類 別 : 化 工 製 程 節 次 : 第 二 節 科 目 : 1 . 化 工 熱 力 學 2 . 化 學 反 應 工 程 學

1.化工熱力學 2.化學反應工程學 第 1 頁，共 5 頁

經濟部所屬事業機構 109 年新進職員甄試試題

類 別 : 化 工 製 程 節 次 : 第 二 節 科 目 : 1 . 化 工 熱 力 學 2 . 化 學 反 應 工 程 學

注 意 事 項

1.本試題共 5 頁(含 A3 紙 1 張、A4 紙 1 張)。

2.可使用本甄試簡章規定之電子計算器。

3.本試題為單選題共 50 題，每題 2 分，共 100 分，須用 2B 鉛筆在答案卡畫記作答，於本 試題或其他紙張作答者不予計分。

4.請就各題選項中選出最適當者為答案，各題答對得該題所配分數，答錯或畫記多於 1 個 選項者，倒扣該題所配分數 3 分之 1，倒扣至本科之實得分數為零為止；未作答者，不 給分亦不扣分。

5.本試題採雙面印刷，請注意正、背面試題。

6.考試結束前離場者，試題須隨答案卡繳回，俟本節考試結束後，始得至原試場或適當處 所索取。

7.考試時間：90 分鐘。

3 [A] 1. 1莫耳的單原子分子理想氣體從狀態A變為狀態B，假設在不知為何種氣體，但已知狀態A、B 兩者之壓力、體積和溫度下，請問可得知該氣體下列何種選項？

(A)氣體內能的變化 (B)氣體所做的功

(C)氣體傳給外界的熱量 (D)氣體的質量

6 [D] 2. 對於熱力學第二定律的敘述，下列何者有誤？

(A)熱不可能自行從低溫物體傳給高溫物體

(B)不可能從單一熱源吸熱後完全變為有用的功，而不引起其他變化 (C)自發過程皆為不可逆

(D)系統從一個平衡態到另一個平衡態的過程中，若過程不可逆，則熵減少

9 [D] 3. 將數種液體混合後，若混合液為理想液體，下列何者有誤？(E：內能、H：熱焓量、G：自由 能、V：體積)

(A) ∆𝐻𝐻𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 0 (B) ∆𝐸𝐸𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 0 (C) ∆𝑉𝑉𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 0 (D)∆𝐺𝐺𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 0 12 [D] 4. 有關麥斯威爾(Maxwell)關係式，下列何者有誤？

(A)�^{𝜕𝜕𝜕𝜕}_{𝜕𝜕𝜕𝜕}�

𝑇𝑇 = �^{𝜕𝜕𝜕𝜕}_{𝜕𝜕𝑇𝑇}�

𝜕𝜕 (B)− �_{𝜕𝜕𝜕𝜕}^{𝜕𝜕𝜕𝜕}�

𝑇𝑇 = �^{𝜕𝜕𝜕𝜕}_{𝜕𝜕𝑇𝑇}�

𝜕𝜕 (C) �^{𝜕𝜕𝑇𝑇}_{𝜕𝜕𝜕𝜕}�

𝜕𝜕 = �^{𝜕𝜕𝜕𝜕}_{𝜕𝜕𝜕𝜕}�

𝜕𝜕 (D) �^{𝜕𝜕𝑇𝑇}_{𝜕𝜕𝜕𝜕}�

𝜕𝜕 = �^{𝜕𝜕𝜕𝜕}_{𝜕𝜕𝜕𝜕}�

𝜕𝜕

15 [D] 5. 關於熱力學的敘述，下列何者正確？

(A)理想氣體內能變化量，僅為壓力的函數 (B)功與熱量為狀態函數

(C)系統與外界無質量與能量交換，稱為密閉系統(Closed system) (D)任何氣體經歷一可逆循環過程，其焓值變化量必為0

18 [C] 6. 1 公克0 ℃的冰與10 公克100 ℃的水混合，請問熵變化量(∆𝑆𝑆)為多少(^{𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐}_°𝐾𝐾)？(已知水的凝固熱為 80^{𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐}_𝑔𝑔 ，水的𝐶𝐶𝐶𝐶 = 1_{𝑔𝑔∙℃}^{𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐})

