วิศวกรรมปฏิกิริยาเคมี: แบบฝึกหัดและข้อสอบเก่า

อัตราการเกิดปฏิกิริยาและกฎอัตรา การคำนวณขนาดเครื่องปฏิกรณ์ CSTR และแบบท่อไหล (PFR) การเปลี่ยนแปลง และขีดจำกัดของสมดุล

ฝึกรายวิชานี้ฟรีฝึกรายวิชานี้ทำข้อสอบจำลองโจทย์ฟรีวันละ 5 ข้อ ไม่ต้องใช้บัตร

ชุดสรุปเร่งรัด (PDF)สรุปสูตร ขั้นตอนวิธีทำ และโจทย์ฝึกพร้อมเฉลยละเอียด พร้อมพิมพ์

หัวข้อในรายวิชานี้

  1. จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาอันดับหนึ่ง · การเปลี่ยนแปลงและอันดับสอง · อาร์เรเนียสโจทย์คำนวณ
  2. การออกแบบขนาดเครื่องปฏิกรณ์ (CSTR และ PFR)CSTR อันดับหนึ่ง · PFR อันดับหนึ่ง · ค่าการเปลี่ยนแปลงจากปริมาตรโจทย์คำนวณ
  3. สมดุลเคมีKc จากความเข้มข้น · ตาราง ICE · ตาราง ICE กับสมการกำลังสองโจทย์คำนวณ
  4. สมดุลมวลการผสมสองสาย · การผสมให้ได้ค่าเป้าหมาย · เครื่องระเหยโจทย์คำนวณ

เทคนิคทำข้อสอบวิชา วิศวกรรมปฏิกิริยาเคมี

  • เขียนสมการออกแบบของเครื่องปฏิกรณ์ชนิดนั้นก่อนแทนกฎอัตรา
  • สำหรับการเปลี่ยนแปลงเท่ากัน PFR ใช้ปริมาตรน้อยกว่า CSTR สำหรับปฏิกิริยาที่มีอันดับเป็นบวก
  • ตรวจสอบว่าการเปลี่ยนแปลงที่ตั้งเป้าไว้ต่ำกว่าการเปลี่ยนแปลงที่สมดุล

ตัวอย่างวิธีทำ

จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาง่าย
t (min)C (mol/L)60 minC = ?

ปฏิกิริยาอันดับศูนย์ A → ผลิตภัณฑ์ มีค่าคงที่อัตรา 0.01 mol/(L·min) ความเข้มข้นเริ่มต้นของ A คือ 0.8 mol/L จงหาความเข้มข้น CA หลังผ่านไป 60 min

k = 0.01 mol/(L·min)CA0 = 0.8 mol/Lt = 60 min

จงหา CA (mol/L)

แสดงคำใบ้
  1. อันดับศูนย์: อัตรา −dC/dt = k ไม่ขึ้นกับความเข้มข้น
  2. การอินทิเกรตให้ C = C₀ − kt (ใช้ได้จนกว่า A จะหมด)
  3. kt = 0.6 mol/L.
แสดงคำตอบและเฉลยทีละขั้นตอน

Integrated rate laws: zero order: C = C₀ − kt (straight line, t½ = C₀/(2k)); first order: ln(C₀/C) = kt (t½ = ln 2/k); second order: 1/C − 1/C₀ = kt (t½ = 1/(kC₀)). Conversion X means C = C₀(1 − X).

กฎอันดับศูนย์แบบอินทิเกรต

CA = CA0 − kt = 0.8 − 0.01·60 = 0.2 mol/L

คำตอบ

CA = 0.2 mol/L
การออกแบบขนาดเครื่องปฏิกรณ์ (CSTR และ PFR)ปานกลาง
Q = 20 L/minCA0​ = 2.5 mol/LCA​ = ?V = 200 L, k = 0.25 min⁻¹

ปฏิกิริยาอันดับหนึ่งในวัฏภาคของเหลว A → B (k = 0.25 min⁻¹) เกิดในเครื่องปฏิกรณ์แบบท่อไหล (PFR) ขนาด 200 L ป้อนสารเข้าที่ 20 L/min โดย CA0 = 2.5 mol/L ความหนาแน่นคงที่และเครื่องปฏิกรณ์อยู่ที่สภาวะคงตัว หาความเข้มข้นขาออก CA

V = 200 LQ = 20 L/mink = 0.25 min⁻¹CA0 = 2.5 mol/L

จงหา CA (mol/L)

แสดงคำใบ้
  1. เวลาเชิงพื้นที่: τ = V/Q = 10 min
  2. PFR อันดับหนึ่ง: CA = CA0·e^(−kτ)
  3. kτ = 2.5.
แสดงคำตอบและเฉลยทีละขั้นตอน

เครื่องปฏิกรณ์อุดมคติ ปฏิกิริยาอันดับหนึ่ง (−rA = k·CA) ที่สภาวะคงตัว โดยมีเวลาเชิงพื้นที่ τ = V/Q CSTR ผสมกันสมบูรณ์ ปริมาตรทั้งหมดจึงทำปฏิกิริยาที่ความเข้มข้นขาออกต่ำ: τ = X/(k·(1 − X)) และ CA = CA0/(1 + k·τ) ใน PFR ของไหลแต่ละชิ้นทำปฏิกิริยาเหมือนเครื่องปฏิกรณ์แบบกะขนาดเล็ก: τ = ln(1/(1 − X))/k และ CA = CA0·e−k·τ ที่การเปลี่ยนแปลงเท่ากัน CSTR ต้องการปริมาตรมากกว่า PFR เสมอ

เวลาในเครื่องปฏิกรณ์

τ = V/Q = 200/20 = 10 min

ความเข้มข้นขาออก

CA = 2.5·e−0.25·10 = 0.2052 mol/L

คำตอบ

CA = 0.2052 mol/L

การเปลี่ยนแปลง: X = 91.79%

การฝึกทำงานอย่างไร

  • “ฝึกรายวิชานี้” ผสมโจทย์จากทุกหัวข้อของวิชา เหมือนข้อสอบจริง
  • โจทย์ทุกข้อใช้ค่าใหม่ คุณจึงเรียนรู้วิธีทำ ไม่ใช่จำคำตอบ
  • ติดขัดใช่ไหม เปิดคำใบ้เล็ก ๆ ก่อน และเปิดคำอธิบายฉบับเต็มเมื่อจำเป็นเท่านั้น
  • ข้อสอบจำลองจับเวลาและไม่มีคำใบ้ และคุณจะได้คะแนนและการทบทวนฉบับเต็มเมื่อจบ

เครื่องคำนวณสำหรับรายวิชานี้

เครื่องคำนวณปริมาตร CSTR และ PFR

รายวิชาที่เกี่ยวข้อง

ฝึกข้อสอบ FE เคมีเคมีทั่วไปสมดุลมวลและพลังงาน
ฝึกรายวิชานี้ฟรีฝึกรายวิชานี้ทำข้อสอบจำลองโจทย์ฟรีวันละ 5 ข้อ ไม่ต้องใช้บัตร