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普考申論題 106年 [化學工程] 分析化學概要

第 一 題

📖 題組:
分餾為常見的液體混合物樣品分離的前處理方法。試回答下列問題:
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

分餾的定義及原理。(8 分)

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看到分餾(Fractional Distillation),應立即聯想到它與簡單蒸餾的差異在於『分餾柱』的應用。作答時需明確指出定義(多次汽化與冷凝的過程),並在原理部分帶入拉午耳定律(揮發度差異)及理論板(多次氣液平衡)等專業術語,以展現分析化學的專業度。

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【破題】 分餾(Fractional Distillation)是利用液體混合物中各成分沸點(或揮發度)的微小差異,藉由分餾柱進行連續的氣液相平衡,以達到分離純化目的之操作。 【論述】

小題 (二)

實驗室蒸餾裝置的主要組件。(6 分)

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看到本題應立即在腦海中勾勒出實驗室分餾裝置的架設圖。建議按照物質從『受熱汽化』到『冷卻液化』的物理流動順序來條列組件,並簡述各組件的分析功能,即可確保作答完整不漏接。

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【破題】 實驗室蒸餾/分餾裝置的核心原理在於利用混合物中各成分沸點的差異,透過「加熱汽化」與「冷卻液化」的過程達到分離純化之目的。 【論述】

小題 (三)

溫度計位於冷凝管出水口的上方或下方?下方水口的水溫為冷水或溫水?(6 分)

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看到實驗裝置題,應先在腦海中建構分餾裝置的標準圖形。思考溫度計量測的標的(即將進入冷凝管的蒸氣溫度)以決定其相對位置,並利用熱力學中的「逆流熱交換」原理來判斷冷凝水流向(下進上出),即可輕鬆推導出答案。

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【破題】分餾裝置中,溫度計位於冷凝管出水口的「上方」,而下方水口(進水口)應通入「冷水」。 【論述】 一、溫度計位置:位於冷凝管出水口「上方」

小題 (四)

溫度計的校正方法。(6 分)

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看到「溫度計校正」,應直覺想到利用已知且穩定的「標準相變點」(如純水冰點與沸點)或具追溯性的「標準溫度計」進行比對。作答時必須強調熱平衡的建立、沸點測量時的大氣壓力修正,以及後續繪製校正曲線的數據處理邏輯。

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【破題】 溫度計校正的核心目的在於消弭系統誤差,確保量測之精確度。實務上多利用純物質的熱力學相變點(已知標準溫度)或具追溯性的標準溫度計進行比對校正。 【論述】

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