地特四等申論題
114年
[化學工程] 工業化學概要
第 一 題
📖 題組：
尿素是全球產量最高的含氮化學品之一，主要用作氮肥。工業上可由氨氣（NH3）與二氧化碳（CO2）反應製得。此反應是化肥工業利用 CO2的重要範例。主要反應分兩步進行：⑴形成碳酸氨（中間產物）：2NH3 + CO2 → NH2COONH4 ⑵脫水生成尿素：NH2COONH4 → NH2CONH2 + H2O 請回答下列問題：
尿素是全球產量最高的含氮化學品之一，主要用作氮肥。工業上可由氨氣（NH3）與二氧化碳（CO2）反應製得。此反應是化肥工業利用 CO2的重要範例。主要反應分兩步進行：⑴形成碳酸氨（中間產物）：2NH3 + CO2 → NH2COONH4 ⑵脫水生成尿素：NH2COONH4 → NH2CONH2 + H2O 請回答下列問題：
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (一)
寫出整體反應的化學方程式。（6 分）
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本題考查基本化學反應式的合併。將題目給定的步驟(1)與步驟(2)相加，消去左右兩邊相同的中間產物 (碳酸氨 NH2COONH4)，即可得到總反應方程式。
小題 (二)
若以 1 mol CO2為原料且反應完全，理論上可生成多少 mol 尿素？（6 分）
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考查化學計量比。由子題(一)推導出的總方程式，觀察 CO2 與尿素 (NH2CONH2) 之間的計量係數比例，即可直接得出答案。
小題 (三)
若工廠每天捕集 88 kg CO2，請計算理論上可生產多少公斤尿素？（6 分）（已知尿素摩爾質量 = 60.06 g/mol）
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本題考查質量與莫耳數轉換的工業應用計算。步驟：
- 將 CO2 質量換算為 CO2 莫耳數。(CO2 分子量需自知為 44 g/mol)。
小題 (四)
試說明此製程在環境保護上的兩項意義。（7 分）
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這是一道結合專業與環境通識的申論題。解題重點在於扣緊題目中提到的反應物：
- CO2：是主要的溫室氣體。利用它來做產品，即是碳捕集與利用 (CCU)，有助減緩溫室效應。