物理化學（商品檢驗組）　申論題歷屆試題與參考架構

104 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   氣體 AB3 之分解過程根據下列方程式：1 3 AB3 = A 2 + B2 ，在 200˚C 下，AB3 之分壓隨時間變動，如下表所示：2 2 Time, h 0 5.0 15.0 35.0 PAB3 , mm Hg 660 330 165 82.5此分解過程是不可逆的：（每小題 10 分，共 20 分）

   （一）請問此反應是幾級？

   （二）計算其速率常數（h-1 mm Hg-1）？

   （20 分）

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2. 2

   在一個絕熱封閉的系統下進行一混合氣體實驗，如圖一所示，其中左室充滿了 1 公升之氦氣，壓力為 1 atm，溫度為 500 K，右室有 1.5 公升之氖氣，壓力為 0.5 atm，溫度為 400 K，兩隔室之間有開關，打開後讓兩氣體開始混合，當達成平衡時：

   （一）混合後系統最終壓力（atm）與溫度（K）為多少？（10 分）

   （二）求整個過程，體系的熵（system entropy），[ΔS（system）] =？，周界的熵（surrounding entropy），[ΔS（surr）] =？，總熵（total entropy），[ΔS（total）] =？J（entropy 請用 為單位）（12 分）K [假設氦氣及氖氣為理想氣體（ C V = R ），且這兩個氣體進行理想混合] He Ne圖一

   （22 分）

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3. 3

   牛奶樣品在 25°C 變酸的速率是 4°C 之 40 倍，求變酸反應的活化能？（17 分）全一張（背面）

   （17 分）

   參考架構・破題

   速率比等於速率常數比，這題考 Arrhenius 方程式的兩溫度形式：由兩個溫度下的 k 值比求活化能 Ea。關鍵是溫度一定要換成絕對溫度。

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4. 4

   （一）熱力學第二定律，告訴我們，反應要自然發生，其條件為何？（10 分）

   （二） Wnet = 0（淨功 = 0），在溫度固定及壓力固定條件下，寫出兩個反應要自然發生的局部準則（local criteria）為何？（10 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   第一小題考熱力學第二定律的自發性判準（孤立系統或宇宙熵增加、Clausius 不等式）；第二小題要把第二定律轉換成只看系統性質的判準，即恆溫恆壓、無非膨脹功下的 Gibbs 自由能判準。

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5. 5

   對於在 450-690 K 溫度範圍的氣相反應：cyclopentene + I2 = cyclopentadiene + 2 HI其平衡常數 Kp 以 log Kp = 7.55 – 4817 T-1 呈現，若反應在 T = 573 K 進行：

   （一）計算標準焓變量（the standard enthalpy change）ΔH°=？（7 分）

   （二）計算標準熵變量（the standard entropy change）ΔS°=？（7 分）

   （三）計算標準 Gibbs 自由能變量（the standard Gibbs free-energy change）ΔG°=？（7 分）

   （21 分）

   參考架構・破題

   題目給 log Kp 對 1/T 的線性式，考 van't Hoff 方程式與 ΔG° = −RT ln K = ΔH° − TΔS° 的連結：斜率給 ΔH°、截距給 ΔS°，再求指定溫度的 ΔG°。

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