反应工程第二章复习题

第二章习题1.动力学方程的实验测定时，有采用循环反应器的，为什么?答：循环反应器行为与全混流反应器相同，可以得到反应速率的点数据，而且反应器进出口浓度差比较大，对分析精度要求不很高。

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?根据可逆放热反应的特点，试问选用何种类型反应器适宜?为什么?答：可逆吸热反应的反应速率与化学平衡都随温度的升高而升高，高温下操作对二者都有利。

可逆放热反应的化学平衡随温度的升高向反应物方向移动，对达到高转化率不利。

对此类反应，可选用多段绝热反应器或换热条件较好的管式反应器。

3.一级反应A→P，在一体积为V P的平推流反应器中进行，已知进料温度为150℃，活化能为84kJ·mol-1，如改用全混流反应器，其所需体积设为V m，则V m/V p应有何关系?当转化率为0.6时，如果使V m=V p，反应温度应如何变化?如反应级数分别为n=2，1/2，−1时，全混流反应器的体积将怎样改变？ 解：)1ln()1()exp()1ln()1()1(CSTR )1ln(11d 1)(d PFR )exp()(A A Ap mA A A pm A 0A AA0m A A00AA A00A A A0P A 0A A AAx x x RT ERT E x x k kx V V x k c x F V x kc x x kc r x F V c RTE k kc r x x ----=---=-=--=-=-=-==-⎰⎰)1ln()1()1ln()1( IF A A A A A P m m p x x x x x k k x V V T T A---=---==()()K07.43215.42302064.015.423876.234929.015.423876.23exp 6109.0637.115.42315.423314.884000exp 1)6.01ln(6.016.0exp 10.6and 1IF m m mmmmm m m P m P A Pm =-=--=-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=--⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--===T T T T T T T TT T T T T R E x V V mnn n n kc x F V c V V cV V kc x F V n c V V kc x F V n c V V kc x F V n AfAf A0m 1Am1m 2A1m 1m 1AAA0m 2/1A 1m 2/1m 2/1A A A0m A1m 2m 2A A 0A m 1,1,2/11,2==⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧==-=======---或4. 在体积V R =0.12m 3的全混流反应器中，进行反应S R B A 21+−−←−→−+kk，式中k 1=7m 3kmol -1min -1，k 2=3m 3kmol -1min -1，两种物料以等体积加入反应器中，一种含2.8kmolA ·m -3，另一种含1.6kmolA ·m -3。

2 反应动力学基础2.1在一体积为4L 的恒容反应器中进行A 的水解反应，反应前 A 的含量为12.23%（重量），混合物的密度为1g/mL ，反应物A 的分子量为88。

在等温常压解：利用反应时间与组分A 的浓度变化数据，作出C A ～t 的关系曲线，用镜面法求得t=3.5h 时该点的切线，即为水解速率。

切线的斜率为0.760.125/.6.1α-==-mol l h由（2.6）式可知反应物的水解速率为0.125/.-==dC A r mol l hAdt2.2在一管式反应器中常压300℃等温下进行甲烷化反应：2423+→+CO H CH H O催化剂体积为10ml ，原料气中CO 的含量为3%，其余为N 2,H 2气体，改变进口原料气流量Q 0解：是一个流动反应器，其反应速率式可用（2.7）式来表示00000(1)(1)-==-=-=-A A RA A A A A A A AdF r dV F F X Q C X dF Q C dX故反应速率可表示为：0000(/)==A AA A A R R dX dXr Q C C dV d V Q用X A ～V R /Q 0作图，过V R /Q 0=0.20min 的点作切线，即得该条件下的dX A /d(V R /Q 0)值α。

0.650.04 1.790.34α-==故CO 的转化速率为40030.10130.03 6.3810/8.31410573--⨯===⨯⨯⨯A A P C mol l RT4300 6.3810 1.79 1.1410/.min(/)--==⨯⨯=⨯AA A R dX r C mol l d V Q2.3已知在Fe-Mg 催化剂上水煤气变换反应的正反应动力学方程为： 20.850.4/-=⋅w CO CO r k y y kmol kg h式中y CO 和y CO2为一氧化碳及二氧化碳的瞬间摩尔分率，0.1MPa 压力及700K 时反应速率常数k W 等于0.0535kmol/kg.h 。

