地球 / 子課題
海洋
Ocean
海水成份、分離方法、化學試驗、電解海水及飲用水處理
核心考點 (Knowledge Groups)
1. 海水分離方法
考評提示：分離法的適用情況（蒸發 vs 蒸餾 vs 過濾）
- 海水含多種溶解鹽（主要為 NaCl）。物理分離法：蒸發結晶（提取食鹽）；蒸餾（分離純水）；過濾（去除不溶性固體）。
2. 化學試驗與顏色變化
考評提示：焰色試驗顏色、氯化物試驗步驟、觀察與結論的區分
- 焰色試驗 (Flame test)：Na → 黃色；K → 丁香紫/淡紫；Ca → 磚紅色；Li → 深紅色；Ba → 蘋果綠；Cu → 藍綠色。
- 描述現象時不可寫化學品名稱。正確：看到「無色氣泡」產生；錯誤：寫成「有 H₂ 產生」（這是結論）。正確：寫「溶液由橙色變為無色」；錯誤：只寫「褪色」。
- 氯化物試驗：加 AgNO₃(aq) + 稀 HNO₃ → 白色 AgCl 沉澱。
HKEAA 評卷員建議
2023 年
3. 電解海水（氯鹼工業）
考評提示：陰極/陽極半方程式、產物及用途
- 電解濃 NaCl(aq)（氯鹼工業）：陰極：2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻；陽極：2Cl⁻ − 2e⁻ → Cl₂。溶液變成 NaOH(aq)。Cl₂ 用途：製 PVC、漂白、消毒。NaOH 用途：製肥皂、紙漿。
4. 飲用水處理
考評提示：三步驟順序及各步驟功能，陷阱：氯化不能去除溶解物
- 飲用水處理三步驟：① 沉降 (Sedimentation)——靜置去除大顆粒；② 過濾 (Filtration)——砂礫去除懸浮物；③ 氯化 (Chlorination)——加 Cl₂ 殺菌。氯化只能殺菌，不能去除溶解重金屬（如 Pb²⁺）或溶解鹽。
常見題型 · scoring points
設計實驗從海水中製備純水並說明裝置細節
- 方法：簡易蒸餾 (Simple Distillation)。
- 沸石 (Anti-bumping granules)：防止溶液劇烈沸騰（暴沸），確保受熱均勻。
- 冷凝管 (Condenser)：水從「底入頂出」，確保冷凝管填滿水以達到最大冷卻效果。
- 溫度計位置：應置於蒸餾瓶支管口，以量度蒸氣的精確溫度（純水應為 100°C）。
比較「蒸發至乾」與「結晶」提取食鹽的差異
- 蒸發至乾 (Evaporation to dryness)：加熱至水分全乾；速度快，但晶體細小且含不揮發雜質。適用於溶解度隨溫度變化不大的鹽（如 NaCl）。
- 結晶 (Crystallisation)：加熱至「飽和」後自然冷卻；速度慢，但晶體較大且純度高。適用於溶解度隨溫度變化大的鹽。
- 安全：蒸發末期應停止加熱，利用餘熱烘乾，防止晶體飛濺（Spitting）。
解釋為何海水是混合物並描述電解產物的觀察
- 混合物證據：海水沒有固定的沸點，會在一個溫度範圍內沸騰；成分比例隨海域改變。
- 電解濃食鹽水：陽極（+）產生黃綠色、刺鼻氣味氣體（Cl₂）；陰極（-）產生無色、可燃氣體（H₂）。
- 酚酞測試：陰極附近溶液加入酚酞變粉紅色，證明生成了 NaOH(aq)。
描述檢驗海水中氯離子 (Cl⁻) 的步驟及化學方程式
- 步驟：取少量海水，加入稀硝酸 (HNO₃)，再加入硝酸銀溶液 (AgNO₃)。
- 觀察：產生白色沉澱。
- 離子方程式：Ag⁺(aq) + Cl⁻(aq) → AgCl(s)。
- 加入稀硝酸的原因：消除碳酸根 (CO₃²⁻) 等其他離子的干擾（防止生成 Ag₂CO₃ 沉澱）。
列舉並比較三種金屬離子的焰色試驗結果
- 鈉 (Na⁺)：金黃色。
- 鉀 (K⁺)：丁香紫色（需透過鈷藍玻璃觀察以濾去鈉的干擾）。
- 鈣 (Ca²⁺)：磚紅色。
- 步驟：將洗淨的鉑絲（或鎳鉻絲）蘸取樣本，置於本生燈非發光火焰（藍色火焰）中觀察。
詳細說明城市飲用水處理的三個主要階段
- 沉降 (Sedimentation)：加入明礬使雜質凝聚並沉降到水池底部。
- 過濾 (Filtration)：讓水通過砂礫層，去除剩餘的不溶性雜質（懸浮物）。
- 氯化 (Chlorination)：加入氯氣殺死水中的病菌，確保飲用安全。
- 注意：氯化不能去除溶解在水中的重金屬離子或有害化學物質。
解釋淡化海水的常用方法及其原理
- 蒸餾法 (Distillation)：將海水煮沸，冷凝收集純水蒸氣；原理是利用水與鹽的沸點差異。
- 逆滲透法 (Reverse Osmosis)：利用高壓使海水通過半透膜，阻擋鹽分而讓水分過。
- 優缺點：蒸餾法能耗高；逆滲透法需要昂貴的半透膜且需定期更換。
描述檢驗氯氣 (Cl₂) 的化學試驗
- 試劑：濕潤的藍色石蕊試紙。
- 觀察：試紙先變紅（生成 HCl 和 HOCl），隨即褪色變成白色（HOCl 的漂白作用）。
- 氣味：具刺鼻性（Pungent smell）。
- 顏色：黃綠色氣體。
分析在銀硝酸試驗中「觀察」與「結論」的分別
- 觀察：加入 AgNO₃ 後產生白色沉澱；不可直接說生成了 AgCl。
- 結論：樣本中含有氯離子 (Cl⁻)。
- 錯誤示例：觀察到白色 AgCl 形成（這混合了結論）。
- 規範：觀察應僅限於感官能覺察到的現象（顏色、狀態變化）。
解釋電解濃食鹽水時溶液 pH 值的變化
- 陰極反應：2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻。
- 原因：水分子在陰極被還原，產生氫氧根離子 (OH⁻)。
- 結果：陰極附近的溶液中 OH⁻ 濃度增加，導致 pH 值上升（變鹼性）。
- 驗證：加入酚酞指示劑，溶液會變為粉紅色。
討論海邊金屬設施比內陸更易生鏽的原因
- 成分：海水中含有大量溶解鹽（如 NaCl）。
- 原理：溶解鹽充當電解質，增強海水的導電性，加快了電化學腐蝕（生鏽）的速率。
- 條件：海邊空氣濕度高，且含鹽分的霧滴容易附著在金屬表面。
描述實驗室中處理硝酸銀和酸的安全守則
- 硝酸銀 (AgNO₃)：若接觸皮膚會留下黑斑（被還原為銀原子），應戴手套。
- 酸 (如 HNO₃)：具腐蝕性，應戴護目鏡，若濺到皮膚應立即用大量清水沖洗。
- 廢液處理：含銀廢液應收集於指定廢液瓶中，不應直接倒入水槽。
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關於本文：由 DSE 神器團隊整理，資料以香港考試及評核局（HKEAA）最新公佈為準，含歷屆考評建議引用。最後更新：2026 年 4 月。想隨時隨地溫習？下載 DSE 化學神器 App。
