高普考題庫
95 年 095年公務人員高等考試三級考試暨普通考試

化學反應工程學

本卷皆為申論題,點「看答案與解析」查看擬答。

申論 1某種稱為基質(substrate)之反應物A,在一蛋白質的酶(enzyme)之催化下轉變成生成物R,如下:A⎯enzyme⎯⎯⎯→R此反應有下列之速率特性:㈠速率與所加之酶濃度[E]成正比。o㈡於反應物濃度低時,速率與反應物濃度成正比。㈢於反應物濃度高時,速率與反應物濃度無關。Michaelis 和Menten 於1913 年首先提出一反應機構來解釋此行為:⎯⎯→k*A+E←⎯⎯1(A‧E)k(AE)*⎯⎯→kR+E‧3此機構之特性為假設可估計中間產物之濃度,且酶之總濃度為:[E]=[E]+[(A‧E)*]o試導出以[E]及[A]表示之反應速率式,且證明其符合所觀察之行為。(20 分)o
申論 2液體A 於一批式(batch)反應器內進行分解反應,若反應5 分鐘後有50%之A 轉換,且反應為一階反應(first order reaction),當轉換率達到75%時需要多少時間?(10 分)若為二階反應(second order reaction)時則需多少時間?(10 分)
申論 3於600 K 之氣相反應如下:⎯⎯→kA+EB ←⎯⎯1Ck其速率式可表示為−r=kCC−kC,且k = 500 l/mol·hr,k = 0.032 l/hr。若氣A1AB2C12體進料速率為600 m3/hr,其中60%為B,30%為A 及10%為惰性物質(體積比),於600 K 和1.5 大氣壓下於一栓流(plug flow)反應器中進行反應,試計算:㈠A 變成C 之最大可能轉換率為何?(10 分)㈡欲得到60%之轉換率所需反應器之體積為何?(10 分)
申論 4水溶液A 於二串聯之混流反應器(CSTR)中進行分解反應。第二反應器之體積為第一反應器兩倍大,進料濃度為1 mole A/liter 且於穩流狀態下操作,第一反應器中之平均停留時間為96 秒,且A 於第一及第二反應器中之濃度分別為0.5 mol/liter 與0.25 mol/liter,試求此反應之動力方程式為何?(20 分)
申論 5一基本不可逆(elementary irreversible)液相反應A+B→R+S在恆溫下進行。二相等體積流量之液體流入一4 升之混流反應器內,其濃度分別為0.02 mol A/liter 及1.4 mol B/liter,然後再流過一16 升之栓流反應器。吾人發現於混流反應器內生成一些R,其濃度為0.002 mol R/liter,試求出栓流反應器出口處R 之濃度及此系統中A 之轉換率。(20 分)