《化学反应工程》第三版(陈甘堂著)课后习题答案
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《化学反应工程》第三版(陈甘堂著)课后习题答案
第二章均相反应动力学基础
2－4
三级气相反应2NO+O2
2NO2，在30℃及1kgf/cm2下反应，已知反应速率常数
2
kC=2.65×104L2/(mol2 s)，若以 rA=kppApB表示，反应速率常数kp应为何值？
解：原速率方程
rA=
dcA2
cB=2.65×104cA
dt
由气体状态方程有
cA=
代入式（1）
2－5
考虑反应A
课
所以
kp=2.65×104×(0.08477×303) 3=1.564
后
当压力单位为kgf/cm2时，R=0.08477，T=303K。
答
p p 2
rA=2.65×10 A B =2.65×104(RT) 3pApB
RT RT p表示的动力学方程。
解：
.因，
w
w
nAp
=A，微分得RTV
daw
案
2
4
网
pAp
，cB=B
RTRT
3P，其动力学方程为( rA)=
dnAn
=kA。试推导：在恒容下以总压VdtV
δA=
3 1
=21
dnA1dpA
=
VdtRTdt
代入原动力学方程整理得
w
dpA
=kpAdt
设初始原料为纯A，yA0=1，总量为n0=nA0。反应过程中总摩尔数根据膨胀因子定义
δA=
n n0nA0 nA
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.co
（1）
mol/[L s (kgf/cm2) 3]
m
（1）
则
nA=nA0
1
(n n0)δA
1
(P P0)δA
（2）
恒容下上式可转换为
pA=P0
所以
将式（2）和式（3）代入式（1）整理得
2－6
在700℃及3kgf/cm2恒压下发生下列反应：
C4H10
发生变化，试求下列各项的变化速率。（1）乙烯分压；（2）H2的物质的量，mol；（3）丁烷的摩尔分数。
解：
P=3kgf/cm2，（1）
课
MC4H10=58， （2）
w
.k
rC2H4=2( rC4H10)=2×2.4=4.8kgf/(cm2 s)
PC4H10=PyC4H101 dpC4H10
= P dt
2.4-1
==0.8 s 3
w
（3）
nC4H10=nyC4H10=n0(1+δC4H10yC4H10,0xC4H10)yC4H10
dnH2dtdnH2dt
=
hdaw
后
n0=nC4H10,0=δC4H10
rC4H10=
反应开始时，系统中含C4H*****kg，当反应完成50%时，丁烷分压以2.4kgf/(cm2 s)的速率
dyC4H10
dt
答
1
rCH=2.4224
w
dnC4H10
dt
案
116×1000 =2000mol582+1 1==2
1
网
dyC4H10
=n0(1+δC4H10yC4H10,0xC4H10) dt
=2000×(1+2×1×0.5)×0.8=3200 mol/s
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o
2C2H4+H2，
dP
=k[(δA+1)P0 P]=k(3P0 P)dt
m
（3）
dpA1dP
= dtδAdt
2－9
反应A
P
S，( r1)=k1cA , ( r2)=k2cp，已知t=0时，cA=cA0 ，
cp0=cS0=0, k1/k2=0.2。反应在等温、间歇反应器中进行，过程为恒容过程，求反应产物P的瞬时收率与总收率。
解：
cA=cA0e k1t
k1 k2t k1t
c=c (e e)
m
PA0 k1 k2
k1 (e ko
c2t e k1t rPkck k k )P=r=1 2P=1 2 12 kAk1cAk1e
1t
=1 k 2
k网
.案
(e(k1 k2)t 1)1 k
2=k1
k答
1 k2 k1ak w
2 k (k1 k2)t=1.25e 4k1t 0后
2 e .25课
Φd c k 1 ke k2t e k1t)1 k2 (P0.25(1 e 4k1t)P=c=1 e k1t
=
A0 cAek1t 1或由
k
Φh1
P=
cA0 cA
∫
cA
c A0
pdcA
计算。
.第三章均相反应过程
3-1
w
w
解：（1）
k=1ln11 x=1ln11 0.7 =0.0926min-1
tA13τ=
1111（2）平推流反应器
kln1 x=ln=13minA0.09261 0.7S11V=
=13
=0.0769 min-1τ若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！ Y
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w
τ=
（3）全混流反应器
xA0.7
==25.2min
k(1 xA)0.0926×(1 0.7)11SV===0.0397 min-1
τ25.2
3－2
，已知进料中含30%A
（摩尔分率），其余为惰性物料，加料流量为6.3mol/s，动力学方程为：( rA)=0.27cA（mol/m3
m
在555K及3kg/cm2下，在平推流反应器中进行反应：s），为达到95%转化率。试求：（1）所需空速是多少？（2）反应器容积大小。
解：
vF0RT=6.3×0.08206×555
0=
o
81×10/1.013×10
=99c.42 L/s = 0.09942 m3p3×9.45/sτ=
1kln11 x=1.27ln1网
1 0.95 =11.1 sA0.SV=1/τ=1/11.1=案
0.09 s-1
V=v0τ=0.答
w
09942×113－4
后
a.1=1.104 m3
均相气相反应d，服从二级反应动力学。在5kg/cm2，350℃和v0=4m3/h下，采
用一个2.5cm内径，2mh长的实验反应器，能获得60%转化率。为了设计工业规模的反应器，当处理量为320m3/h，进料中含50%A，50%惰性物料时，在25kg/cm2和350℃下反应，为获得80%转化率，试求：k
（1）需用2.5cm内径，2m长的管子多少根？（2）这些管子应以并联或串联？
.w
假设流动状况为平推流，忽略压降，反应气体符合理想气体行为。
解：
δ3 1A=1
=2,yA0=1
w
cA0
=p=5×9.81×1048.314×(350+273)=97.4 mol/m3
RTccA0(1 xA)cA0(1 xA)
A=
1+δ=
AyA0xA1+2xA
2
r22 A=kcA=kcA0 1 xA 1+2xA 若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！ Y http://.cn
w
由设计方程
xAdxV1A
τ==cA0∫=
0 rv0kcA0A
∫
0.6
1+2xA
1 x dxA
A
2
=
1
kcA0
∫
0.6
3 2 1 x dxA
A
0.6
2
=
4.905kcm
1=kcA0
9
+ x+x12ln(1)4AA x1 A 0
A0
所以
V= 4.905v0
kc（1）
o
A0
工业反应条件下：
y′p′y′a
0c
A0=0.5，c′A0=
网
RT
=2.5cA.0
c′c′A0(1案
xA)c+δ=0xA
w
′A0
(1 xA)A=
1答
Ay′A1+xA2
τ′后
=V′a0.8
d 1+xA
课
v′=c′xAdxA
1A00∫0 r=Akc′A0
∫
1 x dxA
A2
=
1
