(完整版)反应工程第五章习题答案
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化学反应工程习题（第五章）
5.1乙炔与氯化氢在HgCl 2-活性炭催化剂上合成氯乙烯的反应
2223C H HCl C H Cl
+↔ ()A ()B ()
C 其动力学方程式可有如下种种形式：
(1)2
(/)/(1)A B C A A B B C C r p p p K K p K p K p κ=-+++ (2)/(1)(1)A B A B B B C C A A r K K p p K p K p K p κ=+++ (3)/(1)
A A
B A A B B r K p p K p K p κ=++ (4)/(1)
B A B B B
C C r K p p K p K p κ=++试说明各式所代表的反应机理和控制步骤。
解：（1）
A A σσ+↔
B B σσ
+↔ （控制步骤）A B C σσσσ+↔+
C C σσ↔+（2）
11
A A σσ+↔（控制步骤）
22
122111
B B A B
C C C σσσσσσσσ+↔+→+↔+
（3）
A A σσ+↔
B B σσ
+↔
（控制步骤）A B C σσ+→+（4） B B σσ+↔ （控制步骤）
A B C σσ+→ C C σσ
↔+5.2 在Pd-Al 2O 3催化剂上用乙烯合成醋酸乙烯的反应为
243222321
C H CH COOH O CH COOC H H O
2
++↔+ 实验测得的初速率数据如下[功刀等，化工志，71，2007（1968）.]
115℃, ，。
AcOH 200p mmHg =292O p mmHg =24()
C H p mmHg
701001952473154655010(/)
r mol hr g ⨯⋅催化剂 3.9
4.4
6.0
6.6
7.25
5.4
注：1mmHg=133.322Pa
如反应机理设想为
2424242422423223232222O ()O O+AcOH AcOH C H C H AcOH C H HC H OAc O O HC H OAc O C H OAc H C H OAc C H OAc H H σσσσ
σσ
σσ
σσσσσσ
σσ
+↔+↔+↔++↔+→+↔+↔控制步骤试写出反应速率并检验上述部分数据能与之符合否。解：
243222321
C H CH COOH O CH COOC H H O
2
++↔+（A ） （B ） （C ） （E ）
（F ）
A A A V K P θθ=
B B B V K P θθ=
C V θ=
1D s A B A B V k K K P P θθ=E E E V K P θθ=F F F V
K P θθ=2D C 102'
'2
2323()()V s A A
A A r k K P P r K K P K K P θθθ=
==
=
==++='
'23A K K P + 24()
C H p mmHg 70
100
195
247315
465
5010(/)
r mol hr g ⨯⋅催化剂 3.9 4.4
6.0
6.6
7.25
5.4
310- 1.34 1.51 1.80
1.93
2.08
2.93
作图，基本上为一直线。A P ∴上述数据与反应速度式基本符合。
5.3
某反应，其动力学方程式为
A R S −−→+ (/)/(1)
A A A R S A A R R r kK p p p K K p K p -=-++试导出平推流式的等温积分反应管中转化率X A 与W/F AO 的关系式。 解：设总压不变且
0000(0)A R S p p p p p ====21
11
A δ-=
=
000(1)(1)(1)
1(1)(1)
A A A A A A A
A A A A A p x x x p p p y x x x δ---=
==+++ 同理：
1A
R s A
x p p p x ==
+将各p 值代人题中给出的动力学方程式，并简化得：
222(1)/()
A r a x bx cx d -=-++式中：
21p
a k
=+
1
()/R A A
b K K kK p =+-
2
()/R A c K kK p
=+1
()/A A d K kK p
=+A
x x =并设是以单位床层体积为基准的，反应管中堆积密度为（不应存在密度项）。
A r -
B p 222
22220
000111f
f f x x x A B
W
x x d b dx c dx d dx F a x a x a x ρ=++---⎰
⎰⎰