1、单一不可逆过程与反应器选型：(1) (单一不可逆反应平推流和全混流反应器比较)一个正级数的简单反应(A →P)在全混流和平推流两种理想反应器中进行。

当初始条件和反应温度相同时，二者空时的比满足下式。

将该式以图解形式表示如下图(课本上图2-2)所示，它反映了达到一定转化率时，两种反应器体积的比率。

图中横轴和纵轴各表示什么？由图你能得到那些结论 (提示：当反应级数确定时，随转化率变化，反应器体积比如何变化；当转化率确定时，随反应级数变化，反应器体积比如何变化)？这些结论又如何指导反应器的选型？回答：横轴为1减去组分A 的转化率，纵轴为全混流反应器与平推流反应器空时的比。

从图中可以得到的结论：当反应级数确定时，随目标转化率增大，全混流反应器与平推流反应器的空时比迅速增大，即二者的体积比迅速增大；当目标转化率确定时，随反应级数增大，全混流反应器与平推流反应器的空时比迅速增大，即二者的体积比迅速增大。

反应器选型：确定反应器型式不但要考虑反应的级数，而且要考虑过程要求进行的程度 (即转化率的高低)。

反应级数越高，要求的转化率越高，这时应采用平推流反应器；如果只能采用釜式反应器，则可采用多釜串联，使之尽可能接近平推流的性能。

(2) (理想反应器的组合)（填空题）有若干个平推流反应器并联在一起，如何操作才能使最终转化率达到最高或使反应器总体积最小？如果是全混流反应器并联呢？回答：不论是平推流还是全混流反应器并联，当各支路的空间时间相同时，最终转化率最高(反应器体积确定时)或反应器体积最小(目标转化率确定时)。

(3) (理想反应器的组合)（填空题）采用N 个总体积为V R 的平推流反应器串联操作，()()A 0n A A A nA A A A p R m R p m d 1111A x x x x x x V V x ⎰⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+==εεττ第二章作业其所能获得的转化率与一个具有体积V R 的平推流反应器所能获得的转化率相比有什么关系？回答：N 个总体积为V R 的平推流反应器串联操作，其所能获得的转化率与一个具有体积V R 的平推流反应器所能获得的转化率相同。

