申論 1苯的正常沸點為353.24 K,且液態苯在25℃時的蒸氣壓為1.47×10Pa。−另已知苯的熔化熱(enthalpy of fusion)為9.95 kJ mol-1,而固態苯在40℃時的蒸氣壓為203 Pa。假設汽化熱與昇華熱不隨溫度而變,試估算:㈠苯的汽化熱(enthalpy of vaporization)。(7 分)㈡苯的汽化熵(entropy of vaporization)。(5 分)㈢苯的昇華熱(enthalpy of sublimation)。(4 分)㈣苯的三相點(triple point)溫度與壓力。(10 分)提示:克勞修斯-克拉伯隆方程式(Clausius-Clapeyron equation):d (lnP)HdTRT2
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申論 2有一可逆化學反應式如下:kAB(aq)k(aq)已知正反應速率常數(k)為2(min-1),逆反應速率常數(k)為1(min-1)。初始時,A 的濃度為1.0 M,且B 的濃度亦為1.0 M,反應溫度維持在298 K。試回答下列問題:㈠寫出只以A 的濃度(C)為參數的反應速率定律式(rate law),並推A導出C 隨時間(t)變化的函數。(16 分)A㈡計算298 K 時反應的平衡常數(K)、標準吉布士能(standard Gibbsenergy, ∆G0)與平衡時的C。(9 分)A㈢當B 的濃度增加到1.2 M 所需要的時間為何?又此時的反應吉布士能(∆G)為何?(10 分)㈣若333 K 時,該反應平衡常數為1.8,且假設298~333 K 的反應熱(enthalpy of reaction)為定值,試求反應熱。(8 分)
申論 3電子可用來測定晶體表面的結構。為了產生繞射,電子的波長應該要與晶格常數(lattice constant)在同一個數量級,而晶格常數一般約為3 Å。試計算這樣的電子具有多少電子伏特( eV)的能量?已知普朗克常數=m(Planck constant)為6.626×10-34Js;一個電子質量為9.109×10-31kg;一個電子電量為1.602×10C;1 Å10。(7 分)
申論 4全釩氧化還原液流電池(VRFB)是具有潛力的儲能系統,與其相關的反應物質在298 K 的標準生成吉布士能(G0)如表一。另外,以下為三f個與釩(V)相關的半反應方程式與其標準還原電位(standard reductionpotentials, E0),其中式⑴與式⑶為VRFB 電池兩極主要半反應。2+0式⑴VO2HeVO+H OE=?V2+3+0式⑵VO2HeV+H OE= 0.337 V式⑶V3++eV2+E= -0.255 V表一298 K 的標準生成吉布士能(standard Gibbs energy of formation)物質VO2+VOV 2+V 3++HOH2G0(kJ mol 1)-446.4-587.0??0-237.1f上述資料待補齊,且已知法拉第常數(Faraday constant)為96485 C mol-1,試回答下列問題:(每小題12 分,共24 分)㈠將資料有缺處補齊,亦即計算出式⑴的標準還原電位(E0)、V 2+的G0f與V 3+的G0。f㈡寫出該電池在298 K 下的全反應電動勢(E)之能斯特方程式(Nernstequation),形式為EABlogQCpH,其中E 的單位為伏特(V);必須求出A、B 和C 的值,且A > 0、B > 0,C 未限制正負;Q 為各物質活性的關係。