化學程序工業研究考古題｜歷屆國考試題彙整

甲醇是非常重要之石化原料，請說明利用二氧化碳及一氧化碳分別進料 反應及合併進料反應時，製備甲醇之相關化學反應式及觸媒。（20 分）

請說明分離苯、甲苯、對二甲苯、鄰二甲苯及間二甲苯等混合物之方法 及原理。（15 分）

請說明以苯及丙烯作為原料而製備酚之相關化學反應式及使用觸媒。 （15 分）

甲苯二異氰酸酯（TDI）為合成聚胺脲樹脂（PU）之主要原料，請說明 以甲苯作為原料而製備甲苯二異氰酸酯之相關化學反應式及使用觸 媒。（20 分）

乙苯（C6H5C2H5）可進行脫氫反應而生成苯乙烯（C6H5C2H3）及氫氣， 已知反應溫度為500℃，操作壓力為1.013×105 Pa，平衡常數K = 4.688× 10-2。請計算：（每小題5 分，共10 分） 平衡時，乙苯之轉化率。 若相對於乙苯之莫耳數，加入10 倍莫耳數之水蒸汽（不參與反應）， 則平衡時乙苯之轉化率。

H2S 氣體具有毒性及腐蝕性，可藉由SO2 氣體匯流而反應生成固態硫磺 （S）及氣態水蒸汽。現有一製程反應器之進料分別為（40 mol% H2S, 60 mol% CH4）及100 mol% SO2，反應器出口端氣體之組成：SO2/H2S 比值 為4，H2O/H2S 比值為10，欲生產6400 kg/day 之固態硫磺，請計算：（原 子量：O = 16；S = 32）（每小題10 分，共20 分） H2S（含CH4）及SO2 之個別進料流量。 H2S 及SO2 之個別轉化率。

請試述聯合國危害物質登錄號碼（UN NO.）和化合物的化學文摘社登記號碼 （Chemical Abstracts Service number; CAS NO.）有何不同？（20 分）

聚醯胺纖維的主要品種是尼龍66（Nylon 66）和尼龍6（Nylon 6），請分別試述此兩 種尼龍在工業上製做所使用的原料及畫出其聚合的反應化學式。（20 分）

有一純質氣體A 從點1（A 分壓為101.32 kPa）擴散到點2，其間距離為2mm，如下 圖所示，點2 為觸媒表面，氣體A 在觸媒表面生成化學反應A(g)Æ2B(g)。B 成分擴散 由點2 回到點1，假若系統處於穩態，總壓力是101.32 kPa，溫度300 K，氣體擴散 係數DAB = 1.5×10-5 m2/sec，氣體常數R = 8314 Pa.m3/（kg.mole.K），若化學反應瞬間 完成，請計算質傳通量（molar flux of A, NA）與在點2 的氣體A 莫耳分率（mole fraction of A, XA2）。（20 分）

熱傳機構有那三種？寫出每一種機構的速率方程式，並指出其傳送物性或係數。 （15 分）

今用泵將苯由貯桶送到高處，桶內壓力為1 atm，苯之溫度為37.8℃，在此溫度時苯 之氣壓為0.259 atm，密度為0.865 g/cm3，若抽水端管線中之摩擦損失為0.034 atm， 泵的位置高於桶內液面1.22 m，試計算此泵之淨正揚程（NPSH; Net Positive Suction Head）。（15 分）

一小瓶放射Kr-89，其半衰期（Half-Life time）為76 分鐘，當放置一整天後，試問此 小瓶的活性為原來的多少？（10 分）

使用酚（phenol）與甲醛（formaldehyde）經由縮合反應可得何種高分子？請畫出其 結構式。（20 分）

碳酸鈉有那些用途？（10 分） 以Le-Blanc 法製造碳酸鈉： ⑴使用之原料有那些？（4 分） ⑵寫下合成過程之主要化學反應式。（8 分）

若有可燃性粉體存在： 在何種情況或條件下，會發生爆炸？（9 分） 如何預防發生爆炸？（9 分）

在一鏈黴素的製程中，使用有機溶劑萃取水溶液中所含之鏈黴素。進料之有機溶劑 不含水分，亦不含鏈黴素，流量為10 ℓ/min，密度為0.6 g/cm3；水溶液不含有機溶劑， 流量為200 ℓ/min，鏈黴素含量為10 g/ℓ，密度為1 g/cm3。出料之水溶液含鏈黴素 0.2 g/ℓ，求鏈黴素在出料有機溶劑中的質量分率。（出料之有機溶劑水分含量極低， 可忽略不計；出料之水溶液與有機溶劑之體積流量分別與其進料之體積流量可視為 相同。）（18 分）

空氣自1 atm 及460° R 被壓縮至10 atm 及500° R。由壓縮機流出空氣之出口速度為 200 ft/s。假設可省略系統之位能變化量及損失至外界之熱量且進口空氣之速度為零。 相對於一參考狀態，進口處及出口處空氣之比焓值分別為210 Btu/lb 及219 Btu/lb。 若空氣進入的流率為200 lb/hr，求壓縮機的功率應為若干馬力？（假設壓縮機的效率 為100%）（22 分）

何謂綠色化學製程？有何重要性？（20 分）

氫氣是未來清淨能源之一，試以重組反應（reforming）和水煤氣轉換（water-gas shift），說明化學工業生產氫氣的方法。（20 分）

空氣工廠分離氣體，示意圖如下，如欲生產每小時100 mole，90%的粗氧氣供工業用， 計算需要的空氣進料流量（mole/hr）、粗氧氣流的成分和粗氮氣流量（mole/hr）。 （20 分） 空氣成分N2 78.08%，O2 20.98%，Ar 0.94%。 * 分析發現粗氮氣流中不含氬氣（Ar）。

有不可逆一階反應（1st order reaction）AÆB，在一個連續式攪拌反應槽（continuous stirred tank reactor, CSTR）進行，假設反應前後流體密度均不變，在進料體積流量 10 L/min，反應速率常數 k = 0.23（1/min）條件下，如果要達到90%的轉化率，反 應器的體積需要多大？（20 分）

正戊烷（n-C5H12）、異戊烷（iso-C5H12）和新戊烷（neo-C5H12）各別的Gibbs free energy of formation 如下列所示。在溫度400 K，壓力1 bar 下，計算三種戊 烷的混合物，在平衡時的各別莫耳分率（mole fraction）。平衡常數（K）公式 ∆G = -RT ln K，其中氣體常數R = 8.314 J/mole-K。（20 分） 5 C(s) + 6 H2(g) = n-C5H12(g) ∆Gf = 40.195 kJ/mole 5 C(s) + 6 H2(g) = iso-C5H12(g) ∆Gf = 34.415 kJ/mole 5 C(s) + 6 H2(g) = neo-C5H12(g) ∆Gf = 37.640 kJ/mole 空氣工廠