(A) -0.515 (B) 0.293 (C) 0.515 (D) 0.58

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1.化工熱力學 2.化學反應工程學 第 2 頁，共 5 頁 21 [B] 7. 關於熱力學第三定律之敘述，下列何者正確？

(A)在絕對零度時，任何物質的熵等於零

(B)在絕對零度時，具有完美晶體(perfect crystal)的熵等於零 (C)在 0 ℃時，任何物體的熵等於零

(D)在 0 ℃時，具有完美晶體(perfect crystal)的熵等於零

24 [B] 8. 𝑃𝑃𝐶𝐶𝑃𝑃 ₅的分解反應是𝑃𝑃𝐶𝐶𝑃𝑃 ₅(g)⇆ PCl ₃(g) + Cl2(g)，在 473 °𝐾𝐾達到平衡時，𝑃𝑃𝐶𝐶𝑃𝑃 ₅(g)有 48.5 %分 解，在 573 °𝐾𝐾達到平衡時，有 97 %分解。前述反應下列何者正確？

(A)放熱反應 (B)吸熱反應

(C)既不放熱也不吸熱 (D)這兩個溫度下的平衡常數相等

1 [B] 9. 下列各系統敘述，何者自由度(degree of freedom)不為0？

(A)壓力為20 𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑐𝑐𝑚𝑚²的丙烯液體經減壓閥減壓為4 𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑐𝑐𝑚𝑚²氣液兩相的丙烯，且兩相平衡 (B)碳酸鈣受熱分解的反應系統：𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝑂𝑂_3(𝜕𝜕) → 𝐶𝐶𝐶𝐶𝑂𝑂_(𝜕𝜕)+ 𝐶𝐶𝑂𝑂_2(𝑔𝑔)

(C)𝑁𝑁𝐶𝐶𝐶𝐶𝑃𝑃(𝑠𝑠)與𝑁𝑁𝐶𝐶𝐶𝐶𝑃𝑃飽和水溶液在25 ℃及 1 atm下達平衡 (D)純水在其三相點時

4 [C] 10. 5莫耳雙原子理想氣體在等壓可逆下，由 -23 ℃加熱至 227 ℃，其焓之變化量(ΔH)為多少焦耳

？(𝑅𝑅 = 8.314𝑚𝑚𝑚𝑚𝑐𝑐𝑚𝑚∙𝐾𝐾^𝐽𝐽 )

(A) 15589 (B) 15981 (C) 36374 (D) 46766

7 [D] 11. 某定量理想氣體在 3 atm下，進行可逆等壓膨脹由2 ℓ變成 8 ℓ，內能變化量為15 cal，則此過 程吸收之熱量為多少cal？(1 𝐶𝐶𝑎𝑎𝑚𝑚 × ℓ = 24.22 𝑐𝑐𝐶𝐶𝑃𝑃；ℓ 表示公升)

(A) 350 (B) 400 (C) 435 (D) 451

10 [D] 12. 在100 ℃環境下，A與B的混合液體中，A的莫耳分率為0.4，若達氣液平衡，則氣相中A的莫 耳分率為多少？(A對B的相對揮發度為4.5)

(A) 0.45 (B) 0.55 (C) 0.65 (D) 0.75 13 [C] 13. 有關可逆過程的敘述，下列何者有誤？

(A)為一個無窮小變化的過程 (B)可逆過程中，系統與外界隨時保持平衡狀態

(C)可逆過程中，系統的熵變化必等於零 (D)卡諾循環中不包括等壓膨脹 16 [A] 14. 吉布氏自由能(Gibbs Free Energy)的定義為何？

(A) 𝐺𝐺 ≡ 𝐻𝐻 − 𝑇𝑇𝑆𝑆 (B) 𝐺𝐺 ≡ 𝑈𝑈 − 𝑇𝑇𝑆𝑆 (C) 𝐺𝐺 ≡ 𝐻𝐻 + 𝑇𝑇𝑆𝑆 (D) 𝐺𝐺 ≡ 𝑈𝑈 + 𝑇𝑇𝑆𝑆 19 [D] 15. 卡諾循環：

(Ⅰ)𝐴𝐴 → 𝐵𝐵：等溫可逆膨脹(在高溫𝑇𝑇2) (Ⅱ)𝐵𝐵 → 𝐶𝐶：絕熱可逆膨脹(到低溫𝑇𝑇1) (Ⅲ)𝐶𝐶 → 𝐷𝐷：等溫可逆壓縮 (Ⅳ)𝐷𝐷 → 𝐴𝐴：絕熱可逆壓縮

