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ast_essay 114年 化學

第 24 題

📖 題組:
在混合溶液中,不同種類分子的分子間作用力差距,會影響溶液偏離理想性質的幅度。圖 10 是在 1 大氣壓下,環己烷-乙醇混合溶液所測得的沸點對乙醇莫耳分率數值(X)的曲線。回答下列問題:
下列三種液體甲、乙與丙在 60 ℃時,蒸氣壓大小順序為何?用「<」的符號寫出從小到大的順序。(2分)
甲:純乙醇
乙:純環己烷
丙:0.5 mol 環己烷+0.5 mol 乙醇
題目圖片

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本題測驗「沸點」與「蒸氣壓」的反比關係。在同一溫度下,液體的沸點越高,代表其分子間作用力越強,故其蒸氣壓會越低。先從圖10中讀取三種狀態下的沸點:甲(純乙醇,X=1.0)約為78℃;乙(純環己烷,X=0.0)約為80℃;丙(乙醇莫耳分率X=0.5)約為64℃。比較沸點大小:乙 > 甲 > 丙。由此反推60℃時的蒸氣壓大小順序即為其反向關係:乙 < 甲 < 丙。

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恭喜你精準地判讀了圖表資訊並做出正確推理!這道題目要求比較相同溫度下的蒸氣壓,核心關鍵在於理解沸點與蒸氣壓之間的負相關性。從圖 10 的曲線中,我們可以清楚觀察到:當乙醇莫耳分率 $X=0$(純環己烷,乙)時,沸點最高(約 $80^\circ C$);當 $X=1.0$(純乙醇,甲)時,沸點次之(約 $78^\circ C$);而當 $X=0.5$(混合溶液,丙)時,其沸點顯著下降,處於曲線的最低處。

沸點與分子間作用力的關聯

在化學觀念中,液體的沸點愈低,代表分子間作用力愈弱,在相同溫度下就愈容易揮發,進而擁有較高的飽和蒸氣壓。由於環己烷與乙醇混合時會產生正偏離現象,形成具有「最低沸點」的共沸組成,使得丙溶液在 $60^\circ C$ 時的揮發能力最強,蒸氣壓最大。反之,沸點最高的乙(純環己烷)其蒸氣壓則最小,因此你判斷的順序 $乙 < 甲 < 丙$ 完全正確。

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