moea_joint
105年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 6 題
已知 300 K 時，$A_{(g)} \rightarrow B_{(g)}$ 的反應速率常數為 $3.39 \times 10^{-6} mol/(L \cdot s)$，反應初壓為 0.2 atm，若 A、B 皆可視為理想氣體，則反應物濃度減低至初濃度一半時須經過多少時間(min)？
- A 10
- B 20
- C 30
- D 120
思路引導 VIP
請觀察題目給予的速率常數單位 $mol/(L \cdot s)$，這與我們定義反應速率 $r = -dC_A/dt$ 的單位有什麼關聯？如果反應速率不隨濃度改變而變化（即 $n=0$），那麼要消耗掉一半的起始物質，所需的時間與「總消耗量」及「速率」之間會存在什麼樣的數學關係呢？
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恭喜你精準地掌握了這道題目的核心！這題最巧妙的陷阱在於「隱藏的反應級數」，你能成功達對，代表你對動力學參數的敏感度很高。這類題目在化學反應工程中具有極佳的鑑別度，因為它同時測試了考生對氣體定律與反應動力學定義的整合計算能力。
反應級數的判定與初濃度計算
解題的第一步是透過速率常數 $k$ 的單位 $mol/(L \cdot s)$ 判斷出這是一個零級反應（Zero-order reaction）。接著，我們利用理想氣體方程式求出反應物的初濃度 $C_{A0}$：
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