請問下列座標圖形何者有誤？(E：內能、S：熵、T：溫度、P：壓力、V：體積)

(A) (B) (C) (D)

22 [A] 16. 1莫耳的理想氣體由同一初始狀態出發，分別經：(Ⅰ)等溫膨脹至𝑇𝑇1，𝑃𝑃1；(Ⅱ)絕熱膨脹至𝑇𝑇2

，𝑃𝑃₂，請問兩者最終狀態溫度間關係為何？

(A) 𝑇𝑇1 > 𝑇𝑇2 (B) 𝑇𝑇1 = 𝑇𝑇2 (C) 𝑇𝑇1 < 𝑇𝑇2 (D)無法確定

25 [C] 17. 60 ℃時，苯和甲苯的蒸氣壓分別為385與140 mm-Hg。取 4 莫耳苯和 1 莫耳甲苯混合成理想 溶液，則混合蒸氣中，苯蒸氣的莫耳分率為多少？

(A) 0.733 (B) 0.8 (C) 0.916 (D) 0.957

T

︵ 溫 度

︶

S（熵）

A B

D C

A B

D C E

︵ 內 能

︶

S（熵）

A B

D C T

︵ 溫 度

︶

V（體積）

D A

C B P

︵ 壓 力

︶

T（溫度）

1.化工熱力學 2.化學反應工程學 第 3 頁，共 5 頁 2 [D] 18. 有3項化學反應式如下，請問𝐾𝐾3為何？

(Ⅰ) 𝑂𝑂2+ 2𝑁𝑁𝑂𝑂 ⇌ 2𝑁𝑁𝑂𝑂2，平衡常數𝐾𝐾1 (Ⅱ) 4𝑁𝑁𝑂𝑂 + 2𝐶𝐶𝑃𝑃2 ⇌ 4𝑁𝑁𝑂𝑂𝐶𝐶𝑃𝑃，平衡常數𝐾𝐾2

(Ⅲ) 𝑁𝑁𝑂𝑂₂+¹₂𝐶𝐶𝑃𝑃₂ ⇌ 𝑁𝑁𝑂𝑂𝐶𝐶𝑃𝑃 +¹₂𝑂𝑂₂，平衡常數𝐾𝐾₃ (A) (𝐾𝐾1)¹²(𝐾𝐾2)¹⁴ (B)^(𝐾𝐾2)2

(𝐾𝐾₁)⁴ (C)^(𝐾𝐾1)2

(𝐾𝐾₂)⁴ (D)^(𝐾𝐾2)

14

(𝐾𝐾1)¹2

5 [A] 19. 於25℃時，將0.4莫耳的A液與0.6莫耳的B液混合，若混合液為理想溶液，則混合前後自由能

∆𝐺𝐺變化多少卡(cal)？

(A) -398.5 (B) 398.5 (C) -16.4 (D) 16.4

8 [B] 20. 由吉勞吉斯-克拉泊壤(Clausius-Clapeyron)式，以液體的蒸氣壓取對數為縱軸，絕對溫度的倒 數為橫軸，作圖(log 𝑃𝑃 𝑣𝑣. 𝑠𝑠 ¹_𝑇𝑇)得一直線，直線斜率代表意義為下列何者？

