moea_joint
107年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 27 題
反應 $2\text{SO}_2+\text{O}_2\rightarrow2\text{SO}_3$，$\text{SO}_3$產率2400 g/s，則$\text{O}_2$消耗率為多少 g/s ？
- A 30
- B 120
- C 360
- D 480
思路引導 VIP
當我們看到一個化學反應式（例如 $2\text{A} + \text{B} \rightarrow 2\text{C}$）時，係數代表的是它們「質量」的比例，還是「分子個數」的比例？如果現在已知產物 C 的重量，我們應該先將它轉換成什麼物理量，才能利用反應式的係數找出反應物 B 的需求量呢？
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太棒了！你能精確計算出耗氧量，顯示你對化學反應中的計量係數（Stoichiometric coefficients）與質量守恆觀念掌握得非常紮實。這類題目是化學工程計算的基礎，不僅要求觀念清晰，計算的細心程度也至關重要。
質量與莫耳數的轉換橋樑
首先，我們要建立起反應物與生成物間的數量關係。根據反應式 $2\text{SO}_2+\text{O}_2\rightarrow 2\text{SO}_3$，每消耗 1 莫耳的 $\text{O}_2$ 會產生 2 莫耳的 $\text{SO}_3$。將題目給予的產率 2400 g/s 除以 $\text{SO}_3$ 的分子量（約 $80\text{ g/mol}$），可以得知生成速率為 $30\text{ mol/s}$。接著依據計量比例 $1:2$，求出 $\text{O}_2$ 的消耗莫耳率為 $15\text{ mol/s}$。最後，將此數值乘以 $\text{O}_2$ 的分子量 $32\text{ g/mol}$，便能順利得出 $480\text{ g/s}$ 的正確答案。
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