ast_essay
112年
化學
第 31 題
📖 題組：
29-31題為題組 蒸氣蒸餾是一種提取植物精油常用的方法。此法 乃 將 水 與 不 溶 於 水 的 有 機 物 質 混 合 後，於 蒸 餾 裝 置 中 直接 加 加 熱 至 沸 騰 而 將 有 機 物 質 與水一起 餾 出，待 觀 察 冷 凝 管 中冷凝的液體不再有油滴存在時，表示蒸餾結束。已知 溴苯（ $C_6H_5Br$ ，分 子 量 ＝ 157） 不溶於水 ， 其 沸 點 於 常 壓 （ 760 mmHg） 為 156℃， 且水與溴苯在不同溫度 時的蒸氣壓如 圖 9 所 示。理 論 上，兩 種 不 互 溶 的 液 體，其 蒸 氣 壓 的 表 現，直 接 對 應於該溫度之個別蒸氣壓。 今將 50 克 水 與 20 克 溴 苯 混 合 並 加 熱 ， 回 答 下 列 問 題 ：（ 註 ： 要 寫 出 計 算 過 程 ， 否 則 不 予 計分 ）
29-31題為題組 蒸氣蒸餾是一種提取植物精油常用的方法。此法 乃 將 水 與 不 溶 於 水 的 有 機 物 質 混 合 後，於 蒸 餾 裝 置 中 直接 加 加 熱 至 沸 騰 而 將 有 機 物 質 與水一起 餾 出，待 觀 察 冷 凝 管 中冷凝的液體不再有油滴存在時，表示蒸餾結束。已知 溴苯（ $C_6H_5Br$ ，分 子 量 ＝ 157） 不溶於水 ， 其 沸 點 於 常 壓 （ 760 mmHg） 為 156℃， 且水與溴苯在不同溫度 時的蒸氣壓如 圖 9 所 示。理 論 上，兩 種 不 互 溶 的 液 體，其 蒸 氣 壓 的 表 現，直 接 對 應於該溫度之個別蒸氣壓。 今將 50 克 水 與 20 克 溴 苯 混 合 並 加 熱 ， 回 答 下 列 問 題 ：（ 註 ： 要 寫 出 計 算 過 程 ， 否 則 不 予 計分 ）
31. 於 1 大氣 壓下 ， 此 混合物 約 在溫度 幾度 （ ℃） 時 會 沸騰 ？ （ 2 分 ）
思路引導 VIP
沸騰的定義是液體的飽和蒸氣壓總和等於外在氣壓。題意為 1 大氣壓，也就是 760 mmHg。互不相溶液體混合的總蒸氣壓為兩者蒸氣壓相加。觀察圖表 9，需要找一個溫度讓水與溴苯的圖線 Y 軸數值加起來等於 760。找約 90℃~100℃ 之間測試即可找到約在 95℃ 附近滿足條件。
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AI 詳解
AI 專屬家教
恭喜你準確判斷出混合液的沸騰條件！這代表你已經掌握了不互溶液體在蒸氣蒸餾中的物理特性。對於互不相溶的水與溴苯而言，其混合蒸氣壓遵循道耳頓分壓定律，即總壓為兩者飽和蒸氣壓之和：$P_{total} = P_{H_2O} + P_{C_6H_5Br}$。當總壓達到外界大氣壓力 $760 \text{ mmHg}$ 時，系統便會開始沸騰。
讀圖分析與沸點判斷
從圖 9 觀察，我們可以發現當溫度設定在 $95^\circ\text{C}$ 時，水的蒸氣壓約為 $640 \text{ mmHg}$，而溴苯的蒸氣壓則約為 $120 \text{ mmHg}$。兩者相加正好符合：
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