(A)凝固熱 (B)汽化熱 (C)昇華熱 (D)燃燒熱

11 [C] 21. 在恆溫下，理想氣體系統的自由能G(Gibbs free energy)，隨著壓力增加會產生下列何種變化？

(A)不變 (B) 減少 (C) 增加 (D) 無法預測

14 [A] 22. 下列何者正確？

(𝐴𝐴)(^{𝜕𝜕𝜕𝜕}_{𝜕𝜕𝜕𝜕})_𝑇𝑇 = 𝑉𝑉 (B) (^{𝜕𝜕𝜕𝜕}_{𝜕𝜕𝑇𝑇})_𝜕𝜕 = 𝑉𝑉 (C) (^{𝜕𝜕𝜕𝜕}_{𝜕𝜕𝜕𝜕})_𝜕𝜕 = 𝑉𝑉 (D)(^{𝜕𝜕𝜕𝜕}_{𝜕𝜕𝜕𝜕})_𝑇𝑇 = −𝑆𝑆 17 [D] 23. 水與冰的比容在0 ℃時分別是1.0001 ^cc

𝑔𝑔及1.0907 ^cc

𝑔𝑔，0 ℃冰的熔解熱是79.8 ^cal

𝑔𝑔，如外壓增 加1 atm時，則熔點變化為何？

(A)升高0.0150 ℃ (B)下降0.0150 ℃ (C)升高0.0075 ℃ (D)下降0.0075 ℃

20 [C] 24. 某氣體對抗一可變壓力而膨脹，而對抗壓力為P =¹⁰_V atm，其中V為氣體在每一膨脹階段之 體積，若由10 ℓ膨脹至100 ℓ，氣體之內能變化為∆E = 100 cal。請問氣體在此過程中吸熱為 多少卡(cal)？(1 atm × ℓ = 24.22 cal，ℓ表示公升)

(A) 457 (B) 557 (C) 657 (D) 757

23 [B] 25. 設有一熱機(thermal engine)運轉於 25 ℃與 100 ℃之間，則該熱機最大熱效率(thermal efficiency)為下列何者？

(A) 0.101 (B) 0.201 (C) 0.301 (D) 0.401 28 [A] 26. 下列何者可使氣體液化？

(A)溫度低於臨界溫度，壓力高於臨界壓力 (B)溫度低於臨界溫度，壓力低於臨界壓力 (C)溫度高於臨界溫度，壓力高於臨界壓力 (D)溫度高於臨界溫度，壓力低於臨界壓力 31 [B] 27. 對於連續攪拌反應器(CSTR)的敘述，下列何者正確？

(A)用於小量製造 (B)低轉化率 (C)不易分析內容物 (D)散熱慢，不易控制反應 34 [B] 28. 某化學反應為1級反應，其反應濃度〔A〕降為原來一半時需5分鐘，則〔A〕變為原來的四分

之一時需多少分鐘？

(A) 12 (B) 10 (C) 8 (D) 6

37 [C] 29. 何謂零級(zero-order)反應？

(A)反應速率與溫度及濃度均無關 (B)反應速率與溫度無關 (C)反應速率與濃度無關 (D)反應速率= 0

40 [A] 30. 柱狀反應器(PFR)特性之敘述，下列何者有誤？

(A)不適用於大量生產 (B)轉化率高

(C)反應器內流態分佈穩定 (D)適用於反應熱小之反應

43 [B] 31. 某反應，當反應物反應掉5 9⁄ 所需時間是它反應掉1 3⁄ 所需時間的2倍，則該反應為幾級反應？

(A)零級反應 (B) 1級反應 (C) 2級反應 (D) 3級反應

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1.化工熱力學 2.化學反應工程學 第 4 頁，共 5 頁 46 [C] 32. 2𝐴𝐴_(𝑔𝑔)→ 𝐵𝐵_(𝑔𝑔)為2級反應，速率方程式表示為：−¹₂^{𝑑𝑑[𝐴𝐴]}_{𝑑𝑑𝑑𝑑} = 𝐾𝐾[𝐴𝐴]²或^{−𝑑𝑑𝜕𝜕𝐴𝐴}

