高考申論題
105年
[化學工程] 化學反應工程學
第 二 題
一均勻液相反應 A + B → C 於一理想栓流式反應器（plug flow reactor, PFR）中進行。此反應為二階不可逆反應，反應速率式為 -rA= kCACB，反應常數 k 為 0.1 cm³/(s)(mol)。若此 PFR 反應器體積為 200 cm³，進料中只含有 A 及 B，其濃度均為 0.02 mol/cm³，體積流率為 0.5 cm³/s。此操作可視為等溫操作，試問 PFR 出口處 A 之轉化率為多少？（20 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
本題為標準的 PFR 反應器設計計算。看到液相反應且等比例進料，應立即判定為恆容系統且反應過程中各時刻濃度相等（C_A = C_B）。利用 PFR 莫耳平衡方程式，將速率定律結合化學計量關係轉換為以轉化率 X_A 為變數的函數，積分後代入已知數值即可求解。
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【解題思路】利用理想 PFR 基本莫耳平衡設計方程式，結合恆容系統化學計量關係將速率定律表示為轉化率的函數，透過積分求解。 【詳解】 Step 1. 莫耳平衡 (Mole Balance)
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