加載中. ..
PDF
110 年特種考試地方政府公務人員考試試題
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。
本科得以本國文字或英文作答。
代號：
34680
頁次：
2
－
1
一、在一個批次反應器中，進行均相反應：
A P
→
k。其中，A為反應物，P為
產物；tX代表反應物轉化率達到 X%所需要的反應時間。
如果此反應為一級反應，請計算達到 80%轉化率所需要的反應時間為
40%轉化率所需要的反應時間的倍數（t80/t40 比值）。（10 分）
如果此反應為二級反應，請計算達到 80%轉化率所需要的反應時間為
40%轉化率所需要的反應時間的倍數（t80/t40 比值）。（10 分）
二、在批次反應器中，反應物 A藉由逐次反應生成中間物 X和產物 C，其基
本反應式表示如下：
1
A X
k
和2
X C
k
反應開始時，反應器中只存在反應物，其初始濃度為[A0]。
請求得產物的濃度[C]和反應時間 t的關係式。（15 分）
如果反應時間足夠久，請分別求得反應器中的反應物、中間物和產物
的濃度。（5分）
三、在一個連續攪拌槽反應器（CSTR）中，反應物（A）轉化成產物（P）為
一次反應（
A P
k
，k= 0.1 h-1），亦即反應速率可以表示為-rA = k‧CA。
如果進料中的 A濃度為 CA0 = 0.1 mol/L，成本為 NTD 5000/mol A；
出口端產物的生成率為 100 mol/h；反應器建造及操作成本攤提為
NTD 10/（h‧Liter of reactor）。請計算在最低成本（亦即反應物之物料和反
應器建造及操作成本的總和）時的最佳轉化率（XA）及反應器的體積。
（20 分）
代號：
34680
頁次：
2
－
2
四、如果氣相分解反應為單分子反應（A→P），其反應步驟可以表示成下列
三個基本反應式：
1
*
A A A A
→ +
＋k(I)
2
*
A A A A
→
＋
＋
k(II) （通常，k2>k1）
3
*
A P
→
k(III)
其中，A為反應物，A*為反應中間物，P為產物。
如果反應達到準穩定狀態，請推導產物生成率和反應物濃度[A]的關係
式。（15 分）
如果反應系統壓力相當大，亦即反應物濃度[A]相當高時，請問在此情
況下此單分子反應的反應級數為幾級？（5分）
五、空氣污染物中的氮氧化物（NOx）通常為 NO 和NO2。在空氣中，兩種
氮氧化物轉換的基本反應式如下：
NO(g) + ½ O2(g) NO2(g)
在298.15 K，NO 和NO2的標準莫耳生成吉布斯自由能（standard molar
Gibbs free energy of formation）分別為 86,550 J/mol 和51,310 J/mol。如
果某工廠的空氣品質監測站測得氮氧化物平均濃度為 30 ppb，此時空氣
品質監測站的溫度和壓力分別為 25℃和 1.0133 bar。
請估計 NO 和NO2的濃度（假設空氣含有 21 mol%氧氣），並詳細說明
你的計算依據。（20 分）