地特三等申論題
110年
[化學工程] 化學反應工程學
第 五 題
空氣污染物中的氮氧化物（NOx）通常為 NO 和 NO2。在空氣中，兩種氮氧化物轉換的基本反應式如下：
NO(g) + ½ O2(g) -> NO2(g)
在 298.15 K，NO 和 NO2 的標準莫耳生成吉布斯自由能（standard molar Gibbs free energy of formation）分別為 86,550 J/mol 和 51,310 J/mol。如果某工廠的空氣品質監測站測得氮氧化物平均濃度為 30 ppb，此時空氣品質監測站的溫度和壓力分別為 25℃ 和 1.0133 bar。
請估計 NO 和 NO2 的濃度（假設空氣含有 21 mol%氧氣），並詳細說明你的計算依據。（20 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
本題屬於熱力學與反應工程的經典平衡計算。看到題目給定各物質的標準生成吉布斯自由能，應優先想到利用 ΔG° = -RT ln(K) 求出反應的熱力學平衡常數。接著結合大氣中氧氣的分壓，求出平衡時 NO2 與 NO 的比例，最後利用質量守恆（兩者濃度總和為 30 ppb）即可解出各自的濃度。
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【解題關鍵】利用標準生成吉布斯自由能求出平衡常數 (K)，並結合分壓關係與質量守恆 (NOx 總和) 解出個別濃度。 【解答】 計算：
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