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物理化學（包括化工熱力學）
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101年 - 101 專利商標審查特種考試_三等_一般化工：物理化學（包括化工熱力學）#26714
科目：
物理化學（包括化工熱力學） |
年份：
101年 |
選擇題數：
0 |
申論題數：
15
試卷資訊
所屬科目：
物理化學（包括化工熱力學）
選擇題 (0)
申論題 (15)
1分別計算溫度在 298 K和 1500 K時，上述燃燒反應的標準反應焓（enthalpy）、標 準反應熵（entropy）、標準吉伯斯自由能（standard Gibbs free energy）。（12 分）
2溫度在 298 K和 1500 K時，上述燃燒反應的平衡常數K
p
為何？（6 分）
3若將家裡的瓦斯爐燃料換成氫氣，利用上述的反應燃燒生熱，且燃燒所需的氧氣 皆由空氣提供。問在理想狀況下火焰最高的溫度為何？（假設室溫為 298 K，氣 壓為 1 bar，空氣中 1/4 為氧氣，3/4 為氮氣）（6 分）
4假設我們利用氫氣和空氣的燃燒反應來建構一可逆的卡諾熱機（reversible Carnot engine）。此引擎運作在 298 K 和子題⑶所得的燃燒溫度之間。請問此卡諾熱機 的熱效率（efficiency）為何？（6 分）
5使用子題⑷的卡諾引擎燃燒一莫耳的氫氣。請問在理想狀態下最多可獲得多少的 淨功（net work）？（6 分）
1計算溫度在 298 K 時上述反應的標準焓（standard enthalpy）及標準吉伯斯自由能 （standard Gibbs free energy）。並計算理想的熱能轉換成電功（electric work）的 效率（ideal first-law efficiency）。（12 分）
2計算溫度在 298 K 時，此燃料電池的理想標準電動勢（ideal standard potential of the cell）。（5 分）
3我們日常生活中，最常使用的是汽油或柴油發電。只有在特殊需求時才會考慮燃料 電池。試從能量轉換效率的學理上，討論為何後者的發展潛力優於前者。（7 分）
1海森堡測不準原理（Heisenberg’s uncertainty principle）（5 分）
2量子力學的穿隧效應（tunneling effect）（5 分）
3黑體輻射（black body radiation）（5 分）
4氫鍵（hydrogen bond）（5 分）
1寫下[NO ]，[Br
2
] 及 [NOBr
2
]三種物種的反應速率定律式。（9 分）
2使用穩定態近似法（steady state approximation）導出上述反應機構的反應速率定 律式。（6 分）
【已刪除】3假定第一步反應很快，進入準平衡狀態（quasi-equilibrium state）。進一步簡化⑵ 所得的方程式，將k
obs
以 k
1
，k
−1
， k
2
表示出來。（5 分） 相關熱力學參數： ⑴定壓（1 bar）下的莫耳熱容（C
p
）（J/mol．K） O
2
(g) =29.4 H
2
(g) = 28.8 H
2
O(l) = 75.3 H
2
O(g) = 33.6 N
2
(g) = 29.1 ⑵壓力 1 bar，溫度 298 K 的標準生成焓
（kJ/mol）H
2
O(l) = -286 H
2
O(g) = -242 ⑶溫度 298 K的標準莫耳熵（ ° S , standard molar entropy）（J/mol．K） H
2
(g) = 130.6 O
2
(g) = 205.1 H
2
O(g) = 188.8 H
2
O(l) = 69.9 ⑷相關常數： 氣體常數R = 0.0821 L atm K
-1
Mol
-1
= 8.31 J K
-1
mol
-1
1 bar = 10
5
Pa; 1 J = 1 Pa m
3
; 1 L atm = 101.3 J 1 atm = 760 torr = 1.01325 Bar 1 volt Faraday = 96500 J
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（kJ/mol）H2O(l) = -286 H2O(g) = -242
⑶溫度 298 K的標準莫耳熵（ ° S , standard molar entropy）（J/mol．K）
H2(g) = 130.6 O2(g) = 205.1 H2O(g) = 188.8
H2O(l) = 69.9
⑷相關常數：
氣體常數R = 0.0821 L atm K-1Mol-1 = 8.31 J K-1 mol-1
1 bar = 105
Pa; 1 J = 1 Pa m3
; 1 L atm = 101.3 J
1 atm = 760 torr = 1.01325 Bar
1 volt Faraday = 96500 J