化學工程 104 年化學反應工程(亦稱化工動力學)考古題

當A 濃度降至0.1 mol/liter 以下時，顏色指示劑會產生變色現象。利用此指示劑來 探討反應物A 之分解反應動力。A 以0.6 mol/liter 進料流率進入兩個串聯的混流反 應器，每個反應器體積皆為400 立方公分。當以10 cm3/min 的穩定進料流率時， 第一反應器內的顏色產生變化；當以50 cm3/min 穩定進料流率時，則第二反應器內 的顏色產生變化。藉由前述之資訊，請寫出反應物A 之分解速率式？（25 分）

在一批式反應器進行之連續反應： k1 k2 A → B → C 只考慮一次反應及純A 反應物注入反應器， CB＝[（CAo．k1）/（k2 - k1）]．[（CA/CAo）- e-k2t] 式中： CB＝B 之濃度，莫耳分率 CAo＝1.0＝A 初始濃度，莫耳分率 k1 及k2＝反應常數，min-1 t＝時間，min 在某次實驗中，CB 濃度與反應時間之結果，如下表所示： t CB t CB 0 0 6.0 0.248 1.0 0.086 7.0 0.250 2.0 0.148 8.0 0.247 3.0 0.192 9.0 0.241 4.0 0.220 10.0 0.233 5.0 0.239  請計算最適化之k1 及k2 值。（15 分） k1 及k2 反應常數要如何變化，使能增加產物C 之產量？請以成分分佈說明之。 （10 分） 104年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 全一張 （背面）

二氧化硫在白金（Pt）觸媒進行異相催化氧化反應形成三氧化硫，其反應機制可由 下列子反應組成： O2＋2S 2SOads ⑴ SO2＋SOads SO3 ads ⑵ SO3 ads SO3＋S ⑶ 如果第⑵步驟是此反應之反應決定步驟，而且白金表面活性基位[ST]定義為： [ST]＝[S]＋[SO ads]＋[SSO3 ads]（[S]：未被占據基位；[SO ads]：被氧原子所占據基位； [SSO3 ads]：被三氧化硫分子所占據基位），請寫出此反應之反應速率式。（25 分）

油氣經過填充床反應器在630℃及1 大氣壓下進行裂解反應，反應器內填充半徑為 0.088 mm 的球狀二氧化矽-氧化鋁觸媒。以 hr liquid/cm cm 60 3 r 3 ⋅ 之進料速率，可以達 到50%轉化率，及下列已知數據： 液體密度：0.869 g/cm3 進料分子重量：255 g/mol 填充床密度：0.7 g catalyst/cmr3（r 代表反應器） 觸媒密度：0.95 g catalyst/cm3 catalyst 觸媒之有效擴散係數（De）：8×10-4 cm2/s 平均反應物濃度：0.6×10-5 mol/cm3 假設一級反應及數據均視為微分反應器之平均數據。 請計算此反應之平均速率？（10 分） 此反應速率下，請計算說明觸媒孔洞擴散是否具影響性？並計算效率因子及反應 常數。[請利用Φ A e 2 C D L (r)obs. ⋅ ⋅ = 計算孔洞擴散之限制]（15 分）