高考申論題
105年
[化學工程] 輸送現象與單元操作
第 八 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 (八)
結晶(crystallization)
思路引導 VIP
看到「結晶」,應聯想其分離程序的驅動力為過飽和度。產生過飽和並使特定成分選擇性析出的關鍵,在於各成分在特定溶劑與溫度下的「溶解度」差異,或是在熔融狀態下的「凝固點/熔點」差異。
小題 (一)
蒸餾(distillation)
思路引導 VIP
看到「蒸餾」,應直覺聯想到氣液平衡(VLE)原理。思考混合物中不同成分在受熱時的行為差異,核心在於點出「揮發度」或「沸點」的不同。
小題 (二)
液相萃取(liquid extraction)
思路引導 VIP
看到分離程序題型,應直覺聯想該單元操作的相態變化、驅動力與平衡條件。液相萃取涉及液-液兩相系統,其核心分離原理在於溶質對不同溶劑的親和力不同,即「溶解度」或「分配係數」的差異。
小題 (三)
氣體吸收(gas absorption)
思路引導 VIP
看到氣體吸收,應直覺聯想到「氣體混合物與液體溶劑接觸」的單元操作。思考氣體分子為何會轉移到液相中,其核心物理化學性質的差異即為各成分的「溶解度」。
小題 (四)
乾燥(drying)
思路引導 VIP
看到乾燥(drying),應聯想其為熱傳與質傳並行的單元操作,目的在於移除固體中的液體(通常為水)。思考液體與固體在受熱時的行為,核心分離依據在於液體具揮發性而固體不具揮發性。
小題 (五)
篩分(screening)
思路引導 VIP
看到「篩分」,直覺聯想日常生活中使用的篩網或工業用震動篩。篩網的孔徑固定,能讓小顆粒通過、阻擋大顆粒,因此分離的根本依據是顆粒幾何尺寸的不同。
小題 (六)
脫附(desorption)
思路引導 VIP
看到脫附(desorption),應立即聯想到它是吸附(adsorption)的逆操作,屬於固-流分離技術。思考的核心在於不同流體分子與固體表面之間作用力(如凡得瓦力或化學鍵)的大小不同,以及改變溫度或壓力條件時平衡狀態的變化。
小題 (七)
吸附(adsorption)
思路引導 VIP
看到「吸附」,應直覺聯想流體混合物與固體表面接觸時發生的現象。核心概念在於固體吸附劑表面對不同成分的「親和力」差異,並可進一步細分為分子間作用力(物理吸附)、化學鍵(化學吸附)或分子大小與孔徑的匹配(分子篩)。