109年 - 109 高雄市市立高級中等學校聯合教師甄選：化工科#87898

選擇題 (30)

1. 在 1 大氣壓 27℃下裝有某氣體 10.0 公升的容器中，將 80 克某液體裝入該容器中後密封(液體體積可忽略，容器內氣體完全不逸出)。當加熱至 127℃ 時，該密封容器內壓力為 9.53 大氣壓，假設在 27℃時，該液體之蒸氣壓可忽略，在 127℃時該液體完全汽化；則該液體的分子量為何？( 假設氣體與該液體互不反應，且氣體及蒸汽均為理想氣體 ) (A) 28 (B) 32 (C) 46 (D) 64。

2. 下列關於膠體沉澱的敘述，何者不正確？ (A)溶液的相對過飽和度較小時，容易產生膠體沉澱 (B)Al(OH)₃為膠體沉澱 (C)膠體沉澱不易過濾 (D)加入電解質溶液可以使膠體沉澱產生凝聚，而形成較易過濾的非晶型固體。

3. 關於液體性質的敘述，下列何者不正確？ (1)液體蒸汽壓的對數值(log P)與絕對溫度倒數(1/T)的關係圖中，若所得直線的斜率為負值，表示其汽化過程為放熱 (2)依曲吞法則(Trouton's rule)：H₂O 莫耳汽化熱與其正常沸點的比值為 21 cal/mol‧K (3)一般而言，液體的黏度會隨溫度的上升而減少，但隨壓力的上升而增加 (4)甘油有 3 個羥基，所以相同狀態下甘油的表面張力比水大。 (A)123 (B)234(C)124 (D)134。

4. 應用奧士瓦黏度計(Ostwald viscometer)，在 20 ℃下測得水及同體積之某液體(密度為2.5 g/cm³ )通過已知長度及半徑的毛細管所需之時間分別為50秒及 180 秒，試求該液體在 20℃下的黏度為多少？( 已知 20 ℃時水的密度為 1.0 g/cm³，黏度為 1.0 cP )(A) 0.67 cP (B) 2.76 cP (C) 3.67 cP (D) 9.0 cP。

5. 某金屬為體心立方晶系排列，若晶體密度為 d 克/立方公分，原子半徑 r ° A，則此金屬的原子量為若干？( N_A：亞佛加厥常數 ) (A) (B) (C) (D) 。

6. 下列有關「界面張力」的觀察與敘述，何者不正確？ (A)兩液體相互溶解度愈小，其界面張力愈大 (B)界面張力發生在不互溶或部分互溶之兩液體的接觸面 (C)25℃各取 25 ml 水及苯置入燒杯中，其界面張力為零 (D)取小量油品加到水面上，視油品種類，油品可能展成膜或形成油滴。

7. 假設苯和甲苯互溶形成理想溶液，在 25℃時，苯的蒸氣壓為 a 毫米汞柱，甲苯的蒸氣壓為 b 毫米汞柱，則下列敘述何者正確？ (A) b＞a (B)當溶液中苯的莫耳分率為 0.5 時，溶液的蒸氣壓為 (C)苯和甲苯混合互溶的過程為放熱反應 (D)苯和甲苯分子間沒有作用力。

8. 於 1 大氣壓力(1 atm)下煮開水，當水煮開時有 18 g 的水變成水蒸氣逸出，假設水蒸氣為理想氣體時，試問水蒸氣對大氣所作之最大功約為若干焦耳？ ( 若水之莫耳體積對水蒸氣之莫耳體積相比較可忽略 ) (A) 1330 (B) 3101 (C) 4326 (D) 8204。

9. 一莫耳理想氣體在 1 bar 及 273 K 下對抗 0.5 bar 的外界壓力進行絕熱膨脹，當其體積膨脹為原來的 2 倍時，試問系統內能減少多少 J？( 假設氣體之熱容量為 C_V＝R ) (A) 4156 (B) 3258 (C) 2892 (D) 1135。

