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化學反應工程學
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106年 - 106 公務升官等考試_簡任_化學工程:高等化學反應工程學研究#65919
> 申論題
題組內容
四、一非理想反應器經由脈衝追蹤劑(pulse tracer)實驗獲得其濃度與時間的關係如下表:
⑴計算該反應器的平均駐留時間(mean residence time:τ)。
相關申論題
一、當流體平行流經某一平板表面時,流體中的成分 A 會因平板表面的催化反應,而轉換 成 B:2A → B。某位工程師觀察到流體的流速很慢時,A 的消耗速率與其流體中濃度 成正比;而在流速很快時,消耗速率則與其濃度的平方成正比。所以該工 程師認為在低流速時,該化學反應是一級反應(first order),而在高流速時,該反應 是二級反應,所以結論是該化學反應的本徵反應級數與流速有關。你同意工程師的看 法嗎?是否有更合理的解釋?反應究竟是一級或二級?需論述理由。
#263720
二、一液相反應 A → B+C,其反應速率式為 其中 k1 = 5.0(mole/m3 )hour-1 ,k2 = 10.0(m3 /mole)2 ,進口純 A 莫爾流量= 40 mole/hour, 進口 A 濃度 = 0.5 mole/m3 。為達到 85%轉化率,請設計一個最佳的連續(continuous) 反應系統,包含一或二個理想反應器,讓總反應器體積最小,則該最小總體積為何? 需述明理由及計算過程。
#263721
三、一多孔性固態觸媒催化之一次氣相反應 ,其本徵反應速率 mole/g catal-hr。該反應器考慮使用球狀觸媒密度ρ = 2.0 g/cm3 ;反應常數 liter/g catal-hr;反應物在觸媒內部有效擴散係數(effective diffusivity)D= 2.0 cm2 /hr。 決定適合觸媒的直徑大小範圍,以獲得最大的催化反應速率?
#263722
⑵一個液相反應 A→ B,其反應速率式為 (mol/min-L),進料起始濃度為= 1 mole/L,在該反應器進行,估算其最終轉化率為何?
#263724
(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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