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高考申論題 110年 [化學工程] 化學程序工業(包括質能均衡)

第 一 題

📖 題組:
一製造氯化乙烷(C2H5Cl)之程序,以乙烯與氯化氫為反應物,如下圖所示。(原子量:Cl:35.5, H:1, C:12) 乙烯之進料流量為 4000 kg/h,反應器唯一之出料為液化之氯化乙烷。在穩定狀態下:
題組圖片
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

請寫出反應方程式。(4 分)

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本題測驗基礎的化學反應方程式撰寫能力。考生應先根據題目給定的化學物質名稱寫出對應的分子式(乙烯為 C2H4,氯化氫為 HCl,產物氯化乙烷為 C2H5Cl),接著寫出反應式並確認等號兩邊的各元素原子總數是否平衡即可。

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本程序的反應為乙烯與氯化氫的加成反應,其反應方程式如下: $$C_2H_4 + HCl \rightarrow C_2H_5Cl$$

小題 (二)

氯化氫進料之莫耳流量及重量流量。(8 分)

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首先寫出乙烯與氯化氫反應生成氯化乙烷的化學方程式,並計算各物質的分子量。接著根據題目條件「唯一出料為產物」,推斷出反應物進料必符合化學計量比且完全轉化。最後利用乙烯的進料量推算氯化氫的莫耳流量與重量流量。

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【解題關鍵】利用化學反應方程式之計量比(Stoichiometry)以及質量守恆原理進行莫耳數與質量的轉換計算。 【解答】 Step 1:寫出化學反應方程式並計算分子量

小題 (三)

氯化乙烷之莫耳流量及重量流量。(8 分)

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看到此題,首要步驟是寫出正確的化學反應方程式(C₂H₄ + HCl → C₂H₅Cl)並計算各物質的分子量。接著,利用化學計量數 1:1 的關係及穩態質量守恆原則,由乙烯的進料量推算產物氯化乙烷的莫耳流量與重量流量。

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【解題關鍵】寫出正確的化學反應方程式並計算分子量,依據化學計量關係與穩態質量守恆原則進行莫耳與質量的換算。 【解答】 計算: