104年 - 104 公務升官等考試_簡任_化學工程：高等化學反應工程學研究#41699

科目：化學反應工程學 | 年份：104年 | 選擇題數：0 | 申論題數：6

試卷資訊

所屬科目：化學反應工程學

選擇題 (0)

申論題 (6)

一、液相一階不可逆反應 A → B 於一體積 600 公升之非理想流動式反應器中進行，進料含有 40 mol%的 A 與 60 mol%的惰性物質，進料總莫耳流率為 100 mol/min，進料濃度 C_A0 = 1 mol/L，出口處 A 之轉化率（conversion）為 0.92。若相同的反應條件發生在體積 600 公升之理想栓流反應器（plug flow reactor, PFR） A 之轉化率可達 0.98。中，假設此非理想反應器之行為與 N 個等體積串聯之連續攪拌槽反應器（continuous stirred tank reactor, CSTR）行為相同，且此 N 個 CSTR 體積總和亦為 600 公升。基於此假設，請計算出 N 的數值（N 可為非整數）以及此反應之速率常數（rate constant）。（25 分）

⑴請推導矽薄膜之生成速率表示式（r_Si）。（15 分）

⑵請分別說明矽薄膜之生成速率隨 SiCl₄、H₂ 與 Cl₂ 分壓之變化關係。（6 分）

⑶請問此反應機制是遵守 Eley-Rideal 還是 Langmuir-Hinshelwood 理論。（4 分）

三、氣相一階放熱反應 A → B（速率常數 k = 0.4 min^-1）於一絕熱（adiabatic）的連續攪拌槽反應器（CSTR）中進行，壓力維持在 4.1 atm，反應器溫度為 1000 K。進料僅含 A，其莫耳流率為 1 mol/min，溫度為 500 K，熱容（heat capacity, C_pA）為 45 J/mol K ．且設為常數。若出口處 A 之轉化率為 0.9，請計算 CSTR 的體積及放熱反應在 1000 K 之反應熱（ΔH）。（25 分）

【已刪除】四、氣相二階（second order）反應 2A → B 於恆溫之定體積批次反應器中進行，反應開始時含有 A 與惰性氣體 I，請問下列實驗數據圖中那些是正確的？原因為何？（C：濃度；P：壓力；X：轉化率；t：反應時間）（25 分）