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年公務、關務人員升官等考試、
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年交通
事業郵政、公路、港務人員升資考試試題
等 級：簡任
類科（別）：化學工程
科 目：高等化學反應工程學研究
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。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
代號：
16640
頁次：
2
－
1
一、一不可逆（irreversible）之液相基本反應（elementary reaction）A+BC於一
絕熱之連續式攪拌槽反應器（Continuously Stirred Tank Reactor, CSTR）中進
行。此反應之反應熱為－6 kcal/mol，於300K 之反應常數為0.01liter/mole．s，
反應活化能為10 kcal/mol。A與B的比熱均為15 cal/mol．K，C的比熱為
30 cal/mol．K。若以相同莫耳濃度之 A與B以2公升/秒與 CA0=0.1 M 的
條件注入反應器中。試計算達到 85%轉化率所需之反應器體積。（25 分）
二、一層流反應器（Laminar Flow Reactor, LFR）之長度為 L，軸向流速分
布可表示為：
−=
2
2
0R
r
1
Rπ
2v
U，其中 v0為體積流率，R為反應器
之半徑，r為反應器之徑向距離。試推導滯留時間分布（Resident time
distribution function, E(t)）。（25 分）
三、氣體 A在500℃與某壓力條件下進行分解反應，依實驗觀察為一次反
應。某學者提出下列的反應機制：
*
*
A A A A
A R S
→
+ +
←
→ +
請回答下列問題：
試說明上述反應機制如何解釋實驗的觀察。（15 分）
試提出為更進一步驗證此機制可進行的實驗，及預期的實驗結果。
（10 分）
A A A A
A R S
代號：
16640
頁次：
2
－
2
四、在非勻相觸媒二階（2nd order）反應 AB中，於觸媒內部無質傳阻力，
因此反應速率僅需考慮反應與外部質傳。外部質傳係數為 kg，反應速率
常數為 kr，在遠離觸媒表面之 A濃度為 CAb，回答下列問題：
試推導出以 kg、kr與CAb 表示之反應速率式。（15 分）
當系統處在外部質傳阻力極大(即反應速率相對快)的狀態時，試簡化
小題之反應速率式，並由此簡化式說明此時觀察到的反應速率是由
反應或是由質傳控制。（10 分）