地特三等申論題
105年
[化學工程] 輸送現象與單元操作
第 一 題
📖 題組:
各種分離方法都是利用被分離的成分間性質的差異性進行分離,請寫出以下分離方法各是利用什麼性質的差異:(每小題3分,共24分)
各種分離方法都是利用被分離的成分間性質的差異性進行分離,請寫出以下分離方法各是利用什麼性質的差異:(每小題3分,共24分)
📝 此題為申論題,共 8 小題
小題 (一)
蒸餾(distillation)
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看到「蒸餾」,應聯想到將液體混合物加熱使其部分汽化、再將蒸氣冷凝的過程。能被分離是因為各成分在相同溫度下變成氣體的容易程度不同,因此核心關鍵字為「沸點」或「揮發度」。
小題 (二)
液相萃取(liquid extraction)
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看到「液相萃取」,應直覺聯想到將溶質從原溶劑轉移到另一種萃取劑的過程。思考溶質為何會發生轉移,其核心原因即為溶質在兩種互不相溶的液體中具有不同的溶解度(或分配係數)。
小題 (三)
氣體吸收(gas absorption)
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看到「氣體吸收」,應立刻聯想氣體混合物與液體溶劑的接觸過程。分離的關鍵在於不同氣體成分在該液相溶劑中是否容易溶解,即利用「溶解度」的差異來達成質傳分離。
小題 (四)
乾燥(drying)
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看到這題,首先想像日常「乾燥」的過程(例如烘乾衣服或乾燥固體粉末),是將水分變成氣體移除,留下固體。因此,核心在於溶劑(水)容易汽化,而固體不會,這反映的是物質的「揮發性」或「蒸氣壓」差異。
小題 (五)
篩分(screening)
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看到「篩分」應直觀聯想日常生活中使用篩網過濾的經驗。核心概念是利用網孔阻擋較大的物質並讓較小的物質通過,因此關鍵字必定是顆粒的「大小(粒徑)」或「尺寸」。
小題 (六)
脫附(desorption)
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看到「脫附(desorption)」,應聯想其為吸收(absorption)或吸附(adsorption)的逆操作。思考物質從液相或固相轉移至另一相的驅動力,即可推導出其依賴的是成分在相間平衡性質(如溶解度或表面親和力)的差異。
小題 (七)
吸附(adsorption)
思路引導 VIP
看到「分離方法與性質差異」,應直接聯想該單元操作發生的相態與物理化學機制。吸附作用發生在固-流界面,核心關鍵在於不同流體分子與固體表面之間作用力(凡得瓦力或化學鍵結)的強弱不同。
小題 (八)
結晶(crystallization)
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看到「結晶」,應直覺聯想到物質從溶液或熔融液中析出形成固體的過程。其核心驅動力為產生「過飽和度」,因此分離的依據就是不同物質在特定條件下的「溶解度」差異(或是熔融結晶中的「熔點/凝固點」差異)。