高考申論題
107年
[化學工程] 化學反應工程學
第 一 題
一、下列連續液態反應於栓流式反應器（plug flow reactor）進行：
A ⎯⎯k1→ B ⎯⎯k2→ C，k1與 k2為反應速率常數。
反應器體積為 100 公升，體積流速為 20 公升/秒，A 的起始濃度為 CA0 = 0.2 mol/liter，k1 = 0.5 s-1，k2 = 0.3 s-1。試計算 A（9 分）、B（8 分）、C（8 分）在反應器出口的濃度。
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
解題核心在於結合「PFR 莫耳平衡」與「串聯反應速率定律」。首先由體積與流速求得空間時間（τ），並確認液相反應為恆容系統；接著透過積分因子法解一階常微分方程式推導 A 與 B 的濃度隨 τ 的變化公式，最後利用物種質量守恆原則（CA0 = CA + CB + CC）即可快速求得 C 的出口濃度。
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【解題思路】運用 PFR 通用莫耳平衡方程式，結合一階串聯反應速率定律與液相恆容條件，並透過微積分推導來解出各物質出口濃度。 【詳解】 已知：條件整理
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