102年公務人員升官等考試、102年關務人員升官等考試
102年交通事業郵政、港務、公路人員升資考試試題 代號：26530 等別(級)： 薦任
類科(別)： 化學工程
科 目： 化學反應工程學
考試時間： 2 小時 座號：
※注意： 可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
（請接背面）
全一張
（正面）
一、何謂反應活化能？其值為⑴正、⑵負或⑶有時正有時負，請說明。（10 分）
在溫度範圍 20℃~100℃，當活化能為 15 kcal/mole 時，請問提昇 10℃，可提昇反 應速率約幾倍？（10 分）
二、氨產量是世界第二大的化學製品，因為氨是生產尿素的原料，故全球產量大部分用 來生產肥料（氮肥），其合成反應式為 N2 + 3H2 Î 2NH3，製程如下圖：
假設進料為氮 25 莫耳，氫氣為 75 莫耳，氬氣 0.1 莫耳和 0 莫耳氨，在反應器內反 應轉化率為 10%，在入料時氬氣（Ar）量為氮氣的 2 mole%，在穩定操作下請問在 下表中（a）和（b）的數量為何？（20 分）
種類 1 2 3 4 5 6 7
N2 25 （b）
H2 75
Ar 0.1
NH3 0 （a）
三、在半導體製程中，矽薄膜（silicon film）是由二氯甲矽烷（SiH2Cl2）在平面基板形 成，其反應式為 SiH2Cl2→Si+2HCl，r=k''Csilane，矽密度（ρsi）為 3 g/cm3，分子 量（Msi）為 32 g/mole，二氯甲矽烷濃度為 0.02 mole/cm3。
請用ρsi，Msi，k''和 Csilane物理參數，列出薄膜成長厚度和時間的關係式。（10 分）
假 設 在 此 系 統 質 傳 速 率 很 快 ， 不 會 影 響 反 應 速 率 ， 當 此 反 應 速 率 常 數 為 k''=2×102 cm/sec 時，請問薄膜成長 0.01 cm 厚度需要多少時間？（10 分）
迴流
進料
入料 氨合成反應器 分離器
出料
氨
其他物質
1 2 3
4
5 7 6
102年公務人員升官等考試、102年關務人員升官等考試
102年交通事業郵政、港務、公路人員升資考試試題 代號：26530 等別(級)： 薦任
類科(別)： 化學工程
科 目： 化學反應工程學
全一張
（背面）
四、假設反應A→B為不可逆觸媒反應，此反應在固定床反應器進行，其空隙度（ε）為 0.3，試求：
當反應物Ａ濃度為 1 mole/liter 時，測得反應速率為 1×10-2 mole/（liter．sec）；
濃度為 0.5 mole/liter 時，測得反應速率為 2.5×10-3 mole/（liter．sec），請列出反 應速率式。（10 分）
當此反應器操作在入口流量為 100 liter/sec，反應物 A 為 2 mole/liter 及轉化率為 90%時，試求其反應器體積。（10 分）
五、氨和環氧乙烷反應是屬於系列反應（series reaction），反應為二次反應，其反應式 如下：
) OH H N(C O
H C ) OH H NH(C
) OH H NH(C O
H C OH H C NH
OH H C NH O
H C NH
3 4
2 k
4 2 2
4 2
2 4
2 k
4 2 4
2 2
4 2 2 k
4 2 3
3 2 1
⎯→
⎯ +
⎯→
⎯ +
⎯→
⎯ +
試問如何利用實驗數據才能求得反應速率常數（k1和 k2）？請列出反應式計算過程。
（20 分）
