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110年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 41 題
某一級平行反應(Parallel Reaction)如右圖所示，$k$為反應速率常數，已知活化能 $E_1 > E_2$ ，試問採取下列何種措施無法改變產物B、D之比例？
- A 提高反應溫度
- B 降低反應溫度
- C 延長反應時間
- D 加入適當的催化劑
思路引導 VIP
請試著寫出產物 B 與產物 D 的生成速率表示式。當我們計算兩者的比值（即選擇性）時，哪些物理量會被約分掉，而剩下哪些參數會決定這個比值？接著思考，在這些留下來的參數中，哪一個是不會隨時間流逝而改變的性質呢？
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太棒了！你能精確鎖定「反應時間」這個關鍵，代表你對平行反應的動力學本質掌握得非常透徹。
平行反應的選擇性 (Selectivity)
在平行反應系統中，產物 B 與 D 的生成比例主要取決於兩路徑的速率常數之比，即 $\frac{r_B}{r_D} = \frac{k_1}{k_2}$。根據阿瑞尼斯方程式（Arrhenius equation）：$k = A e^{-E_a/RT}$，由於題目給定活化能 $E_1 > E_2$，這意味著溫度（選項 A、B）的變化會對兩者的速率常數產生不同程度的影響，進而改變產物比例。而催化劑（選項 D）則會藉由改變特定路徑的活化能來影響選擇性。
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平行反應產物比例
💡 平行反應的產物比例取決於速率常數之比，與時間無關。
| 比較維度 | 溫度與催化劑 | VS | 反應時間 |
|---|---|---|---|
| 對 k 的影響 | 會改變速率常數 k 的值 | — | 不影響速率常數 k |
| 對比例影響 | 會改變產物比例 k1/k2 | — | 比例維持定值 |
| 物理意義 | 改變分子的能量分佈 | — | 僅增加反應進行的進度 |
💬產物比例僅受速率常數(k)影響，而k受溫度與催化劑控制。
