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化學反應工程學
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103年 - 103 專技高考_化學工程技師:化學反應工程(亦稱化工動力學)#24981
> 申論題
題組內容
四、某一液相反應A → B → C需由光催化之,請回答下列問題:
⑴下述二種方式何者可得到較多的 B:1反應在批次反應器(batch reactor)內進行, 光均勻地照射其內的物質;2連續地將少量物質輸送至反應器外,照射光後再送 回反應器內。須敘明原因,否則不予計分。(5 分)
相關申論題
一、考慮化學反應A氣 + B固 → C氣 ,其中 B 為球形顆粒,與 A 反應掉的 B 會在未反應的 B 表面形成一不會剝離的灰層(ash layer)。假設 A 在灰層內的擴散為速率決定步驟, 求未反應之 B 的半徑隨時間 t 的變化。(25 分)
#33545
二、考慮在一連續式的攪拌反應器(continuous stirred tank reactor, CSTR)內所進行的液 相串聯反應A → B → C,A → B與B → C皆為一階(first order)反應,反應速率常 數分別為 k1與 k2,進料中只有 A。令 X =(A 的消耗量/A 的初始量),Y =(B 的生 成量/A 的消耗量)。以 Y 為縱座標,X 為橫座標,在同一張圖內畫出以下情況的 曲線:1.k2 / k1 = 1、2. k2 / k1 = 0.1、3. k2 / k1 = 10。中需導出相關數學式並據以畫出 曲線;2與3中只需畫出曲線的相對位置即可,毋需算出數值,但須敘明原因,否 則不予計分。(25 分)
#33546
三、考慮液相反應A ⇔ B,其中正、逆向反應皆為一階,且系統內所有物質的比熱皆相 同。令 X =(平衡時 A 的消耗量/A 的初始量),ΔH 與ΔH0分別為莫爾反應熱與標 準狀態下的ΔH ,ΔG與ΔG0分別為莫爾反應自由能與標準狀態下的ΔG 。若標準狀 態下的溫度為 T0,求 X 隨溫度 T 的變化。(25 分)
#33547
⑵若A → B與B → C皆為一階反應,反應速率常數相同,開始時反應器內只有A。 求前述情況1中 B 的濃度隨時間的變化。(20 分)
#33549
(四)在無 CO₂時,其推測反應機制(proposed mechanism)如下: 在穩態假設(steady-state approximation)下,請推導其反應速率式。
#557538
(三)若 k,每升高 10℃即變為四倍,請寫出可用來求得(活化能 activation energy)的方程式及 ,且此式中僅 為未知數。
#557537
(二)假設完整反應速率式為 d[O₃]/dt = ,求指數 b 的數值, 並計算 k。
#557536
(一)請判斷 Run 1 的表觀級數(apparent order),並計算 。
#557535
(二)請說明在任何反應溫度下,(a)反應是否有可能比(b)反應更快(或更慢) 。
#557534
(一)在同一圖上,半定量繪製 log k 對 1/T 的圖(Arrhenius 型式)比較相 對應之 k₁與 k₂。
#557533
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