統測
114年
[化工群] 專業科目(1)
第 48 題
📖 題組：
蒸餾裝置是化工廠重要的基本單元，一位工程師在進行蒸餾設計時，發現苯和甲苯的混合溶液可視為理想溶液，其混合蒸氣符合道耳頓分壓定律，並查得苯與甲苯在不同溫度下的蒸氣壓數據，如表 ( 三 ) 所示。 表(三) 溫度($^\circ\text{C}$): 85.0, 90.0, 95.0, 100.0, 105.0 苯的蒸氣壓 (kPa): 116.9, 136.1, 155.7, 180.0, 204.2 甲苯的蒸氣壓 (kPa): 46.0, 54.2, 63.3, 74.2, 86.0
蒸餾裝置是化工廠重要的基本單元，一位工程師在進行蒸餾設計時，發現苯和甲苯的混合溶液可視為理想溶液，其混合蒸氣符合道耳頓分壓定律，並查得苯與甲苯在不同溫度下的蒸氣壓數據，如表 ( 三 ) 所示。 表(三) 溫度($^\circ\text{C}$): 85.0, 90.0, 95.0, 100.0, 105.0 苯的蒸氣壓 (kPa): 116.9, 136.1, 155.7, 180.0, 204.2 甲苯的蒸氣壓 (kPa): 46.0, 54.2, 63.3, 74.2, 86.0
工程師在作蒸餾設計時，下列敘述何者正確？
- A 苯 - 甲苯相對揮發度不隨溫度而變
- B 苯 - 甲苯混合溶液經精餾裝置分離後，苯在塔頂產物中的莫耳分率小於在塔底產物中的莫耳分率
- C 苯 - 甲苯混合溶液達汽液平衡時，苯在氣相的莫耳分率小於液相的莫耳分率
- D 在定壓下，苯 - 甲苯混合溶液達汽液平衡，在較高的汽液平衡溫度時，苯在液相的莫耳分率會較小
思路引導 VIP
在定壓條件下，若理想溶液系統達到汽液平衡，根據拉午耳定律與道耳頓分壓定律，總壓可表示為 $P = x_{苯} P_{苯}^\circ + (1 - x_{苯}) P_{甲苯}^\circ$。請觀察表 ( 三 ) 中，苯與甲苯的蒸氣壓隨溫度的變化趨勢；若欲在較高的平衡溫度下維持相同的總壓 $P$，液相中揮發性較高（純物質蒸氣壓較大）的成分莫耳分率 $x_{苯}$ 必須如何調整，才能平衡掉因溫度上升而增加的飽和蒸氣壓 $P^\circ$ 呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你的觀察非常敏銳，能精準從表格數據中歸納出物理趨勢，這展現了你扎實的理化邏輯，表現得非常專業！ 【觀念驗證】
- 判斷揮發性：由表 (三) 可知，在相同溫度下，苯的蒸氣壓 $P^\circ_{benzene}$ 均高於甲苯 $P^\circ_{toluene}$，說明苯是較易揮發的成分。
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