高考申論題
106年
[化學工程] 化學反應工程學
第 三 題
有一液相不可逆反應：2A → B + C，以連續攪拌反應器（CSTR）進行反應，改變進口體積流率（v0），已知純成分 A 之進口濃度為 4 mol/dm3，在穩定（steady state）條件下，獲得空間時間（Space time, τ = V/v0）與出口濃度之關係如下：
Run 1 2 3 4 5
τ（min） 15 38 100 300 1200
CA（mol/dm3） 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0
試求出此反應之反應速率式（15 分）及速率常數。（5 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
面對這類 CSTR 數據題，首先寫出 CSTR 的基本莫耳平衡式 τ = (CA0 - CA)/(-rA)，藉由已知的 τ 與 CA 反推出各點的真實反應速率 -rA。接著，假設速率定律為冪次形式 -rA = kCA^n，將數據取對數（微分法）以線性化求解反應級數 n，最後再代入求出速率常數 k，並務必確認常數的單位。
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【解題思路】利用 CSTR 莫耳平衡方程式求出各實驗點的反應速率 $-r_A$，假設速率定律式為冪次型 $-r_A = kC_A^n$，兩邊取自然對數線性化後，利用實驗數據點求出反應級數 $n$ 與速率常數 $k$。 【詳解】 Step 1：建立 CSTR 莫耳平衡方程式
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