10. 2 莫耳水於 100 ℃之定溫、定壓下完全汽化成水蒸氣(可假設為理想氣體)，已知此過程的汽化熱為 540 cal/g，則其內能變化量△U 約為多少 kcal？ ( R ＝1.987 cal / mol-K ) (A) 8.7 (B) 9.0 (C) 9.5 (D) 18。

11. 下列何組是 MKS 工程制的基本因次？( M：質量，L：長度，θ：時間， T：溫度，F：力 ) (A)[M]、[L]、[θ]、[T] (B)[M]、[L]、[θ]、[T]、[F] (C)[M]、[L]、[θ] (D)[F]、[L]、[θ]、[T]。

12. 有一卡爾諾(carnot)循環熱機在 227 °C 與 27 °C 間操作，此一循環操作中，對低溫熱槽放出 6000 J 的熱量，則下列敘述哪些為正確？ (1)此熱機需自高溫熱槽吸取 10000 J 的熱量 (2)此熱機的效率為 0.4 (3)此熱機能對外界作功(w_net)2000 J (4)此熱機能對外界作功(w_net)6000 J (A)123 (B)124 (C)僅12 (D)僅13。

13. 小明在量筒內倒入 A 液體與 B 液體，如圖(一)所示。已知 A 液體比重為 2， B 液體比重為 5，且 A 與 B 不互溶。試問量筒底部之壓力約為多少 kPa？ ( 已知 g＝9.8 m/s²，大氣壓力為 1 atm ) (A) 8.80 (B) 101.3 (C) 110.12 (D) 1×10⁵。

14. 將水自低處輸送到若干公尺的高處的輸水系統如圖(二)所示，現以 1 kW 的流體功率將 10 kg/s 的水輸送至高處，整個輸送過程的總摩擦損失約為 50 W，假設流體的出、入口壓力及流速均相同，試問可輸送的高度約為多少公尺？( g＝9.8 m/s² ) (A) 8.3 (B) 9.7 (C) 12.1 (D) 17.5。

15. 關於差壓式流量計與浮子流量計在測量流量(體積流率)時，下列關係之比較何者正確？ (A)差壓式流量計：流量正比差壓。浮子流量計：流量正比流動面積 (B)差壓式流量計：流量正比差壓。浮子流量計：流量正比流動面積的平方根 (C)差壓式流量計：流量正比差壓的平方根。浮子流量計：流量正比流動面積的平方根 (D)差壓式流量計：流量正比差壓的平方根。浮子流量計：流量正比流動面積。

16. 一火爐壁厚 120 cm，內、外壁表面溫度分別為 100℃及 40℃，已知每平方公尺爐壁的熱損失為 20 kW，若壁表面的溫度不變，欲將熱損失減少 20%，則須將爐壁的壁厚增加多少 cm？ (A) 1.5 (B) 30 (C) 40 (D) 50。

17. 丙酮-氯仿的氣-液平衡相圖如圖(三)所示，下列敘述哪些為正確？

(1)丙酮-氯仿之混合液屬於負偏差型溶液 (2)混合液中氯仿濃度低於 80%時，丙酮為輕成分 (3)混合液中氯仿濃度高於 80%時，若蒸餾塔無限高，則塔頂產物為純氯仿(4)混合液中氯仿濃度低於 80%時，若蒸餾塔無限高，則塔頂產物為共沸物 (5)共沸物中丙酮之濃度為 80%，且最高共沸點為 64.5℃ (A)123 (B)134 (C)234 (D)145。

18. 關於精餾操作，下列敘述何者正確？ (1)精餾塔於進料板之下半部稱為精餾段 (2)預熱器本身可視為理想板 (3)精餾塔底部的產品多為高沸點物質(4)回流比愈大時，則精餾塔之操作費愈高(5)最理想之回流比為全回流的 1.2～2 倍 (6)若麥泰圖得到的氣液平衡次數為 10 次，表示蒸餾時使用的蒸餾板數最少為 9 個。 (A)135 (B)246(C)234 (D)346。

