化學工程 110 年化學反應工程(亦稱化工動力學)考古題

考慮在穩態（steady state）操作，體積為V 的連續式攪拌反應器（continuous stirred tank reactor）內進行的一階（first order）液相反應R→P。入料體 積流率為v，t 為時間，R 的入料莫爾濃度為CR0。推導R 在反應器內 的滯留時間分布（residence time distribution）E(t)。（10 分）若不考慮 E(t)，R 在反應器出口的濃度為何？（5 分）若考慮E(t)，R 在反應器 出口的濃度為何？須寫出詳細的推導過程算式，只寫最終答案者不予計 分。（10 分）

液相、可逆放熱反應A↔B 在絕熱（adiabatic）反應器內進行，正、逆反 應皆為一階（first order），標準狀態下的莫爾焓（enthalpy）變化為−∆H 0。 入料中只有A，其莫爾濃度為CA0，溫度為T1，反應器內A 的莫爾濃度 為CA，溫度為T。若A 的定壓比熱與B 者相同，反應平衡常數Ke在T1時 的值為Ke,T1，X=[(CA0-CA)/CA0]，如何估計X 在反應達平衡時的值Xe，及 相對應的溫度Te？須寫出所用的關係式或計算式，否則不予計分。（25 分）

推導朗繆爾等溫吸附曲線（Langmuir adsorption isotherm）。（10 分） 將前述問題延伸至系統內存在兩種吸附分子的情況。（15 分）

液相可逆反應A+R↔R+R 在批式反應器（batch reactor）內進行，A 與R 的初始濃度分別為CA0與CR0。求A 與R 的濃度隨時間的變化。（15 分） 求R 濃度的最大值及其發生的時間。（5 分）若該反應為不可逆，求 A 與R 的濃度隨時間t 的變化。（5 分）