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年特種考試地方政府公務人 員及
離 島 地 區 公 務 人 員 考 試 試 題
考 試 別：地方政府公務人員考試
等 別：三等考試
類 科：化學工程
科 目：物理化學（包括化工熱力學、動力學）
考試時間：2小時 座號：
※注意：
可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
代號：
3
4840
頁次：
2
－
1
一、0.5莫耳的氮氣在活塞/汽缸裝置中進行可逆絕熱膨脹（reversibly adiabatic
expansion），其初始狀態為 500 K、600 kPa，膨脹後體積為初始體積的 4
倍。假設在此過程中氮氣可視為理想氣體（ideal gas），其定壓莫耳熱容
（constant-pressure molar heat capacity, CP）為 29.12 J∙mol−1∙K−1，氣體常
數（gas constant, R）為 8.314 J∙mol−1∙K−1。
計算膨脹後氮氣的溫度與壓力。（10 分）
氮氣為系統，計算此熱膨脹程序的功（work）和焓變化（enthalpy
change）。（15 分）
二、N2O5分解反應， r
k
2 5 2 2
2N O (g) 4NO (g)+O (g)
，推測其反應機構如下：
1
-1
k
2 5 2 3
k
N O NO +NO
2
k
2 3 2 2
NO +NO NO+O +NO
3
k
3 2
NO+NO 2NO
請以穩定狀態近似法（steady-state approximation）推導反應速率定律
式（rate law）。（15 分）
實驗數據顯示，55℃下 N2O5分解之反應速率常數（kr）為 1.7×10−3 s−1
，
計算其半衰期（half-life）。（10 分）
三、鐵與硫酸銅於進行氧化還原反應， 4 4
Fe+CuSO FeSO +Cu
，在 25℃、
1atm 下，鐵與銅之標準還原電位（standard reduction potential）分別為
−0.44 V 和0.34 V。法拉第常數（Faraday constant）為 96485 C mol−1。計
算此反應之平衡常數。（15 分）
代號：
34840
頁次：
2
－
2
四、請以分子之電子能階觀點，圖示說明螢光（fluorescence）與磷光
（phosphorescence）之發生機制。（10 分）
五、在25℃時，一瓶裝有2公升的汽水中，瓶中CO2分壓為3大氣壓。已知CO2
在此溫度下之亨利常數（Henry’s constant）為 3.3×10−² mol/L∙atm，計算
汽水中含有多少克之 CO2。（C的原子量為 12，O的原子量為 16。）
（15 分）
六、說明卡諾熱機（Carnot engine）熱效率與高溫熱槽（hot reservoir）和低
溫熱槽（cold reservoir）溫度之關係，並說明實際上熱機效率無法達到
100%。（10 分）