化学反应工程第三版课后答案

第 1 页 共 21 页 化学反应工程第三版课后答案

化学反应工程第三版课后答案

【篇一：化学反应工程第二版课后习题】

> 2

何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么?何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么? 3

4

5

现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系。

(1)a+2b?c a+c? d (2)a+2b?c b+c?d c+d→e (3)2a+2b?c

a+c?d

10mkmols。现以气相分压来表示速率方程，即(?ra)=kppapb，求kp=?（假定气体为抱负气体）

4 6

-2-1

2

化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系?

若将反应速率写成?ra??

dcadt

，有什么条件?

为什么均相液相反应过程的动力学方程试验测定采纳间歇反应器? 7

8

反应a(g) +b(l)→c(l)气相反应物a被b的水溶液汲取，汲取后a与b生成c。反应动力学方程为：?ra=kcacb。由于反应物b在水中的浓度远大有一反应在间歇反应器中进行，经过8min后，反应物转化掉80％，经过18min后，转化掉90％，求表达此反应的动力学方程式。

第 2 页 共 21 页 反应2h2?2no?n2?2h2o，在恒容下用等摩尔h2，no进行试验，测得以下数据总压/mpa 半衰期/s

10 考虑反应a?3p，其动力学方程为?ra??

容下以总压表示的动力学方程。

11 a和b在水溶液中进行反应，在25℃下测得下列数据，试确定该反应反应级数和反应速度常数。

116.8 319.8 490.2 913.8 1188 时间/s

-3

12 丁烷在700℃，总压为0.3mpa的条件下热分解反应：

c4h10→2c2h4+h2 (a) (r)(s)

起始时丁烷为116kg，当转化率为50%时?

dprdnsdya

，?。 dtdtdt

dpadt ?0.24mpa?s

?1

3-1-1-3-3

3-1

0.0272

265 0.0326 186 0.0381 135 0.0435 104 0.0543 67

求此反应的级数。

1v

dnadt

nav

??k试推导在恒

∞ 42.4 0

，求此时

14 在间歇搅拌槽式反应器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为：

第 3 页 共 21 页 24

ch3cooh?c4h9ohch3cooc

hso

4

h9?h2o

a b r s

反应物配比为：a(mol):b(mol)=1:4.97，反应在100℃下进行。a

转化率达50％需要时间为24.6min，帮助生产时间为30min，每天生产2400kg醋酸

-3

15 反应(ch3co)2o+h2o→2ch3cooh在间歇反应器中15℃下进行。已知一

-37

16 在100℃下，纯a在恒容间歇反应器中发生下列气相反应:

2a→r+s

a组分分压与时间关系见下表: 17 间歇操作的液相反应a→r，反应速率测定结果列于下表。欲使反应物浓-3-3a-3-1

18 一气相分解反应在常压间歇反应器中进行，在400k和500k温度下，其

19 有如下化学反应

ch4+c2h2+h2=c2h4+ch4 (i) (a) (b) (p)(i)

在反应前各组分的摩尔数分别为ni0=1mol；na0=2mol；

nb0=3mol；np0=0，求化学膨胀率（用两种方法）。

-3

20 在555k及0.3mpa下，在平推流管式反应器中进行气相反应

a→p，已知

21 液相一级不行逆分解反应a→b+c于常温下在一个2m3全混流反应器

24 在全混流反应器中进行如下等温液相反应：

rc=k1ca2 2a→b＋c

rd=2k2cacb a＋b→2d

-3

第 4 页 共 21 页 -3

-1

-3-1

-1

第二章习题

1. 动力学方程的试验测定时，有采纳循环反应器的，为什么?

2. 为什么可逆吸热反应宜选平推流反应器且在高温下操作，而可逆放热反应

却不是?依据可逆放热反应的特点，试问选用何种类型反应器相宜?为什

么?

