所屬科目：高考三級◆反應工程及單元操作
(一)試詳述微分反應器的運作概念。（5 分）
(二)試推導此非均相催化的反應速率定律式，並求得在反應溫度較高時的 反應級數（reaction order）。 （15 分）
(一)試詳述空間時間的物理意義。（5 分）
(二)當空間時間為 6 h 時，試求得 A、X 及 Z 在反應器的濃度。 （10 分）
(三)當產物 Z 有最大的產生速率時，試求此時的空間時間及 Z 的產生速率。（10 分）
三、當氮氣在室溫一大氣壓下流過含有 A 液體的容器產生了含有 A 氣體的氮氣流，其中 A 氣體的莫耳濃度為其飽和莫耳濃度的 20%。將此含有氣 體 A 的氮氣流以 10 mol 的莫耳流速通入含有 1000 莫耳的固體 B 在同樣的溫度壓力下進行吸附。吸附過程中僅有 A 氣體被固體 B 吸附， 系統溫度由熱交換器控制在室溫，假設過程中壓力沒有明顯改變，而 A 氣體在固體 B 的吸附熱和其凝結熱相似。已知每莫耳的 B 可吸附 0.05 莫 耳的 A 氣體。已知 A 液體在室溫一大氣壓下的飽和蒸氣壓為 100 mmHg、 蒸發熱為 30 kJ 。試計算氣體 A 在固體 B 上達到吸附飽和需要多久的時間，和熱交換器需提供的熱交換功率？（15 分）
四、使用泵將湖水從湖邊透過水管輸送到湖邊山上的貯水桶。輸送管中水的體積流量為Q。貯水桶距湖面的高度為 Z，而輸送管與湖面的夾角為θ。 輸送管的內直徑為D，管內的阻力損失（friction loss）可表示為輸送管的長度乘上係數 f。重力加速度為g，水的密度為 d。試推導出泵功率的表示式並說明推導過程中所做的假設。 （15 分）
五、反應物 A 從流體相擴散經過一靜止層（stagnant film）到固體觸媒的外表面並進行表面反應 A → 2B。擴散過程為穩態（steady state）。反應物 A 在流體內的莫耳濃度為。靜止層的厚度為 δ。總濃度為 c，擴散係數 （diffusivity）為。整體過程是質傳限制（mass-transfer-limited） 。假設流體相和靜止層界面坐標 z 為 0、固體觸媒外表面坐標 z 為 δ，試推導反應物 A 莫耳濃度隨坐標 z 變化的表示式。（25 分）
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的莫耳流速通入含有 1000 莫耳的固體 B 在同樣的溫度壓力下進行吸附。吸附過程中僅有 A 氣體被固體 B 吸附， 系統溫度由熱交換器控制在室溫，假設過程中壓力沒有明顯改變，而 A 氣體在固體 B 的吸附熱和其凝結熱相似。已知每莫耳的 B 可吸附 0.05 莫 耳的 A 氣體。已知 A 液體在室溫一大氣壓下的飽和蒸氣壓為 100 mmHg、 蒸發熱為 30 kJ 
。試計算氣體 A 在固體 B 上達到吸附飽和需要多久的時間，和熱交換器需提供的熱交換功率？（15 分）
。靜止層的厚度為 δ。總濃度為 c，擴散係數 （diffusivity）為
。整體過程是質傳限制（mass-transfer-limited） 。假設流體相和靜止層界面坐標 z 為 0、固體觸媒外表面坐標 z 為 δ，試推導反應物 A 莫耳濃度隨坐標 z 變化的表示式
。（25 分）