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110年公務人員高等考試三級考試試題
類 科
：
化學工程
科 目
：
物理化學
（
包括化工熱力學
）
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。
本科目得以本國文字或英文作答。
代號：
38660
頁次：
2
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1
一、如果以 Co|Co2+、Ni|Ni2+組成 Co|Co2+ ‖Ni2+|Ni 之電化電池。Co|Co2+、
Ni|Ni2+的標準電極電位分別為：
（i）Ni2+ + 2 e-Ni Eo= -0.257 V
（ii）Co2+ + 2 e-Co Eo= -0.280 V
請計算此電池之標準電動勢（emf）。（5分）
在25°C 時，且Co|Co2+電極的[Co2+]=1m，請計算Ni2+|Ni 半電池中的Ni2+
濃度，恰好可以使此電池的電動勢為0。法拉第常數（F）=96485C/mol。
（15 分）
二、某種熱機以理想氣體狀態的空氣為工作流體，其所依循的熱循環描述
如下： 步驟一：由狀態 A可逆絕熱壓縮到狀態 B
步驟二：由狀態 B可逆等容升溫到狀態 C
步驟三：由狀態 C可逆絕熱膨脹到狀態 D
步驟四：由狀態 D可逆等容冷卻回到狀態 A
請於壓力（P）– 體積（V）相圖上，畫出此熱循環，並清楚地標示狀
態A、B、C、D。（5分）
請估計此熱機完成整圈熱循環的熱效率（η）。如果熱機的壓縮比（k）
可表示為 k = VA/ VB（VA= VD，VB= VC），請將熱效率（η）簡化為
壓縮比（k）的函數。（20 分）
如果此熱機的壓縮比 k = 10，請估算此熱機的最大熱效率。（5分）
代號：
38660
頁次：
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2
三、如果液相中的吸附質 A，可被吸附於固體表面（吸附劑 S）上，而且滿
足⑴吸附劑吸附表面均勻、⑵吸附於吸附劑上之吸附質分子間沒有作用
力、⑶單層吸附之假設。（在此吸附系統中，吸附速率正比於吸附質 A濃
度[A]、吸附劑表面可供吸附的活性點數目，脫附速率則正比於吸附劑表
面吸附量。）
請推導吸附劑 S的吸附量和吸附質 A濃度[A]在系統達到平衡吸附時
的關係式。（15 分）
如果液相中的吸附質 A濃度[A]比較低時，請說明吸附量和濃度[A]關
係。（5分）
四、在一密閉、由 N種成分組成的氣液兩相系統中，如果各成分間不會產生
化學反應，請問如何判斷此密閉系統中已達到相平衡？請詳細推導相平
衡的判斷條件。（20 分）
五、在水的紅外線光譜中，O-H的對稱伸展振動（1, O-H symmetric stretching）
出現在 3657 cm−1，H-O-H 的彎曲振動（2, H-O-H bending）出現在 1595
cm−1。請估計1和2對應的波長，以及1/2的能量比。（10 分）