3. 一级反应a→p，在一体积为vp的平推流反应器中进行，已知进料温度为

1

4. 在体积vr=0.12m的全混流反应器中，进行反应a?br?s，式 k

3 k

2

b的转化率为75％时，求每种物料的流量。

??，已知?3

5. 可逆一级液相反应a?ca0?0.5kmol?m,p

cp0?0

；当此反

应在间歇反应器中进行，经过8min后，a的转化率为33.3%，而平衡转

化率是66.7%，求此反应的动力学方程式。

6. 平行液相反应

a→prp=1

【篇二：化学反应工程习题解答吴元欣】

解：（1）反应的选择性为：

第 5 页 共 21 页 s?

y0.629

0.9611?96.11% x0.720

（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），当进入

反应器的总原料量为100mol时，则反应器的进料组成为：

组分摩尔分率yi0 摩尔数ni0(mol)

ch3oh 空气 h2o 总计

2/（2+4+1.3）=0.2740 4/（2+4+1.3）=0.5479 1.3/（2+4+1.3）

=0.1781

1

27.4 54.79 17.81 100

设甲醇的转化率为xa，甲醛的收率为yp，反应器出口ch3oh、

ch3cho和co2的摩尔数na、np和nc分别为：

na=na0(1-xa)=7.672 mol np=na0yp=18.96 mol nc=na0(xa- yp)=0.7672 mol

结合上述反应的化学计量式，h2o（nw）、o2（no）和n2（nn）的摩尔数分别为：

nw=nw0+np+2nc=38.30 mol no=no0-1/2np-3/2nc=0.8788 mol

nn=nn0=43.28 mol

所以，反应器出口气体组成为：

组分摩尔数（mol）摩尔分率%

ch3oh hcho h2o co2 o2 n2

7.672 18.96 38.3 0.7672 0.8788 43.28

6.983 1

7.26 34.87 0.6983 0.7999 39.39

1-3解：以100mol进料为基准，并设x和y分别表示环氧乙烷和二氧化碳的生成量，根

据题目给的进料组成和化学计量关系列式：

1

c2h4?o2c2h4o (1)

第 6 页 共 21 页 2

c2h4?3o22co2?2h2o(2)

可列出下表：

组成 c2h4 o2 c2h4o co2 h2o ar n2 反应器进口/%

157****1256反应器出口/% 15-x-0.5y 7-0.5x-1.5y

x 10+y y 12 56 由于反应器出口气出下面两个方程：

15?x?

yx3y

7??

0.131及 ?0.048 xx100?100?

22

解得：x=1.504mol y=0.989mol

乙烯的转化量为：1.504+0.989/2=1.999mol 所以，乙烯的转化率为：1.999/15=13.33% 环氧乙烷的收率为：1.504/15=10.03% 反应的选 择性为：s=0.1003/.1333=75.24%

1-5解：由丁二烯氧化反应可知，反应过程中，反应混合物的总物质的量发生变化。假如

进料为100mol，则由氮平衡可算出反应后混合气的量为：

100?

27.0

?103.4mol 26.1

x?

丁二烯的收率

7.05?1.758

?75.1%

7.054.6?0.06

?64.4%

7.05

y?

第 7 页 共 21 页 丁二烯的选择性

s?

y0.644??85.75% x0.751

1-6解：

设原料的进料量为100kg/h，则有质量守恒，出反应器的量也为100kg/h，则出反应器的hcho为1.6kg/h，c4h6o2为7.65kg/h： 10?1.6

100%84% 107.65

2

单程收率 y??100%?53.37%

10307.65

2总收率y??100%?63.54% 10?1.630

y53.37%??100%?63.54% 选择性s?x84%

转化率x?

第二章均相反应动力学 2-3解：反应物a的消耗速率应为两反应速率之和，即

2

ra?rr?2rd?1.6ca?16.4ca?1.6ca(1?10.25ca)

dcadca

?1.6ca(1?10.25ca) 由ra??得： ?

dtdt

对上式积分：

1?

(1?x)?a?ca10.25ca0110.25

1.6t(?)dca??ln(1?xa)?ln?

ca01ca10.25ca?1?1?

?10.25ca0?

0.6332t??0.3958h

1.6