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105年公務人員高等考試一級暨二級考試試題 代號：23050 全一頁
等 別：高考二級
類 科：化學工程
科 目：高等化學反應工程學
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。
請以黑色鋼筆或原子筆在申論試卷上作答。
（請接背面）
一、請敘述下列名詞之意涵：（每小題 5分，共 25 分）
速率決定步驟（Rate determining step）
平衡狀態（Equilibrium state）
穩定狀態（Steady state）
極限反應物（Limiting reactant）
理想混流反應器（Ideal CSTR）
二、一總反應為 A(g)+ B(g)→ C(g) + D(g)之反應，其反應機構如下：
A(g) + S = A．S（正向及逆向反應速率常數分別為 k1及k-1） (1)
B(g) + S = B．S（正向及逆向反應速率常數分別為 k2及k-2） (2)
A．S + B．S → C(g) + D(g) + 2S（正向反應速率常數為 k3） (3)
其中 S為觸媒表面活性位置（surface active sites），A．S及B．S分別為吸附在表面
活性位置之中間物（intermediate）。（註：推導過程可給予適當假設條件）
若反應式(3)為速率決定步驟，則反應速率 A
r′
−為何？（15 分）
若反應式(2)為速率決定步驟，則反應速率 A
r′
−為何？（10 分）
三、恆溫均勻液相反應 (A(l) → B(l)) 於栓流反應器（plug flow reactor）中進行，不考慮壓
降，此反應為二階反應（second-order），當轉化率為 50%時，試計算所需反應器體積
(V)，其條件為：k = 3.0 dm3/(mol．s)；CA0 = 2.0 mol/dm3；v0 = 2.0 dm3/s。（25 分）
四、一階（first-order）異相反應（heterogeneous reaction）A(l) → C
(l)
（反應速率常數為 k）
在恆溫之批次反應器（batch reactor）中進行，此反應器中之觸媒活性以指數函數
（exponential function）的方式進行衰退（decay），可以下式表示：
a = exp(-kdt)其中 a為觸媒活性，kd為觸媒衰退常數。
試推導其轉化率（conversion）隨時間之變化關係。（25 分）