地特四等申論題
114年
[化學工程] 工業化學概要
第 一 題
📖 題組：
氫氣（H2）是化學工業中常見的原料氣體，具有可燃性。在空氣中，氫氣濃度介於 4%～75%（體積比）時，遇到火源會發生爆炸。某儲氣室體積為 100 m3，若其中洩漏出 0.8 kg 氫氣，請判斷此時氫氣濃度是否達到爆炸下限（4%）。已知條件：標準狀況下（STP）：1 mol 氣體體積=22.4 L 氫氣摩爾質量=2.016 g/mol 假設氣體在室內均勻混合，不洩漏到外界。請回答下列問題：
氫氣（H2）是化學工業中常見的原料氣體，具有可燃性。在空氣中，氫氣濃度介於 4%～75%（體積比）時，遇到火源會發生爆炸。某儲氣室體積為 100 m3，若其中洩漏出 0.8 kg 氫氣，請判斷此時氫氣濃度是否達到爆炸下限（4%）。已知條件：標準狀況下（STP）：1 mol 氣體體積=22.4 L 氫氣摩爾質量=2.016 g/mol 假設氣體在室內均勻混合，不洩漏到外界。請回答下列問題：
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
計算洩漏的氫氣物質的量（mol）。（8 分）
思路引導 VIP
考查基礎的質量轉換為莫耳數。將氫氣的質量（注意單位kg轉成g）除以題目給定的氫氣莫耳質量即可。 mol = 質量(g) / 莫耳質量(g/mol)
小題 (二)
求出氫氣的體積（m3）。（8 分）
思路引導 VIP
考查理想氣體莫耳數轉換為標準體積的運算。將子題(一)算出的莫耳數乘以STP下的氣體莫耳體積(22.4 L/mol)。求出公升(L)後，再將公升轉換為立方公尺(m³) (1 m³ = 1000 L)。
小題 (三)
計算氫氣在室內空氣中的體積百分比，並判斷是否超過爆炸下限。（9 分）
思路引導 VIP
考查氣體濃度的定義與工安判斷。體積百分比的算法在工程中，針對固定容積的房間洩漏，通常是以「洩漏氣體標準體積 / 空間總容積」來估算氣體體積分數（即分壓比）。 計算出體積百分比後，與題目給定的爆炸下限(LEL) 4% 進行比較，得出結論。