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109年公務人員高等考試三級考試試題
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。
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：
39180
頁次：
2
－
1
一、反應為A
2B請給出：⑴A的化學計量數、⑵ B的化學計量數。將純A
放入密閉的容器中，該容器保持恆溫298 K；初始壓力為1 atm。在長時
間確保達到平衡之後，對容器內混合物分析發現A的莫爾分率為25%。
請計算⑶混合物中B的莫爾分率、⑷ A的分解率、⑸最後容器壓力、⑹在
298 K反應基於分壓的平衡常數。（10分）
甲烷重組為一多重反應系統，有人寫出下列可能反應：CO+1/2O2
CO2
、H2+1/2O2
H2O、CH4+2O2
CO2+2H2O、CH4+3/2O2
CO+2H2O。
⑴請問該等反應是否相互獨立？⑵請問在CH4
、H2
、O2、H2O、CO、CO2
等六個物質構成反應系統最多有多少獨立反應？⑶請為上述反應寫出
一組多重獨立反應。（10分）
二、乙醛（CH3CHO）的分解步驟可以拆解成：CH3CHO
CH3·+CHO·、
CH3·+CH3CHO
CH3·+CO+CH4、CHO·+CH3CHO
CH3·+2CO+H2、
2CH3·
C2H6。請寫出：⑴中間體CHO·濃度隨時間的變化速率、⑵中間體
CH3·隨時間的變化速率。並利用中間體擬穩定狀態近似法（pseudo-steady-
state approximation for intermediates）求出⑶CHO·的濃度、⑷CH3·的濃度、
⑸CH3CHO分解反應速率、⑹CH4的生產速率、⑺ H2的生產速率、⑻ CO
的生產速率、以及⑼C2H6的生產速率。⑽ 當產物中CH4/C2H6比例趨近0
時，CH3CHO分解反應為幾階反應？（20分）
三、某氣體A在高溫下會進行二聚反應：2A
A2。實驗數據如下：起始時壓力為
P=1.29 atm；t=1 min，P=1.14 atm；t=2 min，P=1.04 atm。請計算⑴t=1 min
時A的分解率、⑵t=1 min時A的分壓PA
、⑶t=2 min時A的分解率、⑷t=2 min
時A的分壓PA、⑸0 < t
1 min內dPA/dt的平均值、⑹0 < t
1 min內PA的平
均值、⑺1 < t
2 min內dPA/dt的平均值、⑻1 < t
2 min內PA的平均值。請
問：⑼二聚反應的階數為何？⑽二聚反應是否基礎反應（elementary
reaction）？（20分）
k1
k2
k4
k3
代號：
39180
頁次：
2
－
2
四、今有反應A
B；在實驗室求得其反應速率為
r
=
—
dCA/dt = kCA。在一完全
均勻連續攪拌反應器中；如果滯留時間
τ
= V/
Q
為10分鐘時，轉化率為
50%，請問：（每小題5分，共20分）
一完全均勻連續攪拌反應器中，當滯留時間為20分鐘時，轉化率為多少？
如果使用兩個串滯留時間為10分鐘串聯時，轉化率為多少？
若改為一均勻攪拌批次反應器（Batch reactor），希望轉化率為90%，請
問反應時間應該是多少？
若改為一塞柱流反應器（Plug flow reactor），希望轉化率為90%，請問
滯留時間應該是多少？
五、有強放熱反應A
B；在實驗室利用近似球體小型批次反應器，進行恆溫
反應，在1小時內反應轉化率達90%，沒有太多副產物，效果非常好。
現今要建立一個近似球體大型批次反應器，把生產量增加1,000倍；請問
下列何者正確？何者錯誤？並說明之。⑴反應時間會增加1,000倍。⑵反
應過程生產總熱量會增加1,000倍。⑶反應器換熱面積增加1,000倍。⑷反應
初期單位時間需要移走的熱量比較大。（20分）