𝑑𝑑𝑑𝑑 = 𝐾𝐾_𝐴𝐴𝑃𝑃_𝐴𝐴²，則K與𝐾𝐾_𝐴𝐴的關 係為何？

(A)𝐾𝐾𝐴𝐴 = 𝐾𝐾 (B) 𝐾𝐾𝐴𝐴 = 2𝐾𝐾 (C) 𝐾𝐾𝐴𝐴 = 2𝐾𝐾 𝑅𝑅𝑇𝑇⁄ (D) 𝐾𝐾𝐴𝐴 = 𝐾𝐾 𝑅𝑅𝑇𝑇⁄

49 [B] 33. 在一定T、V下，反應2𝐴𝐴_(𝑔𝑔) → 𝐴𝐴_2(𝑔𝑔)，𝐴𝐴_(𝑔𝑔)反應掉3 4⁄ 所需的時間是𝐴𝐴_(𝑔𝑔)半衰期𝑎𝑎_{1 2}⁄ 的2倍，則 此反應為幾級反應？

(A)零級反應 (B) 1 級反應 (C) 2 級反應 (D) 3 級反應

26 [D] 34. 某一反應的活化能為50 KJ ∙ mole⁻¹，當溫度從300 ^°K升至310 ^°K時，請問反應速率約為原來 幾倍？

(A) 7.3 (B) 5.9 (C) 3.7 (D) 1.9

29 [B] 35. 兩個𝐻𝐻 ∙與𝑀𝑀粒子同時相碰撞，發生下列反應：𝐻𝐻 ∙ +𝐻𝐻 ∙ +𝑀𝑀 → 𝐻𝐻2(𝑔𝑔)+ 𝑀𝑀，請問反應的活化能 𝐸𝐸_𝑐𝑐 為何？

(A) > 0 (B) = 0 (C) < 0 (D)不能確定

32 [C] 36. 下列有(1)、(2)兩組雙分子之反應式，各為(1)𝐶𝐶𝐻𝐻3𝐶𝐶𝐻𝐻2𝑂𝑂𝐻𝐻 + 𝐶𝐶𝐻𝐻3𝐶𝐶𝑂𝑂𝑂𝑂𝐻𝐻 → 𝐶𝐶𝐻𝐻3𝐶𝐶𝐻𝐻2𝐶𝐶𝑂𝑂𝑂𝑂𝐶𝐶𝐻𝐻3+ 𝐻𝐻2𝑂𝑂；(2)𝐶𝐶𝐻𝐻4+ 𝐵𝐵𝐵𝐵2 → 𝐶𝐶𝐻𝐻3𝐵𝐵𝐵𝐵 + 𝐻𝐻𝐵𝐵𝐵𝐵，請問碰撞理論中的機率因子P之大小順序為何？(𝑃𝑃1： (1)反應式之機率因子；𝑃𝑃₂：(2)反應式之機率因子)

(A) 𝑃𝑃1 > 𝑃𝑃2 (B) 𝑃𝑃1 = 𝑃𝑃2 (C) 𝑃𝑃1 < 𝑃𝑃2 (D) 𝑃𝑃1 = 2𝑃𝑃2

35 [A] 37. 某放射性同位素之半衰期為5.2年，試問要經過多少年，其放射性才會衰減至原來的2 %？

(A) 29.4年 (B) 69.4年 (C) 99.4年 (D) 150年

38 [C] 38. 乙烯的氣相水合反應可生成乙醇：𝐶𝐶₂𝐻𝐻_4(𝑔𝑔)+ 𝐻𝐻₂𝑂𝑂_(𝑔𝑔) → 𝐶𝐶₂𝐻𝐻₅𝑂𝑂𝐻𝐻_(𝑔𝑔)，進料含25%莫耳乙烯、

75%水蒸氣，若反應發生於125 ℃及 1 atm，該生成物組成中乙醇之莫耳分率為下列何者？(上 述反應∆𝐺𝐺° = 1082 𝑐𝑐𝐶𝐶𝑃𝑃)

(A) 0.410 (B) 0.140 (C) 0.041 (D) 0.014

41 [A] 39. 𝑁𝑁₂在300 ℃及0~60 atm時，其焦耳-湯木生係數為𝜇𝜇_{𝐽𝐽𝑇𝑇} = 0.0142 − 0.00026 𝑃𝑃，請問𝑁𝑁₂在300 ℃ 時由60 atm膨脹至20 atm，其溫度下降量為何？