19. 某混合氣體 100 莫耳含有 25%的 CO₂與 75%的 NH3(莫耳百分率)，今以某酸液吸收 NH₃後，出口氣體仍含有 37.5%的 NH₃，假設 CO₂不被吸收，且無酸液蒸發，則出口氣體含 NH₃多少莫耳？ (A) 10 (B) 12 (C) 15 (D) 20。

20. 某 100 ml 的水溶液中含有醋酸 5 g，若加入 40 ml 的乙醚來萃取，可萃取出醋酸 2.5 g。若將上列水溶液以 40 ml 乙醚改成每次 20 ml 萃取 2 次，試問共可萃取有機酸若干克？ (A) 2.22 (B) 2.78 (C) 3.15 (D) 3.46。

21. 關於過濾操作時，隨著過濾時間的逐漸增加，下列敘述何者不正確？ (A)恆壓過濾時，濾液狀態為先混濁後澄清 (B)恆壓過濾時，濾液流率漸減 (C)恆速過濾時，濾液狀態為澄清不混濁 (D)恆速過濾時，濾液流率漸增。

22. 一蒸發罐欲將 1.5 kg/s 重量百分率 10%之 NaOH 水溶液濃縮至 30%，使用 392 K 之水蒸汽來加熱(凝結熱 500 cal/g)。若進料溫度及比熱分別為 306 K 及 1.0 cal/g‧℃，蒸發罐操作溫度為 368 K，在 368 K 下水的汽化熱為 542 cal/g，總包熱傳係數為 2.0 kW/平方公尺‧℃，求蒸發罐之傳熱面積為若干平方公尺？ (A) 45 (B) 50 (C) 55 (D) 60。

23. 一精餾塔用以分離 1000 kg/hr 之苯與甲苯的混合物，其中苯所佔的重量百分率為 50%，已知餾出物中含苯重量百分率 95%，餾餘物中含甲苯重量百分率 90%，且回流比為 0.5，則自塔頂入冷凝器的蒸氣質量流率約為若干 kg/hr？ (A) 345 (B) 562 (C) 706 (D) 837。

24. 某物料的表面積為 0.05 平方公尺，重 50 kg(其中完全不含水份的物料重 40 kg)，現將其置入一乾燥器內乾燥，發現其恆速期為 2 小時，恆速期內共減少 8 kg 的重量。若繼續久置乾燥，最後的恆重為 40.5 kg。若物料起始的溫度恰為乾燥器的乾燥條件，試問此物料之臨界含水率(乾基準)為若干？ (A) 0.2 (B) 0.05 (C) 0.0375 (D) 0.2375。

25. 一拉西環由密度 3.8 公克／立方公分的陶器製成，已知填充於一個圓筒後的整體密度為 2.8 公克／立方公分，若拉西環總重為 1.0 公斤，則堆積後圓筒內的空隙體積為多少立方公分？(A) 94 (B) 110 (C) 268 (D) 357。

複選題
1. 有關以填充塔進行吸收操作之敘述,下列何者正確? (A) 最佳的氣體質量速度為泛溢速度的 50~75％ (B) 氣體質量速度相同時，其壓力損失隨液體質量速度之增加而增加 (C) 低液體流量操作時，發生泛溢之泛溢速度較大 (D) 拉西環較適用於填料整齊規則堆置 (E) 液體質量速度相同時，其負載速度通常高於泛溢速度

複選題
2. 在定溫定壓，某化學反應 A_(g)+B_(s)→C_(s)，t₀=0s 時，P_A,0=800kPa；t₁=40s 時， P_A,1=400kPa；t₂=80s 時，P_A,2=200kPa；t₃=120s 時，P_A,3=100kPa，下列敘述何者正確? (A) 半生期為 40 s (B) 半生期與初壓力成正比 (C) 反應級數為零級 (D) 反應速率常數為 0.0173 s-1 (E) 反應速率與初壓力成正比

