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年公務人員高等考試三級考試試題 代號：36580
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、一液相反應之反應速率可表為 ，其中 X為反應物 R的轉化率
（fractional conversion）=[(原來 R的量
－
反應後剩下 R的量)/原來 R的量]。有連續
攪拌反應器（continuous stirred tank reactor，CSTR）與栓流反應器（plug flow
reactor，PFR）兩種反應器可供選擇。下列情況應選擇那一種，可使反應器的體積
較小？
X=0.5，（5分）
X=0.8。（5分）
是否可能在某一轉化率時兩種反應
器的體積相同？（10 分）須詳述理由，否則不予計分。
12
R)1()-( −
+−= XXr
二、某工程師被指定以體積分別為V1與V2之兩個串聯的連續攪拌反應器（continuous
stirred tank reactor，CSTR），以自然衰減的方式處理一輻射性液體。應如何選擇V1與
V2，使得反應器之總體積 (V1+V2)為最小？（20 分）須證明陳述，否則不予計分。
三、在一批式反應器（batch reactor）內進行的液相催化反應 的反應速率-rPR →R可表為
：R2
RE1
R
-Ck
r+
=
0CCk
0
，其中k1與k2為常數， 為觸媒濃度，C
0
E
CR為反應物R的濃度。
提
出可能的反應機制（reaction mechanism）以解釋該反應速率。（10 分）
若C為已知，如何由-r
ER對CR的實驗數據估計k1與k2？（10 分）
四、為了解反應物在一連續攪拌反應器（continuous stirred tank reactor，CSTR）內，與
一栓流反應器（plug flow reactor，PFR）內之滯留情況間的差異，吾人將N0個微小、
有色的標記顆粒瞬間分別注入兩種反應器的入口，並藉顏色之深淺判斷標記顆粒之
濃度。假設流入反應器之流體的體積流率為v（升/秒），反應器的體積為V（升），
標記顆粒之注入不影響v。分別求在CSTR（15 分）與PFR（5分）出口處的標記顆
粒濃度隨時間的變化。
五、某一液相反應中，反應物R可能生成P1、P2 與P3 三種產物。假設各反應皆為一階反
應，且活化能EP1、EP2與EP3間有下列關係：EP1>EP2，且EP1<EP3。若反應在一批式反
應器（batch reactor）內進行，且P1 是所需要的產物，求最佳的反應溫度。（20
分）