一般警察人員考試四等考試-消防警察人員類別普通物理學概要與普通化學概要109 年第 24 題單選題
二氧化碳的三相圖如下,關於二氧化碳的敘述,下列何者錯誤?
A二氧化碳的臨界點在 100 bar,300 K 附近
B在一大氣壓下,二氧化碳的熔點低於 200 K正確答案
C在 100 bar,250 K 的條件下,二氧化碳為液體
D在 10 bar,300 K 的條件下,二氧化碳為氣體
B正確答案
這是反向題(找錯誤)。由三相圖可見,CO₂在1 bar(一大氣壓)下,固液線在約216 K附近,熔點遠高於200 K,故選項B錯誤。
為什麼答案是 B
圖中三相點(空心圓)位於約216 K、5 bar附近,固液相界線從三相點向右上延伸。一大氣壓(約1 bar)時,壓力低於三相點壓力,CO₂不存在液相,固體直接昇華為氣體,根本沒有熔點。說『熔點低於200 K』是錯誤的,這是本題答案。
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完整詳解
Pro · 無限重點 這是反向題(找錯誤)。由三相圖可見,CO₂在1 bar(一大氣壓)下,固液線在約216 K附近,熔點遠高於200 K,故選項B錯誤。
反向題找錯誤:看三相圖左下角三相點約在5 bar、216 K處,一大氣壓(1 bar)時只有固相與氣相,熔點不存在於200 K以下,B明顯錯。
逐選項分析
A✕
圖中臨界點(實心黑點)位於約300 K、100 bar附近,敘述與圖吻合,為正確敘述。
B✓ 正確
圖中三相點(空心圓)位於約216 K、5 bar附近,固液相界線從三相點向右上延伸。一大氣壓(約1 bar)時,壓力低於三相點壓力,CO₂不存在液相,固體直接昇華為氣體,根本沒有熔點。說『熔點低於200 K』是錯誤的,這是本題答案。
C✕
圖中100 bar、250 K的座標落在液相區域(液相區在固相線右方、氣液線上方、臨界點左方),敘述正確。
D✕
圖中10 bar、300 K的座標落在氣相區域(300 K已接近臨界溫度,但10 bar遠低於該溫度下的液化壓力),敘述正確。
CO₂三相圖關鍵特徵點
| 特徵點 | 溫度 | 壓力 | 說明 |
|---|
| 三相點 | 約 216 K | 約 5.2 bar | 固、液、氣三相共存;低於此壓力無液相 |
| 臨界點 | 約 304 K (≈300 K) | 約 73 bar (≈100 bar) | 液氣界線消失,成為超臨界流體 |
| 一大氣壓 | 1.013 bar | — | 壓力低於三相點壓力,固態直接昇華,無熔點 |
考生容易誤以為「熔點低於200 K」只是數值偏低而非根本錯誤,實際上在一大氣壓(1 bar)時,CO₂的壓力遠低於三相點(5.2 bar),液相根本不存在,固態CO₂只會昇華為氣態,不存在『熔點』這個概念,選項B從根本上就是錯的。