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104年特種考試地方政府公務人員考試試題 代號：34480 全一頁
等別： 三等考試
類科： 化學工程
科目： 化學反應工程學
考試時間 ： 2 小時 座號：
※注意：
可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
（請接背面）
一、有二階化學反應 A → B在兩個串聯的理想反應器中進行，進料先流入連續式攪拌槽
反應器（CSTR），其出料再流入塞狀流反應器（PFR）。假設系統為恆溫操作且流體
密度為定值，反應速率為 –rA = kCA2，k = 1.0 m3/kmol-min，CA為反應物濃度。當反
應器 CSTR 及PFR 的體積各為 2.0 m3，進料體積流量為 1.0 m3/min，進料濃度 CAo 為
1.0 kmol/m3，請回答：
最終出口反應物 A濃度為何？（15 分）
總轉化率為多少？（5分）
二、有一連續式攪拌槽反應器（CSTR）正要起動 A→B之反應操作，反應速率為–rA = kCA
，
k = 0.1 min-1
，CA為反應物濃度，假設系統為恆溫操作且流體密度為定值。反應器CSTR
的體積為 10.0 m3，進料體積流量為 5.0 m3/min，起動操作前反應器內物料無反應物
A，起動操作後進料濃度 CAo 為2.0 kmol/m3。
請推導反應出料濃度 CA隨反應時間變化之關係式。（15 分）
需要多少時間出料濃度 CA會達到穩定值的 99%？（5分）
三、酵素催化反應中：
若無抑制作用產生，請推導得出基質反應速率式（-rS）為
-rS=Vmax[S]
KM+[S] 或 1
-rS=1
Vmax +KM
Vmax
1
[S]
其中[S]為基質濃度，KM為常數，Vmax 為總酵素濃度下最大反應速率。（10 分）
現有抑制作用產生，抑制劑濃度為[I]，此抑制作用屬競爭型抑制（competitive
inhibition），即抑制劑與基質競爭酵素而產生抑制。請推導此抑制作用下之基質反
應速率式（-rS），並說明在不同抑制劑濃度[I]下，1/-rS與1/[S]之變化關係。（20 分）
四、有一串聯反應 Ak1
→
Bk2
→
C 其中反應速率常數，k1 = 0.2 min-1，k2 = 0.1 min-1。現採用塞
狀流反應器（PFR）進行反應，進料流量為 1.2 m3/hr，進料中 A濃度（CAo）為 1.0 kmol/m3
且CBo = CCo = 0。假設系統為恆溫操作且流體密度為定值，請回答：
若要獲得最大出口產物 B濃度，反應器體積為多少 m3？（20 分）
續
，此時出口物流中 A、B及C的濃度各為多少？（10 分）