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
[C或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) ∆𝐻𝑚𝑖𝑥 = 0 (B) ∆𝐸𝑚𝑖𝑥 = 0 (C) ∆𝑉𝑚𝑖𝑥 = 0 (D)∆𝐺𝑚𝑖𝑥 = 0
12
[D] 4. 有關麥斯威爾(Maxwell)關係式，下列何者有誤？(A)(𝜕𝑆
𝜕𝑉)
𝑇 = (𝜕𝑃
𝜕𝑇)
𝑉 (B)− (𝜕𝑆
𝜕𝑃)
𝑇 = (𝜕𝑉
𝜕𝑇)
𝑃 (C) (𝜕𝑇
𝜕𝑃)
𝑆 = (𝜕𝑉
𝜕𝑆)
𝑃 (D) (𝜕𝑇
𝜕𝑉)
𝑆 = (𝜕𝑃
𝜕𝑆)
𝑉
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
[一律 給分]6. 1 公克0 ℃的冰與10 公克100 ℃的水混合，請問熵變化量(∆𝑆)為多少(𝑐𝑎𝑙
°𝐾)？(已知水的凝固熱為 80𝑐𝑎𝑙
𝑔 ，水的𝐶𝑝 = 1𝑐𝑎𝑙
𝑔∙℃)
(A) -0.515 (B) 0.293 (C) 0.515 (D) 0.58
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[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. 𝑃𝐶𝑙 5的分解反應是𝑃𝐶𝑙 5(g)⇆ PCl 3(g) + Cl2(g)，在 473 °𝐾達到平衡時，𝑃𝐶𝑙 5(g)有 48.5 %分 解，在573 °𝐾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 𝑘𝑔/𝑐𝑚2的丙烯液體經減壓閥減壓為4 𝑘𝑔/𝑐𝑚2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：𝐶𝑎𝐶𝑂3(𝑆) → 𝐶𝑎𝑂(𝑆)+ 𝐶𝑂2(𝑔)
(C)𝑁𝑎𝐶𝑙(𝑠)與𝑁𝑎𝐶𝑙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？(𝑅 = 8.314 𝐽
𝑚𝑜𝑙𝑒∙𝐾)
(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 𝑎𝑡𝑚 × ℓ = 24.22 𝑐𝑎𝑙；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) 𝐺 ≡ 𝐻 − 𝑇𝑆 (B) 𝐺 ≡ 𝑈 − 𝑇𝑆 (C) 𝐺 ≡ 𝐻 + 𝑇𝑆 (D) 𝐺 ≡ 𝑈 + 𝑇𝑆
19
[D] 15. 卡諾循環：(Ⅰ)𝐴 → 𝐵：等溫可逆膨脹(在高溫𝑇2) (Ⅱ)𝐵 → 𝐶：絕熱可逆膨脹(到低溫𝑇1) (Ⅲ)𝐶 → 𝐷：等溫可逆壓縮 (Ⅳ)𝐷 → 𝐴：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𝑇1，𝑃1；(Ⅱ)絕熱膨脹至𝑇2，𝑃2，請問兩者最終狀態溫度間關係為何？
(A) 𝑇1> 𝑇2 (B) 𝑇1 = 𝑇2 (C) 𝑇1 < 𝑇2 (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）
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2
[D] 18. 有3項化學反應式如下，請問𝐾3為何？(Ⅰ) 𝑂2+ 2𝑁𝑂 ⇌ 2𝑁𝑂2，平衡常數𝐾1 (Ⅱ) 4𝑁𝑂 + 2𝐶𝑙2 ⇌ 4𝑁𝑂𝐶𝑙，平衡常數𝐾2 (Ⅲ) 𝑁𝑂2+1
2𝐶𝑙2 ⇌ 𝑁𝑂𝐶𝑙 +1
2𝑂2，平衡常數𝐾3 (A) (𝐾1)12(𝐾2)14 (B) (𝐾2)2
(𝐾1)4 (C) (𝐾1)2
(𝐾2)4 (D) (𝐾2)
1 4
(𝐾1) 1 2
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∆𝐺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 𝑃 𝑣. 𝑠 1𝑇)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？(𝐴)(𝜕𝐺
𝜕𝑃)𝑇 = 𝑉 (B) (𝜕𝐺
𝜕𝑇)𝑃 = 𝑉 (C) (𝜕𝐺
𝜕𝑃)𝑆 = 𝑉 (D)(𝜕𝐺
𝜕𝑃)𝑇 = −𝑆
17
[D] 23. 水與冰的比容在0 ℃時分別是1.0001 cc𝑔及1.0907 cc
