高普考題庫
99 年 099年公務人員高等考試三級考試暨普通考試

化學反應工程學

本卷皆為申論題,點「看答案與解析」查看擬答。

申論 1有一化學反應A → P,其為一級氣相不可逆反應(first order irreversible gas reaction),在反應溫度326.85℃時,其反應速率(reaction rate)比反應溫度26.85℃時增快500%,在同樣條件下,若反應溫度為146.85℃時,可使反應速率較26.85℃時增快多少(%)?(20 分)
申論 2有一串聯反應 A⎯⎯→1 R ⎯⎯→2 S,反應速率常數分別為k及k,活化能分別為E及E,反應級數分別為n及n,若R為目標產物,且n> n,E< E,試規劃一最佳反應器,並說明最適化操作條件,如反應濃度、溫度及進料方式等,以獲得最大R產物。(20 分)
申論 3有一恆溫等壓反應器(300K, 1atm),進行一液態均相且一級反應A → 2B,其反應速率方程式為–r = 2.0 C [mol/m3·hr],如果進料為10 [mol/m3],其中含80%反AA應物A及20%墮性物質(Inert),進料體積流率為50 m3/hr進到一體積100 m3的連續攪拌反應器(continuously stirred tank reactor, CSTR)中反應,請問反應物A的轉化率(conversion)為多少?若將CSTR改為栓流式反應器(plug flow reactor, PFR),且反應物A轉化率維持不變,則PFR反應器體積需為多少m3?(20 分)
申論 4有一液相反應A → P,在N個串聯(in series)等容量(equal volume)之連續攪拌反應器(CSTR)進行,其反應速率為–r = k C,設轉化率為80%,若k = 0.5 min-1,初AA始反應物濃度C = 2 莫耳/升(mol/L),體積進料流率v = 4 升/分鐘(L/min),試問A0N = 2 及N = 3 時,其總滯留時間t(min)及總反應器體積分別為多少(L)?(20分)
申論 5有一觸媒反應A → B,其可能反應機構(mechanism)如下:A+S←⎯→K⎯ASAAS⎯⎯→kBS(反應速率決定步驟,rate determining step)sBS←⎯→K⎯B+SB假設A、B在觸媒表面活性點S(active site),皆為Langmuir等溫吸附特性,且K及AK分別為其之吸附(adsorption)與脫附(desorption)平衡常數,k為觸媒表面反應Bs速率常數,請導出其反應速率方程式(rate equation)。(20 分)