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110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。
本科目得以本國文字或英文作答。
代號：
38680
頁次：
2
－
1
一、某一液體化學反應 A →B 在恆溫批式反應器中進行，反應物 A起始濃度
CA0 =0.6 mol．L-1，已知此液體反應為二級反應，反應轉化率達到 60%所
需時間為 30 分鐘，請計算當反應時間為 40 分鐘時，反應轉化率達到多
少？（8分）
二、假設有一個基礎的（elementary）可逆反應（reversible reactions）
A + 2 B C + D，且 k1和k2分別為正向與逆向反應速率常數，
請寫出反應速率式。（4分）
已知一可逆液體反應為 A B，且其平衡轉化率為 0.667。假設此一化
學反應在批式反應器（batchreactor）中進行，起始濃度CA0=0.5mol．L-1
，
CB0 = 0，當反應進行8 min 後，轉化率為0.333，請求出正向與逆向反應
速率常數並寫出反應速率式。（10 分）
三、兩個體積大約相同的連續攪拌槽式反應器（CSTR）與塞流式反應器
（PFR）準備串聯進行 A→B + C 反應，已知 X（轉化率）與
A
1
-
r
（反應速
率倒數）關係如下列：
X0.1 0.3 0.5 0.7 0.9
A
1
-
r
12 10 9 11 13
請說明如何排列 CSTR 與PFR 串聯次序可以得到較高的轉化率？（未說
明原因不給分）（6分）
四、一般鮮奶的低溫殺菌法是所謂巴斯德殺菌法，傳統進行方式是在63°C 下
維持 30 分鐘。隨著科技進步，目前改為 74°C 下僅需 15 秒即可達到相
同殺菌效果。假設殺菌反應為一級反應，請利用阿蕊尼阿斯方程式
（Arrhenius Eq.）k = k0e −E /RT，其中 E為殺菌反應活化能，請計算此殺菌
反應的活化能。（10 分）
代號：
38680
頁次：
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2
五、已知有一酵素反應速率式如下：
假設利用批式反應器（batch reactor）進行此一酵素反應，已知
CA0=2 mol．L-1，請問要達到最終 CA=0.1 mol．L-1 需要多少時間？
（10 分）
假設改用兩種連續式反應器 CSTR 和PFR 操作，進料流速 25 L．min−1,
且初始濃度CA0 =2mol．L-1，如果要達到最終出口濃度CA=0.1mol．L-1，
請問兩種反應器體積各為多少？（17 分，其中CSTR 占8分PFR 占9分）
六、某一化合物分解化學反應 A→B + C 在定溫液相批式反應器中進行，得
到化合物 A濃度隨時間變化數據如下：
Time t（min）0 10 20 30 40 50
化合物 A濃度（g/L）5.11 3.77 2.74 2.02 1.48 1.08
已知此化學反應可能為零級或一級反應，請確認反應級數並計算速率常
數值。（15 分）
七、化學工程師設計流體化床反應器進行不可逆氣體化學反應 A→B，已知
反應級數為一級而且使用 60 kg 的觸媒，可以得到 62%轉化率。
請問如果觸媒使用量提高為 70 kg，轉化率提升為多少？（8分）
如果將 60 kg 的觸媒流體化床反應器改為填充床反應器，此填充床反
應器操作時存在壓力降落現象，壓力降落與填充觸媒量的關係方程式
如下：dP/ dW = - 0.2 atm / kg，進口壓力為 20 大氣壓，請問可以達到
的轉化率是多少？（12 分）