𝑔，0 ℃冰的熔解熱是79.8 cal
𝑔，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 =10V 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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46
[C] 32. 2𝐴(𝑔) → 𝐵(𝑔)為2級反應，速率方程式表示為：−12 𝑑[𝐴]
𝑑𝑡 = 𝐾[𝐴]2或−𝑑𝑃𝐴
𝑑𝑡 = 𝐾𝐴𝑃𝐴2，則K與𝐾𝐴的關 係為何？
(A)𝐾𝐴 = 𝐾 (B) 𝐾𝐴 = 2𝐾 (C) 𝐾𝐴 = 2𝐾 𝑅𝑇⁄ (D) 𝐾𝐴 = 𝐾 𝑅𝑇⁄
49
[B] 33. 在一定T、V下，反應2𝐴(𝑔) → 𝐴2(𝑔)，𝐴(𝑔)反應掉3 4⁄ 所需的時間是𝐴(𝑔)半衰期𝑡1 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𝐻 ∙與𝑀粒子同時相碰撞，發生下列反應：𝐻 ∙ +𝐻 ∙ +𝑀 → 𝐻2(𝑔)+ 𝑀，請問反應的活化能 𝐸𝑎 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)𝐶𝐻3𝐶𝐻2𝑂𝐻 + 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 → 𝐶𝐻3𝐶𝐻2𝐶𝑂𝑂𝐶𝐻3+ 𝐻2𝑂；(2)𝐶𝐻4 + 𝐵𝑟2 → 𝐶𝐻3𝐵𝑟 + 𝐻𝐵𝑟，請問碰撞理論中的機率因子P之大小順序為何？(𝑃1： (1)反應式之機率因子；𝑃2：(2)反應式之機率因子)(A) 𝑃1 > 𝑃2 (B) 𝑃1 = 𝑃2 (C) 𝑃1 < 𝑃2 (D) 𝑃1 = 2𝑃2
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：𝐶2𝐻4(𝑔)+ 𝐻2𝑂(𝑔) → 𝐶2𝐻5𝑂𝐻(𝑔)，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∆𝐺° = 1082 𝑐𝑎𝑙)
(A) 0.410 (B) 0.140 (C) 0.041 (D) 0.014
41
[A] 39. 𝑁2在300 ℃及0~60 atm時，其焦耳-湯木生係數為𝜇𝐽𝑇 = 0.0142 − 0.00026 𝑃，請問𝑁2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12I2(g)+1
2Br2(g) → IBr(g)之平衡常數Kp = 20.5，Hrxn° (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𝐴 + 2𝐵 → 2𝑅，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𝑁2𝑂5氣相分解的反應速率常數為 0.292 𝑚𝑖𝑛−1，活化能為103.3 𝐾𝐽 ∙ 𝑚𝑜𝑙𝑒−1，請問 80 ℃時的K值(𝑚𝑖𝑛−1)為何？(A) 0.39 (B) 1.39 (C) 2.39 (D) 3.39
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[C] 46. 𝑁2𝑂5的熱分解速率常數在288 ° 𝐾時為9.67 × 10−6 𝑆−1，在338 ° 𝐾時為4.87 × 10−3 𝑆−1。請問該反應活化能(𝐾𝐽 ∙ 𝑚𝑜𝑙𝑒−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𝑑[𝑐]𝑑𝑡 =？
(A) 𝐾1[𝐴][𝐵] (B) 𝐾3[𝐶]
(C) 𝐾1[𝐴][𝐵] − 𝐾3[𝐶] (D) 𝐾1[𝐴][𝐵] − 𝐾−1[𝐶] − 𝐾3[𝐶]
42
[D] 48. 已知平行反應： ，某溫度時𝐾1 = 3.74 𝑆−1， 𝐾2 = 4.65 𝑆−1，請問總反應速率常 數K為何？(A) 1.21 𝑆−1 (B) 1.24 𝑆−1 (C) 6.39 𝑆−1 (D) 8.39 𝑆−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) [𝐴𝐵]
[𝐴2][𝐵2] (B) [𝐴𝐵]2
[𝐴2][𝐵2]
(C) [𝐴2][𝐵2]
[𝐴𝐵] (D) [𝐴2][𝐵2]
[𝐴𝐵]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