《化学反应工程原理》复习思考题第一章绪论1、了解化学反应工程的研究内容和研究方法。

2、几个常用指标的定义及计算：转化率、选择性、收率。

第二章化学反应动力学1、化学反应速率的工程表示，气固相催化反应及气液相非均相反应反应区的取法。

2、反应速率常数的单位及其换算。

3、复杂反应的反应速率表达式（可逆、平行、连串、自催化）。

4、气固相催化反应的步骤及基本特征。

5、物理吸附与化学吸附的特点。

6、理想吸附等温方程的导出及应用（单组分吸附、解离吸附、混合吸附）。

7、气固相催化反应动力学方程的推导步骤。

8、不同控制步骤的理想吸附模型的动力学方程的推导。

9、由已知的动力学方程推测反应机理。

第三章理想间歇反应器与典型化学反应的基本特征1、反应器设计的基本方程式。

2、理想间歇反应器的特点。

3、理想间歇反应器等温、等容一级、二级反应反应时间的计算及反应器体积的计算。

4、自催化反应的特点及最佳工艺条件的确定及最佳反应器形式的选择。

5、理想间歇反应器最优反应时间的计算.7、可逆反应的反应速率，分析其浓度效应及温度效应。

8、平行反应选择率的浓度效应及温度效应分析。

9、平行反应反应器形式和操作方式的选择。

10、串连反应反应物及产物的浓度分布，t opt C p.max的计算。

11、串连反应的温度效应及浓度效应分析。

第四章理想管式反应器1、理想管式反应器的特点。

2、理想管式反应器内进行一级、二级等容、变容反应的计算。

3、空时、空速、停留时间的概念及计算。

4、膨胀率、膨胀因子的定义，变分子数反应过程反应器的计算。

第五章理想连续流动釜式反应器1、全混流反应器的特点。

2、全混流反应器的基础方程及应用。

3、全混釜中进行零级、一级、二级等温、等容反应时的解析法计算。

4、全混釜的图解计算原理及图解示意。

5、全混流反应器中的浓度分布与返混，返混对反应的影响。

6、返混产生的原因及限制返混的措施。

7、多釜串联反应器进行一级、二级不可逆反应的解析法计算。

因 为 是 绝 热 放 热 反 应 ， 非 等 温 反 应
VCSTR=10.5L
图HW2-6 polymath计算结果输出： CSTR体积V~X关系
X=0.68
(4) 如果在一个7.2L的P FR后面串联一个2.4L的CST R反应器， 可达到的转化率是多少 ? 解法1： 试差法 据(1)可知， P FR出口的转化率X 0.4， 即CST R反应器的入口转化率 in 0.4， X 所以CST R的出口转化率为 ： X out V (rA ) out X in FA0 0.8 0.6 12.5 50 得 (1) 0.7 0.6 (rA ) out 50
(3) 在一个 .5L的CST R反应器中， 能达到的最大转化率是 10 多少? 解： 先将表格用 polymath 自动转换成以下形式
X 0 0.2 0.4 0ห้องสมุดไป่ตู้5
？
0.6 0.8 0.9
-rA (mol/L.min)
u=-1/rA (L.min/mol) V/FA0 (L.min/mol) VCSTR (L)
(采用P OLYMAT H )
CA0 VCSTR v0 r ( X 2 X 1 ) 15 (0.7 0.3)v0 6v0 A 2 V 15v0 由此可见， P FR在前时， 体积较小。
(2) 如果体积流率为 L/ min， 最小的总体积是多少 50 ? 解： Vmin 15v0 15 50L/ min 750L/ min (3) 有无比上述两个体系更 好的方案（ 即不用上述两种方案 达到70%转化率时的 ， 最小总体积） ? 解： 从图2 - 8a可知， 欲使总的反应器体积最 ， 应采用P FR CST R P FR组合。 小 从图可知P FR1的出口转化率约为 .06， CST R出口转化率为 .65， P FR2 0 0 出口转化 率为0.7。 因此

k=0.0725 ，反应活化能E=347.3kJ/mol。反应气体按理想气体处理，年工作日按330天
计算。试设计用φ50mm、长12m管子并联制作工业规模管式反应器的列管根数和反应器的
空时τ。
综合练习题
3-3某化工车间的主要产品的生产过程是70℃下进行的等温自催化反应：Ａ＋Ｒ→２Ｒ，已
知其速率方程为：-ｒA＝kCACR，kmol／(m3·h)，测得在此温度下的速率常数
10-3m3/s下，流入内径为0.025m、长为2m的管式平推流反应器中，此时可以获得0.60的转
化率。为了设计处理能力为8.89×10-2m3/s的工业反应器，若此时原始物料中含有50%的A
⒋某单一反应，其反应速率的倒数（1/-rA）与关键组分的转化率xA呈单调下降关系，则在同
等条件下应优先选择
()
①平推流或间歇操作的全混流 ②全混流 ③多釜串联全混流 ④全混流后串联平推流式
综合练习题
⒌二级不可逆反应
rA
kC
2 A0
(1
x A ) 2 的容积效率η为
(
①1 ⒍某反应
A
+②B(—1 →xRA ,)
综合练习题
⒒说出流化床数学模型中有代表性的第Ⅱ级模型——气泡两相模型的基本假定并列出反应
为一级不可逆、乳相为全混流时的未转化率模型 。(8分)
⒓简要说明描述气-液两相流传质模型的惠特曼模型的基本假定或要点并列出气相量、液相量
总括传质系数KGA、KLA与气膜、液膜传质系数kGA、kLA和亨利常数HA之间的关系式。
()
①
＝1 ②
＝0 ③ 0＜ ＜1 ④
＞1
⒔平推流反应器中流体浓度分布的特点是:
()
① 轴向上处处相同,径向上不同;

化学反应⼯程⼆,三章答案第⼆章习题1.动⼒学⽅程的实验测定时，有采⽤循环反应器的，为什么?答：循环反应器⾏为与全混流反应器相同，可以得到反应速率的点数据，⽽且反应器进出⼝浓度差⽐较⼤，对分析精度要求不很⾼。

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?根据可逆放热反应的特点，试问选⽤何种类型反应器适宜?为什么?答：可逆吸热反应的反应速率与化学平衡都随温度的升⾼⽽升⾼，⾼温下操作对⼆者都有利。

