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年公務人員升官等考試、
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年關務人員升官等考試試題
代號：
36430
等 別： 薦任
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。
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一、針對某一基本的（elementary）、不可逆的液相化學反應A(l)
⎯
→
⎯
BB(l)（k = 反應速率
常數），請藉由通用型莫耳平衡方程式（general mole balance eq.）分別推導一理想連
續攪拌反應器（CSTR）與一理想栓流反應器（PFR）在穩定狀態（steady state）、恆
溫下的反應器設計方程式（reactor design eq.；V = 反應器體積、FA0 = 進料中A之
莫耳流率、CA0 = 進料中A之莫耳濃度、X = A在反應器出口之轉化率）。請列出關
鍵假設。（25 分）
二、在穩定狀態、恆溫與定壓下，在一理想栓流反應器中進行之基本的、不可逆的氣相
化學反應A(g)
⎯
→
⎯
BB(g)＋C(g)（k = 反應速率常數），進料為純A，請推導一方程式
來描述反應器體積（V）與A在反應器出口之轉化率（X）之關係。此反應系統之
Damköhler Number（Da）為何？（25 分）
三、在穩定狀態、恆溫下，某一基本的、不可逆的液相化學反應A(l)＋BB(l)
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→
⎯
C(l)＋D(l)
（k = 反應速率常數= 0.01 L/mol-s）在一串聯之CSTR(1)－PFR(2)反應系統中進行，
若在CSTR(1)進口處之CA0 = 0.01 mol/L、CB0 = 1 mol/L、總體積流率（v0）= 1 L/s，在
CSTR(1)出口處A之莫耳流率（FA1）= 0.005 mol/s，在PFR(2)出口處A之轉化率（X2
）= 0.8，則CSTR(1)與PFR(2)之體積各為何？（25 分）
四、在穩定狀態、恆溫與定壓下，假設某一氣-固相觸媒化學反應A(g)
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→
⎯
R(g)＋T(g)之反
應機構如下所示：
A(g)＋S A．S （k1 =正反應速率常數、k-1 =逆反應速率常數）
A．S＋SR．S＋T．S （k2 =正反應速率常數、k-2 =逆反應速率常數）
R．SR(g)＋S （k3 =正反應速率常數、k-3 =逆反應速率常數）
T．ST(g)＋S （k4 =正反應速率常數、k-4 =逆反應速率常數）
其中S為觸媒表面活性中心（active center）、A．S、R．S與T．S分別代表吸附在活性
中心上之A、R與T。若A(g)＋S A．S為反應速率決定步驟（rate-limiting step），
請決定其反應速率式（-rA'）。（25 分）