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111年公務人員特種考試關務人員、身心障礙人員考試及
111年國 軍 上 校 以 上軍 官 轉 任 公 務人 員 考 試 試 題
考 試 別
：
關務人員考試
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）
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
：
10870
頁次
：
1
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1
一、氣體可以區分成理想氣體（idealgases）與非理想氣體（nonidealgases）二
大類。凡得瓦方程式（vanderWaalsequation）是一種常見用來描述非理想
氣體的狀態方程式。請寫出凡得瓦方程式的數學式，並加以說明。（10 分）
二、20 公升的剛性容器（rigid container），為一個隔離系統（isolated system）。
此剛性容器以隔板分隔成各 10 公升的左右二半邊。左半邊裝了一莫爾的
理想氣體 A，右半邊為真空，溫度為 300K。將隔板移開，讓氣體 A充滿
整個 20 公升的剛性容器中。氣體焓與熵的改變分別為何？（15 分）
三、何謂緩衝溶液（buffer solution）？其原理為何？（15 分）
四、一個電池（cell）包含了浸在鋅離子（Zn ion）溶液的鋅電極（electrode）
與浸在鎘（Cd）離子溶液的鎘電極。此電池在 25℃的電動勢（electromotive
force, emf）， 25
ε
0.359volt
℃，鋅電極是負極（negative electrode）。氧化
（oxidation）發生在那個電極？電子於外部迴路的流向為何？為什麼？
（15 分）
五、化學反應依據其機制與速率，可以分成一級反應（first order reaction）、
二級反應（second order reaction）……等。寫出一級反應的速率方程式，
並請說明一級反應中，當反應物消耗至起始濃度一半所需的時間（period
of half life），與反應物起始濃度的關係。（15 分）
六、在一個大氣壓的條件，純物質A的熔點是 300℃，純物質B的熔點是400℃。
此A-B 的二元系統，液態與固態都是完全互溶；但是有一個 azeotrope 在
200℃，其組成為 A-40at.%B。請畫出此 A-B 二元系統相圖、350℃的吉布
斯自由能（ Gibbs free energy ）（包含固態與液態）與組 成的 圖
（
_
G xdiagramat350
℃）、以及 250℃的吉布斯自由能（Gibbs free energy）
（包含固態與液態）與組成的圖（
_
G xdiagramat 250
℃）。（15 分）
七、卡諾循環（Carnot cycle）是熱力學重要的循環。請畫出卡諾循環的溫度-
熵圖（T-S diagram），加以說明，並說明卡諾循環的熱效率（Thermal
efficiency）為何？（15 分）