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化學反應工程學
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109年 - 109 高等考試_三級_化學工程:化學反應工程學#88497
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題組內容
四、今有反應A→B;在實驗室求得其反應速率為
= —dC
A
/dt = kC
A
。在一完全 均勻連續攪拌反應器中;如果滯留時間τ =
為10分鐘時,轉化率為 50%,請問:(每小題5分,共20分)
⑷若改為一塞柱流反應器(Plug flow reactor),希望轉化率為90%,請問 滯留時間應該是多少?
相關申論題
⑴反應為A→2B請給出:⑴A的化學計量數、⑵B的化學計量數。將純A 放入密閉的容器中,該容器保持恆溫298 K;初始壓力為1 atm。在長時 間確保達到平衡之後,對容器內混合物分析發現A的莫爾分率為25%。 請計算⑶混合物中B的莫爾分率、⑷A的分解率、⑸最後容器壓力、⑹在 298 K反應基於分壓的平衡常數。(10分)
#358459
⑵甲烷重組為一多重反應系統,有人寫出下列可能反應:CO+1/2O2←→ CO2、H2+1/2O2←→ H2O、CH4+2O2←→ CO2+2H2O、CH4+3/2O2←→CO+2H2O。 ⑴請問該等反應是否相互獨立?⑵請問在CH4、H2、O2、H2O、CO、CO2 等六個物質構成反應系統最多有多少獨立反應?⑶請為上述反應寫出 一組多重獨立反應。(10分)
#358460
二、乙醛(CH3CHO)的分解步驟可以拆解成:CH3CHO CH3·+CHO·、 CH3·+CH3CHO CH3·+CO+CH4 、 CHO·+CH3CHO CH3·+2CO+H2 、 2CH3·C2H6。請寫出:⑴中間體CHO·濃度隨時間的變化速率、⑵中間體 CH3·隨時間的變化速率。並利用中間體擬穩定狀態近似法(pseudo-steadystate approximation for intermediates)求出⑶CHO·的濃度、⑷CH3·的濃度、 ⑸CH3CHO分解反應速率、⑹CH4的生產速率、⑺H2的生產速率、⑻CO 的生產速率、以及⑼C2H6的生產速率。⑽當產物中CH4/C2H6比例趨近0 時,CH3CHO分解反應為幾階反應?(20分)
#358461
三、某氣體A在高溫下會進行二聚反應:2A→A2。實驗數據如下:起始時壓力為 P = 1.29 atm;t = 1 min,P = 1.14 atm;t = 2 min,P = 1.04 atm。請計算⑴t = 1 min 時A的分解率、⑵t= 1 min時A的分壓PA、⑶t = 2 min時A的分解率、⑷t = 2 min 時A的分壓PA、⑸0 < t ≤ 1 min內dPA/dt的平均值、⑹0 < t ≤1 min內PA的平 均值、⑺1 < t ≤ 2 min內dPA/dt的平均值、⑻1 < t ≤ 2 min內PA的平均值。請 問:⑼二聚反應的階數為何?⑽二聚反應是否基礎反應(elementary reaction)?(20分)
#358462
⑴一完全均勻連續攪拌反應器中,當滯留時間為20分鐘時,轉化率為多少?
#358463
⑵如果使用兩個串滯留時間為10分鐘串聯時,轉化率為多少?
#358464
⑶若改為一均勻攪拌批次反應器(Batch reactor),希望轉化率為90%,請 問反應時間應該是多少?
#358465
五、有強放熱反應A→B;在實驗室利用近似球體小型批次反應器,進行恆溫 反應,在1小時內反應轉化率達90%,沒有太多副產物,效果非常好。 現今要建立一個近似球體大型批次反應器,把生產量增加1,000倍;請問 下列何者正確?何者錯誤?並說明之。⑴反應時間會增加1,000倍。⑵反 應過程生產總熱量會增加1,000倍。⑶反應器換熱面積增加1,000倍。⑷反應 初期單位時間需要移走的熱量比較大。(20分)
#358467
(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
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