧化法(ISCO)的計算題，首要步驟是利用電子得失法平衡氧化還原半反應，確立正確的化學計量比（特別注意題目給定的方程式通常是未平衡的）。接著，將藥劑重量轉換為莫耳數，依據化學計量推算各產物（硫酸根自由基、氫離子、二氧化碳）的生成量。最後，分別結合環境條件（地下水體積與理想氣體方程式 PV=nRT）求得最終水質濃度與氣體蓄積壓力。
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【解題關鍵】先利用氧化還原半反應法將未平衡的反應方程式進行平衡，再透過化學計量比推算產物莫耳數，並結合理想氣體方程式（PV=nRT）與莫耳濃度定義進行求解。 【解答】 Step 1：平衡化學反應方程式
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現地氧化整治計算
💡 運用氧化還原平衡與化學計量，估算整治過程之產物濃度與分壓。
🔗 整治反應計量計算流程
- 1 氧化還原平衡 — 列出半反應並消去電子，得總反應平衡係數。
- 2 求算反應物莫耳數 — 由投藥重量與分子量（Na2S2O8）求得起始莫耳數。
- 3 產物化學計量 — 依係數比求生成之自由基、H+ 與 CO2 總莫耳數。
- 4 環境參數計算 — 套用地下水體積求 [H+]，套用井管容積求 P。
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🔄 延伸學習：延伸學習：分析不同活化方式（如熱、鹼、過渡金屬）對反應速率之影響。
