高考申論題
105年
[化學工程] 化學反應工程學
第 三 題
某一勻相氣相反應 A → 3B 在恆溫批式反應器（batch reactor）中進行，反應物 A 起始壓力為 2 大氣壓，反應體積固定，經 8 分鐘後壓力增加 50%。若反應初始壓力為 2 大氣壓，反應壓力固定，已知此氣體反應為一級反應，計算體積增加 100%需花多少時間？（20 分）
📝 此題為申論題
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本題測驗氣相反應在『恆容』與『恆壓』批式反應器中，總壓或總體積與轉化率的關係。解題第一步先用理想氣體狀態方程式求出恆容系統壓力增加對應的轉化率，並代入一級反應莫耳平衡式求出速率常數 $k$；第二步再求出恆壓系統體積增加對應的轉化率，利用相同的莫耳平衡式算出所需時間。
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【解題思路】利用理想氣體方程式建立壓力/體積與轉化率的關係，並帶入批式反應器的莫耳平衡方程式中，先由恆容條件求出速率常數 $k$，再求解恆壓條件下的時間 $t$。 【詳解】 已知反應為：$A \rightarrow 3B$ （氣相，恆溫）
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