地特三等申論題
110年
[化學工程] 物理化學(包括化工熱力學)
第 四 題
下列數據是在溫度0℃條件下,氫氣在1.00g銅上的吸附量。下列氫氣體積是在溫度0℃與壓力1atm條件下量測。該實驗數據符合 Langmuir 吸附等溫方程式。
P/atm | 0.050 | 0.100 | 0.15 | 0.200 | 0.250
---|---|---|---|---|---
V/mL | 1.22 | 1.33 | 1.31 | 1.36 | 1.40
試求在1.00g銅上的氫吸附形成一單層(monolayer)的飽和吸附量與這1.00g銅所具有的總表面積。液態氫的密度(density)為0.0708 g/cm³。
〔亞佛加厥常數為6.02×10²³ mol-¹〕(25分)
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
看到這類吸附等溫線題目，首先應想到將 Langmuir 吸附方程式作線性化（P/V 對 P 作圖），透過線性迴歸的斜率求出單層飽和吸附體積（Vm）。接著，利用理想氣體方程式及亞佛加厥常數求出單層吸附的分子總數，再透過液態氫的密度與分子量估算單一分子的有效截面積（需注意最密堆積因子的假設），兩者相乘即可得出總表面積。
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【解題關鍵】利用 Langmuir 吸附等溫式的線性化形式求取單層飽和吸附體積（$V_m$），並利用液態密度推算單一分子的有效截面積，進而求得總表面積。 【解答】 計算：
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