化學工程 112 年工業化學概要考古題

惰化處理（Inerting）在工廠或儲油設施中，是一常會使用的程序。一般 採用氮氣/空氣置換管線或儲槽原有的物質。請回答下列各子題： 此種處理使用的時機與目的。（10 分） 依原先用來儲存甲烷液體的儲槽準備做惰化處理。首先將儲槽降至 常壓1.01×105 pa，回溫到室溫25℃，使槽內僅剩下常壓常溫的氣體 甲烷。然後在槽內導入液氮至槽底，讓揮發上升的氮氣以柱狀流的 方式將甲烷推出。假設揮發的氮氣可以很迅速的在槽內達到常溫常 壓。儲槽的體積是7000 m3，液氮的密度是807 kg/m3。請問最少需要 多少kg 液氮？多少m3 液氮？本題牽涉到的氣體均可視為理想氣體。 氣體常數： 3 8.314 pa m /mol K R    。（15 分）

氫依其來源簡單分類為黑氫、灰氫、藍氫與綠氫，試說明其差異與其對二 氧化碳排放的影響。（25分）

丁苯橡膠（SBR）是一種用途廣泛的橡膠，請回答下列各子題： 製造丁苯橡膠的兩種單體的名稱與其化學結構。（5 分） 請寫出聚合體的化學式，包括可能之異構物。（5 分） 舉出丁苯橡膠的特性及主要用途。（5 分） 橡膠製程中常加入硫或含硫化合物，其主要功能為何？請以化學式輔 助說明。（10 分）

矽為半導體產業的重要材料，工業上通常在電爐中以高純度碳還原二氧 化矽而製得矽： SiO2 + 2C Si + 2CO 試問如何減少副產物碳化矽的產生？（10分） 若碳完全反應，試問要生產1 kg的純矽，至少要進料多少高純度碳與二 氧化矽？（原子量（g/mole）：C = 12，O = 16，Si = 28）（15分）

甲苯二異氰酸酯與多元醇可以製備聚氨基甲酸酯泡棉，請回答下列各子題： 請寫出甲苯二異氰酸酯之化學式。（6 分） 請寫出多元醇（由環氧乙烷聚合之聚醚型二醇化合物）之化學式。 （6 分） 請寫出聚氨基甲酸酯之聚合反應式。（10 分） 上述反應產生發泡之CO2 的機制為何？（3 分）

試說明二次鋰離子電池之充放電原理。（10分） 若此電池充飽後，可以1安培（A）與3.7伏特（V）放電2小時，計算此 充飽電的電池有多少度電？（15分）

以葡萄糖為原料生產果糖須用酵素葡萄糖異構酶，請回答下列各子題： 酵素是以何種生化物質構成？（5 分） 酵素在此一轉化反應中扮演何種角色？（5 分） 試說明酵素的生產方式。（5 分） 請說明酵素固定化的方式及其相對於非固定化酵素之優點。（10 分）

吸收塔以水吸收空氣流中的氨，空氣流入吸收塔的氨濃度為10 mole%，流 率為20 mole/h，水入口流率為30 mole/h，若氣流中的氨有80%被水吸收， 試求出口氣流中氨的mole%為多少？（25分）