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97年 - 97 高等考試_三級_化學工程：化學反應工程學#38121

科目：化學反應工程學 | 年份：97年 | 選擇題數：0 | 申論題數：5

試卷資訊

所屬科目：化學反應工程學

選擇題 (0)

申論題 (5)

一、在一起始體積為 2 公升之批式反應器中進行 C2H6 → C2H4 + H2之氣相反應。反應開始 時，壓力為 1 大氣壓，溫度為 157℃，反應器內含有 80 mol %的 C2H6與 20 mol %的 惰性氣體氦氣。若此批式反應器為一固定體積之反應器，當反應器內之壓力增加至 1.6 大氣壓時，C2H6 之轉化率（conversion）為多少？假設為等溫操作且氣體皆遵守 理想氣體狀態方程式。理想氣體常數 R 為 82.05 (cm3 ·atm)/(mol·K)。（20 分）
【已刪除】二、在一固定體積之批式反應器中進行一均相反應 A → B，實驗結果如下表所示：  
請求出反應階數（reaction order）與反應速率常數。（20 分）
三、當一液相反應 A → B 於一體積為 30 cm3之連續攪拌槽反應器（continuous stirred tank reactor, CSTR）中進行時，實驗數據顯示當進料中僅含有 A，進料流率為 15 cm3 /min 時，A 之轉化率為 0.6。對 A 而言，此反應可視為一階（first order）反應。現欲大 量生產 B，因而採用栓流式反應器（plug flow reactor, PFR）進行此反應。當進料中 仍僅含有 A，進料流率為 200 L/min 時，得知出口處 A 之轉化率為 0.8。試問此反應 器體積為多少公升？假設溫度及壓力在 CSTR 及 PFR 中均相同。（20 分）
四、在一連續攪拌槽反應器（CSTR）進行一階不可逆氣相反應 A → B + C，反應速率 常數為 0.5 min-1。此 CSTR 之體積為 200 L，若進料中除 A 外，尚含 50 %的惰性物質， 當 A 之轉化率為 0.85 時，進料之體積流率為多少？（20 分）
【已刪除】五、兩非均勻（heterogeneous）觸媒反應 A → D 及 A → U 於多孔性觸媒顆粒（porous catalyst particle）內進行。假若觸媒顆粒內之擴散阻力（intraparticle diffusion resistance） 可以忽略，但界面質傳阻力（external mass transfer resistances）不可以忽略，在此情 況下，A 在觸媒顆粒表面濃度為外界 A 濃度之 80%。倘若外界 A 濃度不變，試問所 欲生成物 D 之選擇率，亦即 D 與 U 之反應速率比值（rD/rU），以及產率（rD）與不 存在界面質傳阻力情況下會有多大的差異？（20 分） 假若兩反應之動力式為：