民國114年 地方三等 化學工程 化學程序工業（包括質能均衡、分析化學、儀器分析）
第1題
某一硫酸工廠使用連續進料的攪拌槽將85（w/w%）溫度為60℉的硫酸 水溶液及溫度為100℉的水混合產生30（w/w%）溫度為140℉的稀硫酸 水溶液應用於金屬…
題目
某一硫酸工廠使用連續進料的攪拌槽將85（w/w%）溫度為60℉的硫酸 水溶液及溫度為100℉的水混合產生30（w/w%）溫度為140℉的稀硫酸 水溶液應用於金屬表面處理製程，請計算： 一磅重初始硫酸水溶液需多少磅重的純水與其混合？（6 分） 若每小時需產製5000 磅重的硫酸水溶液，則此混合之每小時反應熱 為何？（請利用下圖資訊計算）（14 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、質量平衡與稀釋比：85（w/w%）硫酸表示每磅溶液含0.85磅H2SO4。設每磅85%酸需加入W磅純水，由溶質守恆可得0.85×1＝0.30×(1＋W)，解得1＋W＝2.8333，因此W＝1.833磅水／磅初始酸液。
- 二、每小時物料量：欲產製5000磅／小時的30%產品，85%酸進料量為5000×0.30÷0.85＝1764.7磅／小時；純水進料量為5000－1764.7＝3235.3磅／小時，或1764.7×1.833＝3235.3磅／小時，兩者相符。
- 三、熱量衡算架構：穩態下Q＝Σout m_i h_i－Σin m_i h_i，其中h為各股物流之比焓（Btu/lb）。需由硫酸－水焓－濃度圖讀取85%、60℉酸液，純水100℉，以及30%、140℉產品之焓值，再乘上各股質量流率。
- 四、數值判定：題目所稱「下圖」未隨題提供，缺少各濃度與溫度之焓值，題目資料缺漏，無法得出唯一數值；考生應明確列出讀圖值後代入上式，不得自行捏造熱量數值。若算出Q為負值，表示混合放熱，即為每小時應移去之反應熱（稀釋熱）。
- 五、工程意義：濃硫酸加水稀釋會大量放熱，局部過熱可能造成酸液飛濺與設備腐蝕；連續攪拌槽應設置冷卻盤管、溫度控制與攪拌，並以線上濃度計監控30%產品。若Q為正值則需供熱保溫，實際設計仍須以完整焓圖與熱損失校正。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。