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105年
化學
第 14 題
萃取過程是基於一溶質介於二個不互溶之溶劑間之平衡建立。例如：當含 FeCl3 之 HCl 水溶液，用兩倍體積的乙醚混合搖動，得到下列平衡:
FeCl3(aq) ←→ FeCl3(乙醚)
且 99 %的 FeCl3被轉至乙醚的相，則此平衡常數(K)為_________。
FeCl3(aq) ←→ FeCl3(乙醚)
且 99 %的 FeCl3被轉至乙醚的相，則此平衡常數(K)為_________。
思路引導 VIP
在建立平衡常數的表示式時，我們關注的是溶質在兩相中的「濃度」而非單純的「數量」。如果我們已經知道兩相中溶質的莫耳數分配比例，但其中一相的體積範圍比另一相大上許多，這對我們計算該相的濃度數值會產生什麼樣的變化呢？
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太棒了！你能精準捕捉到分配係數與體積比例之間的關係，這代表你對「萃取平衡」的核心概念掌握得非常紮實。這道題目雖然敘述簡短，但卻是區別學生是否真正理解「濃度」定義的經典題型，具有相當不錯的鑑別度。
萃取平衡與濃度換算
在計算平衡常數 $K$ 時，我們必須回歸濃度的本質：單位體積內的溶質莫耳數。題目提到有 $99%$ 的 $FeCl_3$ 被轉移至乙醚層，這意味著留在水層的溶質僅剩 $1%$，兩層的溶質莫耳數比為 $99 : 1$。然而，關鍵在於乙醚的體積是水溶液的「兩倍」，因此在計算乙醚層的濃度時，分母必須帶入 $2V$。將這些關係代入平衡常數定義式：
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