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化學反應工程學
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109年 - 109 專技高考_化學工程技師：化學反應工程（亦稱化工動力學）#93180
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題組內容
一、請回答下列問題：
⑶化學工程師進行異相固態觸媒填充床反應器（Heterogeneous packed bed reactor）的設計，假設固態多孔觸媒的總重量固定，請說明使用固 態多孔觸媒不同顆粒大小可能對反應器操作與轉化率造成的影響或 優缺點。（8 分）
其他申論題
⑶以Pn表示店裡顧客的數量為 n 的平均機率，求各Pn的值。
#383982
⑷計算店裡平均的顧客人數。
#383983
⑴某化工廠進行 A+ B → C 反應生產 C 產物，反應採用以半批式（semibatch）進行，將 A 由外慢慢加入裝有 B 的批式反應容器中，請說明相較 於批式反應器，採用此種操作策略的可能原因或優點。（至少兩項）（6 分）
#383984
⑵承題(一)，說明或繪圖解釋 A 和 C 兩種化合物隨著反應時間增長時，濃度變化情形。（6 分）
#383985
⑴化學動力學中，有一經驗法則說到：「溫度每升高 10℃時，反應速率增 加兩倍」。依照 Arrhenius equation 反應速率常數 k = Ae-Ea/RT，其中 Ea 為反應活化能，已知兩種反應活化能分別為 40 kJ/mol 和 160 kJ/mol 反應；1.請針對兩種不同大小活化能，計算在何種絕對溫度（K）下升高 10℃ 時，反應速率常數（k）值變化剛好增加兩倍。2.依據計算結果說明活化能大小對溫度升高造成反應速率常數（k）變化的差異。（8 分）
#383987
⑵某化學工程師針對氣相反應 A → B + 2C，設計完成定溫操作下達到 80%轉化率的塞流式反應器（PFR），但計算過程中他輕忽考慮反應前後 體積差異影響，請問他實際操作時，能夠得到的轉化率是多少？（8 分）
#383988
⑶承題(二)，如果考慮反應前後體積差異影響，想要設計真正能達到 80% 轉化率的塞流式反應器（PFR），請問正確反應器體積應該是原先設計反應器體積的幾倍？（8 分）
#383989
⑷有一液體化學反應 A → B 為二級反應，已知在一個體積為 1,000 m3的連續攪拌槽式反應器（CSTR）操作，轉化率達到 60%；假設 在操作條件（溫度、濃度、進料流速）完全相同情況下，將體積 1,000 m3 連續攪拌槽式反應器改為兩個 500 m3連續攪拌槽式反應器串聯，請問轉化率變成多少？（10 分）
#383990
三、利用一個批式反應器（batch reactor）進行氣體解離反應 A → B + C， 反應起始時反應器內為純 A 氣體溫度 450℃、壓力 2 大氣壓。已知此反 應為一級反應，反應速率常數 k 值為 0.0212 min-1，假設反應器體積溫度固定，請計算反應進行30分鐘後反應器內壓力大小？（12 分）
#383991
四、化學工程師在實驗室中利用小型反應器，得到 A + B →產物，反應的基本動力學數據如下： 假設 CA0 = 0.05 M, CB0 = 0.5 M 已知反應速率式為：-dCA/dt = kCB CA2，請利用積分法（integral method） 與上列動力學數據，求出速率常數（k）值。（14 分）
#383992
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