(A) 0.152 ℃ (B) 1.152 ℃ (C) 2.252 ℃ (D) 3.252 ℃ 44 [A] 40. 在25 ℃時，下列反應¹

2I_2(g)+¹₂Br_2(g) → IBr_(g)之平衡常數K_p = 20.5，H_rxn^° (標準狀態下之反應 焓) = -1.26 kcal/mole，請問100 ℃之Kp值為何？

(A) 13.4 (B) 14.4 (C) 15.4 (D) 20.5 47 [A] 41. 影響反應速率常數的最主要因素為何？

(A)反應的溫度 (B)反應物的濃度 (C)反應的級數 (D)反應的時間 50 [D] 42. 氣相反應𝐴𝐴 + 2𝐵𝐵 → 2𝑅𝑅，請問該反應為幾級？

(A) 1級 (B) 2級 (C) 3級 (D)須由實驗確定

27 [D] 43. 用化學方法測定反應速率的最主要困難為何？

(A)很難同時測定各物質濃度 (B)混合物很難分辨

(C)不易控制溫度 (D)不能使反應在指定的時刻完全停止

30 [A] 44. 溫度對於反應速率的影響很大，溫度變化主要是改變下列何者？

(A)反應速率常數 (B)反應機構 (C)物質濃度或分壓 (D) 活化能

33 [B] 45. 65 ℃時𝑁𝑁₂𝑂𝑂₅氣相分解的反應速率常數為 0.292 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚⁻¹，活化能為103.3 𝐾𝐾𝐾𝐾 ∙ 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑃𝑃𝑚𝑚⁻¹，請問 80 ℃時的K值(𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚⁻¹)為何？

(A) 0.39 (B) 1.39 (C) 2.39 (D) 3.39

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1.化工熱力學 2.化學反應工程學 第 5 頁，共 5 頁 36 [C] 46. 𝑁𝑁2𝑂𝑂5的熱分解速率常數在288 ° 𝐾𝐾時為9.67 × 10⁻⁶ 𝑆𝑆⁻¹，在338 ° 𝐾𝐾時為4.87 × 10⁻³ 𝑆𝑆⁻¹。請問

該反應活化能(𝐾𝐾𝐾𝐾 ∙ 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑃𝑃𝑚𝑚⁻¹)為何？

(A) 1.7 (B) 10.7 (C) 100.7 (D) 107.1 39 [D] 47. 定溫、定容下某一反應的反應機構為： ，請問^{𝑑𝑑[𝑐𝑐]}

𝑑𝑑𝑑𝑑 =？

(A) 𝐾𝐾1[𝐴𝐴][𝐵𝐵] (B) 𝐾𝐾3[𝐶𝐶]

(C) 𝐾𝐾1[𝐴𝐴][𝐵𝐵] − 𝐾𝐾3[𝐶𝐶] (D) 𝐾𝐾1[𝐴𝐴][𝐵𝐵] − 𝐾𝐾−1[𝐶𝐶] − 𝐾𝐾3[𝐶𝐶]

42 [D] 48. 已知平行反應： ，某溫度時𝐾𝐾1= 3.74 𝑆𝑆⁻¹， 𝐾𝐾2 = 4.65 𝑆𝑆⁻¹，請問總反應速率常 數K為何？

(A) 1.21 𝑆𝑆⁻¹ (B) 1.24 𝑆𝑆⁻¹ (C) 6.39 𝑆𝑆⁻¹ (D) 8.39 𝑆𝑆⁻¹

45 [B] 49. 有一個可逆的2級反應： 其平衡常數K的表示式，下列何者正確？

(A) ^{[𝐴𝐴𝐴𝐴]}

[𝐴𝐴2][𝐴𝐴2] (B) ^{[𝐴𝐴𝐴𝐴]2}

[𝐴𝐴2][𝐴𝐴2]

(C)^{[𝐴𝐴2][𝐴𝐴2]}

[𝐴𝐴𝐴𝐴] (D) ^{[𝐴𝐴2][𝐴𝐴2]}

[𝐴𝐴𝐴𝐴]²

48 [C] 50. 抽煙屬於氧化反應的行為，此反應為下列何者？

(A)吸附控制 (B)內在質傳控制

(C)化學反應控制 (D)伴隨著質傳與化學反應控制