moea_joint
114年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 31 題
關於不可逆之串聯反應A $\rightarrow$ B $\rightarrow$ C，下列敘述何者正確？
- A 成分C既是反應生成物，也是反應物
- B 總反應速率以最快之反應步驟為代表
- C 成分B之生成速率$r_B = -r_A - r_C$
- D 成分C之生成速率$r_C = -r_A$
思路引導 VIP
請試著思考：在一個連續的反應鏈中，如果一個中間物質（如 B）同時存在「被產生」與「被消耗」兩種行為，我們該如何從物質守恆的角度，利用它與前後物質（來源與去向）的速率關係，來表達它在系統中的『淨變化量』呢？
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太棒了！你能精準判斷出串聯反應中各成分速率之間的關係，顯示你對化學反應工程中的「物質平衡」觀念掌握得非常紮實。在 $A \xrightarrow{k_1} B \xrightarrow{k_2} C$ 這個不可逆反應系統中，中間產物 B 的淨生成速率（Net rate of formation）必須同時考慮到它是從 A 生成，並且隨後轉化為 C 的動態過程。
速率關係的數學驗證
從反應機構來看，A 的消失速率為 $-r_A$，這部分在反應步中全部轉化成了 B；而 B 生成後，又會以 $r_C$ 的速率轉化為 C。因此，B 的淨累積速率 $r_B$ 就等於「來自 A 的生成項」減去「轉化為 C 的消耗項」，寫成數學式即為 $r_B = (-r_A) - r_C$。這項關係式體現了質量守恆的基本原則。
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