地特三等申論題
106年
[化學工程] 化學反應工程學
第 五 題
在一個連續攪拌反應器中（continuous stirred-tank reactor） A 與 B 反應成 C，此為氣相基本反應（elementary reaction），對 A 的反應速率常數 kA 為 0.04 liter/gmol/min：
A + 0.5B → C
進料中包含 50 mol% A、40 mol% B 及 10 mol% 惰性氣體，進口處總流量為 5.0 gmol/min，體積流率是 2.0 liter/min。若要反應到 50 mol% C，恆溫操作下反應器體積為何？（20 分）
📝 此題為申論題
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看到這題先建立化學計量表，利用出口產物莫耳分率求出反應轉化率 $X$。接著，利用氣相恆溫反應的體積膨脹公式 $v = v_0(F_T/F_{T0})$ 求出真實體積流率與各物種濃度，最後代入 CSTR 設計方程式 $V = (F_{A0}X)/(-r_A)$ 求解。注意：題目稱「基本反應」但 $k_A$ 單位卻是二級反應單位，實務上應將兩種可能解法並陳以確保拿分。
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【解題關鍵】利用化學計量表求出轉化率 $X$，結合 CSTR 設計方程式與氣相反應的體積變化關係求得反應器體積；須注意「基本反應」定義與速率常數單位的潛在矛盾。 【解答】 Step 1：進料條件與化學計量分析
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