普考申論題
113年
[化學工程] 化工機械概要
第 四 題
四、何謂萃取？（5 分）若 35℃醋酸在異丙醚的溶解度為 0.4 mol/100 mL、在水溶解度為 1.6 mol/100 mL，此時分配係數為何？（5 分）現有一 1000 mL 水溶液內含醋酸 0.8 mol，若分別以 600 mL 異丙醚連續萃取 2 次，則水溶液中還有多少 mol 醋酸？（5 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
看到此題，應先將文字分拆為『概念解釋』與『數值計算』兩部分。第一部分需利用化工原理精確定義『萃取』；第二步則要明確分配係數 $K$ 的定義（萃取相濃度 / 萃餘相濃度）；第三步處理連續萃取，利用『質量守恆』搭配『分配平衡關係』，或直接套用多級單流萃取公式 $n_N = n_0 [V_R / (V_R + K V_E)]^N$ 逐步推導求出剩餘莫耳數。
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【解題關鍵】掌握液-液萃取的物理意義，並利用分配係數 $K = C_E / C_R$ 結合質量守恆關係推導多級單流萃取公式 $n_N = n_0 \left( \frac{V_R}{V_R + K \cdot V_E} \right)^N$ 進行計算。 【解答】 一、何謂萃取（Extraction）
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液-液萃取與分配係數
💡 利用溶質在不互溶溶劑間的溶解度差異，透過分配係數計算分離效率。
🔗 萃取定量分析流程
- 1 參數確認 — 確認溶質初始莫耳數、水相體積 (Vr) 及每次萃取劑體積 (Ve)。
- 2 求分配係數 — 依平衡溶解度計算 K = Ce / Cr（萃取相濃度 / 萃餘相濃度）。
- 3 帶入萃餘率公式 — 單次萃餘分率 = Vr / (Vr + K * Ve)。
- 4 多次次方運算 — 將單次分率進行 N 次方後乘以初始量，求得最終剩餘莫耳數。
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🔄 延伸學習：延伸學習：比較總體積相同時，『多次小量』與『單次大量』萃取的效率差異。
