高考申論題
111年
[化學工程] 化學反應工程學
第 二 題
二、一基本（elementary）、不可逆（irreversible）液相化學反應 A －k→ B 在一包含三個具有相同體積（V）且互相串聯的連續攪拌槽反應器（CSTR）系統進行恆溫化學反應，其中 k 為反應速率常數，在第一個、第二個與第三個反應器出口的轉化率分別是 X1、X2 與 X3。假設體積流率（volumetric flow rate, v0）為一常數，且 X1 = 0.4，則 X2 與 X3 為何？（25 分）
📝 此題為申論題
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本題為典型的串聯反應器設計問題。看到「液相」即知體積流率恆定；看到「基本反應」即可寫出一階速率定律；看到「CSTR串聯且體積相同」代表各槽的空間時間（τ）一致。可從莫耳平衡出發，推導出一階CSTR串聯中濃度（或轉化率）與 Damköhler數（Da = kτ）的遞迴關係，先利用第一槽的轉化率解出 Da，再代入求出後續反應器的轉化率。
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【解題關鍵】CSTR串聯設計方程式與一階液相基本反應的莫耳平衡推導。 【解答】 Step 1：建立莫耳平衡方程式 (Mole Balance)
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