可逆放热反应的化学平衡随温度的升⾼向反应物⽅向移动，对达到⾼转化率不利。

对此类反应，可选⽤多段绝热反应器或换热条件较好的管式反应器。

3.⼀级反应A→P，在⼀体积为V P的平推流反应器中进⾏，已知进料温度为150℃，活化能为84kJ·mol-1，如改⽤全混流反应器，其所需体积设为V m，则V m/V p应有何关系?当转化率为0.6时，如果使V m=V p，反应温度应如何变化?如反应级数分别为n=2，1/2，?1时，全混流反应器的体积将怎样改变？解：)1ln()1()exp()1ln()1()1(CSTR )1ln(11d 1)(d PFR )exp()(A A Ap mA A A pm A 0A AA0m A A00AA A00A A A0P A 0A A AAx x x RT ERT E x x k kx V V x k c x F V x kc x x kE k kc r x x ----=---=-=--=-=-=-==-?)1ln()1()1ln()1( IF A A A A A P m m p x x x x x k k x V V T T A---=---==()()K07.43215.42302064.015.423876.234929.015.423876.23exp 6109.0637.115.42315.423314.884000 exp 1)6.01ln(6.016.0exp 10.6and 1IF m m mmmmm m m P m P A Pm =-=--=--=-=-- --===T T T T T T T TT T T T T R E x V V mnn n n kc x F V c V V cAf A0m 1Am1m 2A1m 1m 1AAA0m 2/1A 1m 2/1m 2/1A A A0m A1m 2m 2A A 0A m 1,1,2/11,2====-=======---或4. 在体积V R =0.12m 3的全混流反应器中，进⾏反应S R B A 21+??←?→?+kk，式中k 1=7m 3kmol -1min -1，k 2=3m 3kmol -1min -1，两种物料以等体积加⼊反应器中，⼀种含2.8kmolA ·m -3，另⼀种含1.6kmolA ·m -3。

化学反应工程考试题库（分三个部分）（一）（综合章节）复习题一、填空题：1.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指质量传递、热量传递和动量传递，“一反”是指反应动力学。

2.各种操作因素对于复杂反应的影响虽然各不相同，但通常温度升高有利于活化能高的反应的选择性，反应物浓度升高有利于反应级数大的反应的选择性。

3.测定非理想流动的停留时间分布函数时，两种最常见的示踪物输入方法为脉冲示踪法和阶跃示踪法。

4.在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速度方程式的两种最主要的方法为积分法和微分法。

5.多级混合模型的唯一模型参数为串联的全混区的个数N ，轴向扩散模型的唯一模型参数为Pe（或Ez / uL）。

6.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是活性、选择性和稳定性。

7.平推流反应器的E函数表达式为,()0,t tE tt t⎧∞=⎪=⎨≠⎪⎩，其无因次方差2θσ=0 ，而全混流反应器的无因次方差2θσ＝ 1 。

8.某反应速率常数的单位为m3 / (mol⋅ hr )，该反应为 2 级反应。

9.对于反应22A B R+→，各物质反应速率之间的关系为 (-r A)：(-r B)：r R＝ 1：2：2 。

10.平推流反应器和全混流反应器中平推流更适合于目的产物是中间产物的串联反应。

11.某反应的计量方程为A R S→+，则其反应速率表达式不能确定。

12.物质A按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解，在67℃时转化50％需要30 min, 而在80 ℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 3.46×105 (J / mol ) 。

13.反应级数不可能（可能/不可能）大于3。

14. 对于单一反应，在相同的处理量和最终转化率条件下，选择反应器时主要考虑 反应器的大小 ；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是 目的产物的收率 ； 15. 完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度 均一 ，并且 等于（大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。

第一章绪论．1 ．化学反应工程是一门研究＿_ _ _ _ ＿的科学。

2 ．化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以＿_ ＿作为研究对象，又以_ _ _ ＿为研究对象的学科体系。

