高考申論題
107年
[化學工程] 化學程序工業(包括質能均衡)
第 一 題
📖 題組：
300kg 之硝酸銀(AgNO3)飽和溶液從100℃冷卻至20℃,以產生硝酸銀晶體,再經過濾分離。濕濾餅含80%(以重量計)固體及20%飽和溶液,再經過乾燥蒸發去除水分。硝酸銀在20℃及 100℃之溶解度分別為 222 g AgNO3/100 g H2O及952 g AgNO3/100 g H2O,請計算:
300kg 之硝酸銀(AgNO3)飽和溶液從100℃冷卻至20℃,以產生硝酸銀晶體,再經過濾分離。濕濾餅含80%(以重量計)固體及20%飽和溶液,再經過乾燥蒸發去除水分。硝酸銀在20℃及 100℃之溶解度分別為 222 g AgNO3/100 g H2O及952 g AgNO3/100 g H2O,請計算:
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
硝酸銀以乾燥結晶形式產出之比率。(10分)
思路引導 VIP
面對結晶程序的質能均衡題，首先應設定基準(Basis)並確立各階段的質量守恆。解題核心在於分別釐清『冷卻結晶析出的純晶體量』與『過濾後附著於晶體上的飽和母液量』，最後乾燥時母液中的溶質也會一併殘留成為產物。
小題 (二)
乾燥蒸發去除之水分量。(10分)
思路引導 VIP
本題為典型的結晶與乾燥質能均衡問題。解題核心在於：1. 依據不同溫度的溶解度，利用水不參與結晶的特性，計算冷卻後產生的純晶體與剩餘飽和溶液質量。 2. 透過濕濾餅的重量比例求出夾帶的飽和溶液量，最後乘上飽和溶液中的水分質量分率，即為乾燥需去除的水分。