化學工程 106 年工業化學概要考古題

一個鍋爐以甲烷及20%過量空氣燃燒來運作，進料氣體皆處於25℃。 甲烷 + 氧 Æ 二氧化碳 + 水， ° Δ 298 H = -191760 cal/g-mol CH4 假設甲烷完全反應： 寫出化學反應式。（5 分） 求出口氣體組成。（10 分） 求理論上最高可達到之火焰溫度。（10 分） 相關氣體之莫耳熱容量(CP)估算方法如下： CP = α + βT，其中T 的單位：oK，CP 的單位：cal/(g-mol)( oK) 各成分的α , β值如下表： 化學成分名稱 α β CH4 3.381 18.044 × 10-3 O2 7.16 1.00 × 10-3 N2 6.83 0.90 × 10-3 H2O 7.30 2.46 × 10-3 CO2 10.57 2.10 × 10-3

為使加工生產的塑膠符合一些特性要求，會在塑膠加工時加入或多或少「添加劑」。 請說明下列添加劑的功用： 加工安定劑（Stabilizer）（6 分） 防焰劑（Flame Retardant）（5 分） 塑化劑（Plasticizer）（5 分）

說明下列以乙烯為起始原料之乙烯系列石油化學工業相關的問題： 說明氯乙烯製程。（8 分） 說明醋酸製程。（8 分） 說明乙醇製程。（9 分）

工業廢水常含有對生物體及生態產生巨大危害的物種： 請列舉出五項工業廢水所包含的污染物成分。（10 分） 重金屬廢水處理則有那些處置原則？（10 分）

製備氨氣之反應式如下： N2 + 3 H2 ↔2 NH3 ΔHo = -45.8 kJ/mol NH3 要得到較高的氨氣平衡濃度，反應溫度應該高還是低？反應之壓力應該高還是 低？（5 分） 要得到較高的反應速率，反應溫度應該高還是低？反應之壓力應該高還是低？（5 分）

燃料電池是一種經由氧化還原反應，把燃料中的化學能轉換成電能的發電裝置。 請標示出氫氧燃料電池的基本構造，說明各部分主要功能，並解釋其運作原理。 （12 分） 比起充電電池，燃料電池具有那些優點？（6 分） 請說明燃料電池為何是清淨的能源。（6 分）

氯氣的生產常用電解食鹽水的方式，回答下列與此工業有關之問題： 寫出薄膜法之陰陽極之半反應式。（10 分） 薄膜之材質為何？對比於石綿隔膜的優點為何？（10 分）

經由煉製產生各種石油製品的過程稱為煉油： 石油中可以提取那五種實用的工業產品？（5 分） 裂煉石油的方法為：熱蒸氣裂煉（Thermal Cracking），觸媒催化裂煉（Catalytic Cracking），及氫化裂煉（Hydrocracking）。請說明各方法對產品產生的化學結構 變化。（15 分）

將鋼鐵廠排放之二氧化碳回收，是現今減少溫室氣體排放之重要課題。 說明減少溫室氣體排放的重要性。（10 分） 列舉工業應用中，兩種常見用來吸收二氧化碳的溶液。（10 分）

煤炭主要應用於火力發電及鋼鐵業的煉焦製程： 以直接燃燒消耗煤炭，會產生那些危害成分？（5 分） 請說明淨煤技術的關鍵步驟，產生的化學反應及產物。（15 分）