國營聯招 化工製程化工熱力學、化學反應工程學112 年第 48 題單選題考點:轉化率vs莫耳分率混淆考點:無對應公式
有座工廠採用連續攪拌槽式反應器(CSTR)進行生產,該反應 A → B 為一級反應, xA 是反應物 A 的莫耳分率。假設進料體積流速為定值,請問該反應器的滯留時間(space time) τ 與下列何者成正比?
A$\frac{x_{A}}{1-x_{A}}$
B$\frac{x_{A}}{1+x_{A}}$
C$\frac{1-x_{A}}{x_{A}}$正確答案
D$\frac{1+x_{A}}{x_{A}}$
C正確答案
CSTR一級反應設計方程式:τ = CA0·XA / (−rA),代入一級速率 −rA = k·CA = k·CA0·(1−XA),得 τ ∝ XA/(1−XA),但此題 xA 為莫耳分率非轉化率,需特別注意題意。
逐選項解析
A$\frac{x_{A}}{1-x_{A}}$轉化率vs莫耳分率混淆✕ 易錯陷阱
xA/(1−xA) 是 CSTR 以「轉化率 X」表示時的比例關係。若把 xA 誤認為轉化率,就會選此項,是最常見的陷阱。
B$\frac{x_{A}}{1+x_{A}}$無對應公式✕ 錯誤
xA/(1+xA) 無對應標準CSTR設計公式,不符合一級反應推導結果。
C$\frac{1-x_{A}}{x_{A}}$✓ 正確
D$\frac{1+x_{A}}{x_{A}}$✕ 錯誤
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