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102年公務人員升官等考試、102年關務人員升官等考試
102年交通事業郵政、港務、公路人員升資考試試題
代號：
26550
等別(級)： 薦任
類科(別)： 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。
（請接背面）
全一張
（
正面
）
一、一大氣壓下，將 90 克10℃的水與 10 克90℃的水相混合。計算：
混合後之水溫。（8分）
混合過程中之熵變化（entropy change）。（12 分）
假設水之比熱為 4.18 JK-1g-1，且在 10-90oC間不隨溫度而變。
二、氫-氧燃料電池（fuel cell）在一大氣壓下可逆操作。
寫出此電池陰、陽極之半反應式及全反應式。（10 分）
在298.15 K 下，當 2.0 莫耳氫氣與 1.0 莫耳氧氣轉化成水時，求可得之最大功。
（7分）
若小題之反應係在一熱機（heat engine）中進行，且操作於 1000 K 與300 K 間，
求可得最大功。（8分）
假設反應產生之水為蒸氣態；熱焓變化可視為定值，且所有熱焓變化可移轉至熱機內。
已知：在 298.15 K 下，水之生成熱（enthalpy of formation，
Δ
fHo）= -285.830 kJmol-1；
生成自由能（Gibbs energy of formation，
Δ
fGo）= -237.129 kJmol-1。
三、某雙成分混合物之氣液平衡相圖（T-x-y diagram）如下圖所示：
比較純成分 1與純成分 2之沸點，何者較高？（6分）
混合液之組成 X1= 0.6 時，加熱至多少度時開始沸騰？（6分）
寫出 C點之氣相及液相組成，並求出 C點之氣／液相莫耳比。（8分）
E
D
C
F
A
B
G
0.40.2 0.6 0.8 1 0
X1，Y1
80
90
100
110
temperature (度)
102年公務人員升官等考試、102年關務人員升官等考試
102年交通事業郵政、港務、公路人員升資考試試題
代號：
26550
等別(級)： 薦任
類科(別)： 化學工程
科 目： 物理化學（包括化工熱力學）
全一張
（
背面
）
四、電池內之反應為 Cd(s) + Cu2+→Cd2+ + Cu(s)。
計算此電池在 25℃之標準電動勢（electromotive force）。（5分）
計算此電池反應之平衡常數及標準反應自由能（Gibbs energy of reaction）。
（10 分）
當Cd2+、Cu2+ 之活性度（activity）均為 1時，此反應是否自發？（5分）
已知 25℃下電極之標準還原電位為：Eo(Cd2+/Cd) = -0.4022 V；Eo(Cu2+/Cu) = 0.3394 V。
五、2HI(g)→H2(g) + I2(g) 為二階反應，當時間 t = 0 時，HI 初濃度[HI]0 = C0。
試導出反應速率表示式（rate expression），即 HI 濃度與時間之關係式。（10 分）
當反應物 HI 之濃度增加為原來之 4倍時，反應速率變為幾倍？（5分）