105年 - 105 全國高級中等學校學生技藝競賽考試_工業類:化工-筆試2#140482

 (1) 何者為限制反應物？ 

(2) N₂和H₂ 的轉化率各為何？

2. $1\,\mathrm{kg}$ 之水蒸氣由 $400\,\mathrm{kPa}$ 及 $600\,\mathrm{K}$ 變化至 $200\,\mathrm{kPa}$ 及 $400\,\mathrm{K}$ 之焓值變化量為何？ $400\,\mathrm{kPa}$ 及 $600\,\mathrm{K}$ 時，$\mathrm{H} = 3121.5\,\mathrm{kJ/kg}$ $200\,\mathrm{kPa}$ 及 $400\,\mathrm{K}$ 時，$\mathrm{H} = 2720.2\,\mathrm{kJ/kg}$

3. 請計算在恆溫 $100^{\circ}\mathrm{C}$ 及恆壓 $101.33\,\mathrm{kPa}$ 下，一個由無摩擦力活塞與圓筒組成的系統內，$1\,\mathrm{kg}$ 水蒸發時的 $\Delta\mathrm{U}$ 及 $\Delta\mathrm{H}$？(在此狀態下，水和蒸氣的比體積分別為 $0.00104$ 和 $1.673\,\mathrm{m}^{3}/\mathrm{kg}$，蒸發過程中系統提供水 $2256.9\,\mathrm{kJ/kg}$ 的熱量。)

4. 氨氣已漸漸成為重要的能源之一，電解水是氨氣的來源之一，請問電解 $360\,\mathrm{g}$ 的水需要多少法拍第的電量？

5. 若某反應的活化能為 $100\,\mathrm{kJ/mol}$，今添加入觸媒後其活化能降為 $80\,\mathrm{kJ/mol}$。若反應速率常數 $\mathrm{k} = \mathrm{k}{0}\,\mathrm{e}^{-\mathrm{E}/\mathrm{RT}}$，假設 $\mathrm{k}{0}$ 為定值，請問添加 觸媒後反應速率加快多少？

6. 某零階反應在 10 分鐘內完成 50%，試問在第 15 分鐘結束時，反應完成百分率為多少？

7. 某平行反應可以寫成

已知 $E{a,1} > E{a,2}$，$A1 > A2$，請問在溫度超過多少度後，生成主產物 R 的速率大於副產物 T 的速率？

8. 某熱交換器利用 $110\,\mathrm{kPa}$ 的飽和水蒸汽加熱苯，苯的流量為 $5\,\mathrm{m}^3/\mathrm{h}$，從 $293\,\mathrm{K}$ 加熱至 $343\,\mathrm{K}$，如果熱損失 $8\%$，請問熱傳量和蒸氣用量？(苯的比熱為定值 $1.76\,\mathrm{kJ/kgK}$，密度 $879\,\mathrm{kg/m^3}$。水的冷凝熱 $2251\,\mathrm{kJ/kg}$)

9. 直徑 $40\,\mathrm{mm}$ 的鋼管入口處氣體流入的壓力為 $1\,\mathrm{atm}$，溫度不變，出口處氣體的壓力為 $6\,\mathrm{atm}$。假設氣體的質量流量不變，同時出口的流速也不變，請問出口的直徑是多少？(假設氣體為理想氣體)

10. 在一減壓蒸餾的作程序中，若欲將甲苯於 $60^{\circ}\mathrm{C}$ 餾出，請問壓力應降至多少 $\mathrm{mmHg}$？

甲苯的蒸氣壓與溫度的關係 $\log \frac{P}{Pb} = \frac{-\Delta H}{2.303R} \left[ \frac{1}{T} - \frac{1}{Tb} \right]$

$\Delta H = 33.5\,\mathrm{kJ/mol}$，1 大壓力下甲苯的沸點 $110.6^{\circ}\mathrm{C}$