高考申論題
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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面對氣相 CSTR 問題，首先建立化學計量表與莫耳平衡，利用出口成分條件（C 佔 50 mol%）反推目標物 A 的轉化率 X。接著，必須考慮氣相反應的莫耳數變化（膨脹係數 ε）來修正出口體積流率與濃度，最後依據『基本反應』寫出速率定律，代入 CSTR 設計方程式求得體積。
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【解題關鍵】利用出口 C 之莫耳分率求得轉化率 $X$，並計算氣相膨脹係數修正體積流率與濃度，最後代入 CSTR 莫耳平衡方程式 $V = F_{A0}X / (-r_A)$ 求解。 【解答】 計算：
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