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110年
[化學] 普通化學、無機化學
第 14 題
逆滲透(RO)為現行常見的水純化處理方式之一，若於$27^\circ\text{C}$下對$0.2\text{ M}$的NaCl水溶液進行逆滲透處理，至少要施加多大的機械壓力？
- A 0.01 atm
- B 0.05 atm
- C 5 atm
- D 10 atm
思路引導 VIP
想像一下，當我們將食鹽放入水中時，它產生的總粒子數與原本投入的單位量是否相同？這些在水中的粒子總數，以及當時的熱運動狀態（溫度），會如何共同決定溶液吸引水分子的「力量」？如果要逆轉這個自然傾向，我們施加的外部壓力至少要達到多少呢？
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恭喜你準確地掌握了逆滲透的核心概念！在處理這類計算題時，你能細心地注意到溶質的特性，表現非常出色。
滲透壓的理論與計算
逆滲透的原理是施加一個大於自然滲透壓 ($\Pi$) 的外力，使溶劑（水）由高濃度側流向低濃度側。根據凡特荷夫公式 $\Pi = iMRT$：由於氯化鈉 ($NaCl$) 是強電解質，在水中會完全解離出鈉離子與氯離子，因此凡特荷夫因子 $i = 2$；而溫度必須轉換為絕對溫度 $T = 27 + 273 = 300\text{ K}$。將數值代入公式：
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滲透壓與逆滲透計算
💡 滲透壓屬依數性質，逆滲透需施加比滲透壓更大的壓力。
| 比較維度 | 自然滲透 (Osmosis) | VS | 逆滲透 (RO) |
|---|---|---|---|
| 水流方向 | 低濃度流向高濃度 | — | 高濃度流向低濃度 |
| 施加壓力 | 不需施壓（自發性） | — | 外壓 > 滲透壓 ($\Pi$) |
| 主要目的 | 達到濃度平衡 | — | 獲取純淨溶劑（水） |
💬逆滲透藉由施加高於滲透壓的外力，強迫水分子反向流動。