3. 乾燥特性曲線中，有關恆速乾燥期的敘述，下列哪些正確? (A) 乾燥速率與自由含水量有關 (B) 物料表面溫度為空氣溼球溫度 (C) 物料表面蒸氣壓為飽和蒸氣壓 (D) 恆速期終了，此時物料的含水率稱為平衡含水率 (E) 恆速期時，物料表面水的蒸發速率小於內部水分補充至表面的速率

4. 吸附分為物理吸附和化學吸附，下列敘述何者正確? (A) 物理吸附熱大於化學吸附熱 (B) 化學吸附即凡得瓦吸附 (C) 提高溫度會同時降低物理吸附及化學吸附的吸附量(D) 近年 pm2.5 空污問題受到許多關注，而 pm2.5 因表面積大能吸附大量有害物質，而其吸附屬於化學吸附 (E) Langmuir 從動力學觀點出發提出單分子層吸附理論，並假設被吸附的氣體分子間無作用力

複選題
5. 關於下列敘述，哪幾項正確？ (A) 鍋爐加熱控制系統中，控制重油的閥，宜採用 AC(Air to close )閥 (B) 冷凝控制系統中，控制冷流水的閥，宜採用 AO(Air to open )閥 (C) P control 的比例帶設定為 0%時，相當於 on-off control (D) 閉環路控制系統沒有回饋機制，無法發現和糾正計劃和決策實施中與預定目標之間的偏差 (E) on-off control 控制器屬於非連續控制模式

申論題 (8)

(1)極化電壓。（3 分）

(2)分解電壓。（3 分）

(3)過電壓。（3 分）

2. 已知 A 氣體臨界壓力為 3atm、臨界溫度為 8K，且遵守凡得瓦狀態方程式，且其臨界壓力(P_C)、臨界溫度(T_C)和臨界莫耳體積() 與凡得瓦常數(a、b) 分別都有的函數關係。求 A 氣體之臨界莫耳體積為多少 L/mol？（5 分）

3. 理想氣體的絕熱過程，沒有熱量的交換，系統對外界膨脹時，消耗本身的內能，故系統自身溫度必降低；反之，若系統壓縮，則增加自身的內能，故系統溫度必上升。若理想氣體在 P₁、V₁、T₁膨脹或壓縮至 P₂、V₂、T₂之狀態。請由U=W 之關係式，推導出其中 =Cp/Cv。（5 分）

4. 一蒸發器用以濃縮進料流量為 5000kg/hr 之 20%氫氧化鈉溶液（已知此溫度及濃度下的氫氧化鈉溶液之焓 H=200kJ/kg）至 50%（已知該濃度下位於沸點的氫氧化鈉溶液之焓 H=500kJ/kg）。蒸發器以 110℃之過熱蒸氣（蒸發淺熱 λ=2000kJ/kg）加熱，蒸發器內保持 11.7kPa（此壓力下純水之沸點為 49℃、蒸發淺熱 λ=2500kJ/kg），蒸發器之總熱傳係數為 1875W/m²K，請參考圖(四) 並計算產品之沸點上升度數（4 分）、經濟效益（4 分）、蒸發器熱傳面積（4 分）？

5. 麥泰圖解法是利用「平衡圖」來做圖用以求得理想板數及進料位置，圖中包含平衡線、45°線、精餾段操作線、氣提段操作線、進料線。請由相對揮發度（α_AB）之定義開始，使用溶液中某成分之液相莫耳分率（X_A）及氣相莫耳分率（Y_A）推導出其中平衡線之公式。（5 分）

6. An air stream at 24°C have a humidity H = 0.003 kg H₂O/(kg dry air) is contacted in an adiabatic saturator with water. It is cooled and humidified to 90% saturation. What are the final values of humidity and Temperature? （4 分）

109年 - 109 高雄市市立高級中等學校聯合教師甄選：化工科#87898

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