申論 1某一液體化學反應A →B 在恆溫批式反應器中進行,反應物A 起始濃度C =0.6 mol.L-1,已知此液體反應為二級反應,反應轉化率達到60%所A0需時間為30 分鐘,請計算當反應時間為40 分鐘時,反應轉化率達到多少?(8 分)
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申論 2㈠假設有一個基礎的(elementary)可逆反應(reversible reactions)A + 2 BC + D,且k 和k 分別為正向與逆向反應速率常數,請寫出反應速率式。(4 分)㈡已知一可逆液體反應為A B,且其平衡轉化率為0.667。假設此一化學反應在批式反應器(batch reactor)中進行,起始濃度C=0.5mol.L-1,A0C = 0,當反應進行8 min 後,轉化率為0.333,請求出正向與逆向反應B0速率常數並寫出反應速率式。(10 分)
申論 3兩個體積大約相同的連續攪拌槽式反應器(CSTR)與塞流式反應器(PFR)準備串聯進行 A→B + C 反應,已知X(轉化率)與(反應速-rA率倒數)關係如下列:X0.10.30.50.70.9-rA請說明如何排列CSTR 與PFR 串聯次序可以得到較高的轉化率?(未說明原因不給分)(6 分)
申論 4一般鮮奶的低溫殺菌法是所謂巴斯德殺菌法,傳統進行方式是在63°C 下維持30 分鐘。隨著科技進步,目前改為74°C 下僅需15 秒即可達到相同殺菌效果。假設殺菌反應為一級反應,請利用阿蕊尼阿斯方程式(Arrhenius Eq.)k = ke −E /RT,其中E 為殺菌反應活化能,請計算此殺菌反應的活化能。(10 分)
申論 5已知有一酵素反應速率式如下:㈠假設利用批式反應器(batch reactor)進行此一酵素反應,已知C=2 molL-1C=0.1 molL-1A0.,請問要達到最終A.需要多少時間?(10 分)㈡假設改用兩種連續式反應器CSTR 和PFR 操作,進料流速25 L.min−1,且初始濃度C=2mol.L-1,如果要達到最終出口濃度C=0.1mol.L-1,A0A請問兩種反應器體積各為多少?(17 分,其中CSTR 占8 分PFR 占9 分)
申論 6某一化合物分解化學反應A→B + C 在定溫液相批式反應器中進行,得到化合物A 濃度隨時間變化數據如下:Time t(min)01020304050化合物A 濃度(g/L)5.113.772.742.021.481.08已知此化學反應可能為零級或一級反應,請確認反應級數並計算速率常數值。(15 分)
申論 7化學工程師設計流體化床反應器進行不可逆氣體化學反應A→B,已知反應級數為一級而且使用60 kg 的觸媒,可以得到62%轉化率。㈠請問如果觸媒使用量提高為70 kg,轉化率提升為多少?(8 分)㈡如果將60 kg 的觸媒流體化床反應器改為填充床反應器,此填充床反應器操作時存在壓力降落現象,壓力降落與填充觸媒量的關係方程式如下:dP / dW = - 0.2 atm / kg,進口壓力為20 大氣壓,請問可以達到的轉化率是多少?(12 分)