108年:呼治儀器(2)
下列何種方法可用來製造液態氧?
A離心法(centrifugation)
B蒸餾分離法(fractional distillation)
C半透膜(semipermeable membrane)過濾法
D利用分子篩(molecular sieve)過濾壓縮
詳細解析
本題觀念
液態氧的工業製造,核心不是把現成的氧氣用一般過濾器濾出來,而是先把空氣中的主要成分分離。空氣先經壓縮、淨化與深度冷卻,形成液化空氣;接著利用氮、氧等成分沸點不同,在低溫分餾塔中進行分餾蒸餾。氮的沸點較低,較容易先汽化,氧則相對留在液相並可收集為液態氧。這個流程同時說明為什麼選項中的「液態」很重要:能產生富氧氣體的方法,不一定能直接製造液態氧。
選項分析
- A 離心法:錯誤。 離心是利用密度、慣性或流體運動差異進行機械分離,並不是工業上由空氣取得液態氧的主要流程。液態氧需要先完成低溫液化,再依各成分的揮發性與沸點差分離;單靠離心無法取代這個相變與分餾過程。
- B 蒸餾分離法(fractional distillation):正確。 低溫空氣分離會先將空氣液化,再以分餾蒸餾利用氮、氧、氬等成分的沸點差進行分離。氧在適當的低溫條件下可作為液態產品收集,因此分餾蒸餾是製造液態氧的標準方法,也是本題答案。
- C 半透膜過濾法:錯誤。 半透膜是利用不同氣體穿透膜的速度或溶解度差異,製得富氧氣流或分離後的氣體,產品重點仍是氣態混合物中的氧富集。它不等同於先液化空氣再依沸點分餾,不能直接回答「製造液態氧」。
- D 利用分子篩過濾壓縮:錯誤。 分子篩,例如沸石,透過壓力擺動吸附優先吸附氮,留下約九成左右的富氧氣體,常用於現場製氧
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