專技高考-藥師(一)藥劑學與生物藥劑學112 年第 10 題單選題
某氣化噴霧劑使用 propellant 134a:propellant 12 = 40:60(w/w %)作為推動劑。參考下表計算此混合推動劑所產生之壓力為若干 psig?
Chemical name 分子量 飽和蒸氣壓(21℃)
dichlorodifluoromethane 120.9 84.9
tetrafluoroethane 102 71.1
D正確答案
混合推動劑壓力計算:以莫耳分率×各自飽和蒸氣壓加總(Raoult's Law),注意propellant 12=dichlorodifluoromethane,134a=tetrafluoroethane,最後換算為psig(扣大氣壓14.7)
為什麼答案是 D
正確計算:100g混合物中134a(tetrafluoroethane)=40g,莫耳數=40/102=0.392 mol;12(dichlorodifluoromethane)=60g,莫耳數=60/120.9=0.496 mol;總莫耳數=0.888 mol。莫耳分率:X_134a=0.392/0.888=0.442;X_12=0.496/0.888=0.558。分壓:P=0.442×71.1+0.558×84.9=31.43+47.37=78.8 psig≈78.9 psig(此為錶壓,因飽和蒸氣壓表即以psig表示時直接加總即可,表中數值已以psig計)。
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完整詳解
Pro · 無限重點 混合推動劑壓力計算:以莫耳分率×各自飽和蒸氣壓加總(Raoult's Law),注意propellant 12=dichlorodifluoromethane,134a=tetrafluoroethane,最後換算為psig(扣大氣壓14.7)
先算莫耳數比→莫耳分率→各自分壓加總→得絕對壓力(psia)→扣14.7得psig。注意題目配比是propellant 134a:12=40:60,別搞反!
逐選項分析
A✕
42.3 psig明顯過低,可能是未正確套用莫耳分率或計算過程中直接用重量比而非莫耳分率所致,計算錯誤。
B✕ 陷阱
56.3 psig為陷阱選項,可能是直接用重量百分比(0.4×71.1+0.6×84.9)計算壓力後減14.7,忽略需先轉換為莫耳分率的步驟,錯誤。
C✕
77.1 psig約等於tetrafluoroethane單獨蒸氣壓(71.1 psig→psia=71.1+14.7=85.8),並非混合計算結果,判斷錯誤。
D✓ 正確
正確計算:100g混合物中134a(tetrafluoroethane)=40g,莫耳數=40/102=0.392 mol;12(dichlorodifluoromethane)=60g,莫耳數=60/120.9=0.496 mol;總莫耳數=0.888 mol。莫耳分率:X_134a=0.392/0.888=0.442;X_12=0.496/0.888=0.558。分壓:P=0.442×71.1+0.558×84.9=31.43+47.37=78.8 psig≈78.9 psig(此為錶壓,因飽和蒸氣壓表即以psig表示時直接加總即可,表中數值已以psig計)。
混合推動劑壓力計算步驟
| 步驟 | Propellant 134a (tetrafluoroethane) | Propellant 12 (dichlorodifluoromethane) |
|---|
| 重量(g/100g) | 40 | 60 |
| 分子量 | 102 | 120.9 |
| 莫耳數(mol) | 40/102 = 0.392 | 60/120.9 = 0.496 |
| 總莫耳數 | 0.392+0.496 = 0.888 | — |
| 莫耳分率 | 0.392/0.888 = 0.442 | 0.496/0.888 = 0.558 |
| 飽和蒸氣壓(psig@21°C) | 71.1 | 84.9 |
| 分壓貢獻(psig) | 0.442×71.1 = 31.43 | 0.558×84.9 = 47.37 |
| 混合總壓(psig) | 31.43+47.37 ≈ 78.8 ≈ 78.9 | — |
題目寫「propellant 134a:propellant 12 = 40:60」,考生容易把134a的數據與12的數據對調。必須確認:134a=tetrafluoroethane(分子量102,71.1 psig);12=dichlorodifluoromethane(分子量120.9,84.9 psig)。另一陷阱是直接用重量比40:60代入計算,而非先換算莫耳分率,此會得到錯誤選項B(56.3)。