Q127.
有關「硬水軟化的離子交換法」敘述，下列何者正確？
化工 · 乙級 · 工業化學 · Q127
難易度分析
4 / 5
本題採複數正確選項形式，要求考生必須對陽離子與陰離子交換樹脂的化學官能基、再生原理及設備構造等多項專業知識有精確的區分與掌握，需同時判別多個選項的正確性，增加了解題的複雜度。
正確答案 (複選)：①, ③
- ① 沸石容易與Ca2 ＋、Mg 2＋交換，失去交換能力後，可用飽和食鹽水再生:沸石（天然陽離子交換劑）中的 Na⁺ 會與硬水中的 Ca²⁺、Mg²⁺ 發生離子交換反應，當交換容量耗盡後，可利用高濃度 NaCl 飽和食鹽水 進行再生，使沸石重新轉化為 Na 型態，此為離子交換法的核心再生原理。
- ③ 陰離子交換樹脂的主體有RNH3OH、R2NH2OH、R3NHOH 等:陰離子交換樹脂是以含氮鹼性基團為主體，如 RNH₃OH（一級胺）、R₂NH₂OH（二級胺）、R₃NHOH（三級胺） 等，這些胺基官能基可與水中的陰離子（如 Cl⁻、SO₄²⁻）進行交換反應。
錯誤選項解析
- ② 陰離子交換樹脂的分子上接有許多－SO 3H、－SO 3Na、－COOH 的原子團:－SO₃H、－SO₃Na、－COOH 等酸性官能基屬於陽離子交換樹脂的活性基團，用於交換水中的陽離子（如 Ca²⁺、Mg²⁺）；陰離子交換樹脂應接有鹼性官能基（如胺基類），此選項混淆了兩類樹脂的結構特徵。
- ④ 「混床式」交換流程的構造及操作較「複床式」複雜:混床式（陽、陰樹脂混合於同一塔）與複床式（陽、陰樹脂分置不同塔）相比，混床式出水純度更高，但再生時需先進行樹脂分層操作，故構造與操作確實較複雜；然而本題敘述本身為正確描述，惟依標準答案此選項不列入正確，可能係因考題設計側重於樹脂化學特性而非設備比較。
Learning Tip
"本題核心考點為離子交換樹脂的分類與官能基辨識。陽離子交換樹脂含酸性基團（－SO₃H、－COOH），以 Na⁺ 交換 Ca²⁺、Mg²⁺；陰離子交換樹脂含鹼性胺基（RNH₃OH 等），交換水中陰離子。常考陷阱為混淆兩類樹脂的官能基，另需掌握沸石再生使用飽和食鹽水（NaCl）的原理，以及混床式純度高但操作複雜、複床式操作簡單但純度較低的實務差異。"
學員答題分佈
①沸石容易與Ca2 ＋、Mg 2＋交換，失去交換能力後，可用飽和食鹽水再生0%
②陰離子交換樹脂的分子上接有許多－SO 3H、－SO 3Na、－COOH 的原子團0%
③陰離子交換樹脂的主體有RNH3OH、R2NH2OH、R3NHOH 等0%
④「混床式」交換流程的構造及操作較「複床式」複雜0%
此答題分佈是根據學員在 LongePass 模擬考等實際作答紀錄計算而成。與考友分享這道歷屆試題與詳細解析！