3 . _ _ ＿是化学反应工程的基础。

4 ．化学反应困呈按操作方法分为＿_ ＿、＿_ ＿、＿_ ＿操作。

5 ．化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指 、 、 。

6 ．不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称 。

第二章均相反应动力学一、填空1 ．均相反应是指 。

5 ．活化能的大小直接反映了 对温度的敏感程度。

P （主）6 ．平行反应A S （副）均为一级不可逆反应，若E E >副主，选择性P S 与 无关，仅是 的函数。

8 . 一级连串反应 12K K A P S −−→−−→在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度max p C =＿＿＿apv t =＿＿＿＿9 . 一级连串反应 12K K A P S −−→−−→在平推流反应器中，则目的产物P 的最大浓度max p C =＿＿＿apv t =＿＿＿＿二、选择题1 ．化学反应222222NO H N H O +⇔+，其中化学反应计量系数为+2的是哪种物质＿。

A.NOB.H2C.N2D.H2O2 .对于一非恒容均相化学反应B A B A αα↔，反应组分A 的化学反应速率A r -=＿。

A ．Vdt dn r A A -=- B. Vdt dn r A A =- C. dt dC r A A =- D.dt dC rB A =-3 ．对于反应aA + bB 一pP ＋sS ，则P r ＿＿＿＿()A r - A.a p B.a p C. p a D. p a4 ．气相反应43A B R S +→+进料时无惰性气体，A 与B 以3：1的摩尔比进，则膨胀因子 A δ= ＿＿＿＿A.1/4B.2/3C.-1/4D.-2/35 . 气相反应2423CO H CH H O ++ƒ进料时无惰性气体，CO 与2H 以1：2摩尔比进料，则膨胀因子CO δ=＿＿＿A.-2B.-1C.1D.27 . 反应4102422C H C H H →+，12.0k s -=，则反应级数n=＿＿＿＿。

• 定义参数Ѳj=Nj0/NA0=Cj0/CA0=yj0/yA0(与关键反 应物的进料比，feed condition） 所以， CB=[NB0-(b/a)NA0XA]/V=NA0[ѲB-（b/a)XA]/V CC= NA0[ѲC+（c/a)XA]/V CD= NA0[ѲD+（d/a)XA]/V 式中ѲB=NB0/NA0; ѲC=NC0/NA0 ; ѲD=ND0/NA0 • 下一步只需求V与XA的关系V（XA）即可得到 Cj=h(XA)
• • 对于二级反应（-rA)=kACACB,可以得到 (-rA)=f(XA)的表达式，即： （-rA)=kACACB=kACA02(1-XA)[ѲB-（b/a)XA]
{r}= mol体积-1时间-1
• 速率常数的单位
零级（n=0) –rA=kA {kA}=mol体积-1时间-1 一级（n=1) –rA=kACA {kA}=时间-1 二级（n=2）–rA=kACA2 {kA}= 体积mol -1时间-1 n级 –rA=kACAn {kA}= {C} 1-n时间-1
Part 2、化学计量
• A+b/aB c/aC+d/aD 取反应方程式中反应物A为计算基准,即其它物 质以1molA为基准。 2.2.1间歇式反应器 批式反应器主要用于特种化学品的生产，以 及用于实验室速率数据测定。 设反应物A在反应器中起始mol数为NA0 ，转化 率为XA，则反应掉的mol数为NA0XA，未反应的mol 数为： NA=NA0-NA0XA=NA0(1-XA)
• δA: 膨胀因子，关键组分A消耗1mol时，引 起反应物系摩尔数的变化量。对于恒压的 气相反应，摩尔数的变化导致反应体积变 化。δA>0是摩尔数增加的反应，反应体积 增加。δA<0是摩尔数减少的反应，反应体 积减小。δA=0是摩尔数不变的反应，反应 体积不变。

第二章习题课
3、一级反应A→P，在一体积为V P的平推流反应器中进行，已知进料温度为150℃，活化能为84kJ·mol-1，如改用全混流反应器，其所需体积设V m，则V m/V p应有何关系?当转化率为0.6时，如果使V m=V p，反应温度应如何变化?如反应级数分别为n=2，1/2，−1时，全混流反应器的体积将怎样改变？
解：
16、某气相基元反应：A+2B→P
已知初始浓度之比c A0:c B0=1:3，求的关系式。

解：
18、高温下二氧化氮的分解为二级不可逆反应。

在平推流反应器中
101.3kPa下627.2K时等温分解。

已知k=1.7m3kmol-1s-1，处理气量为120m3hr-1（标准状态），使NO2分解70%。

当(1)不考虑体积变化；(2)考虑体积变化时，求反应器的体积。

解：
(1) 恒容过程
(2) 变容过程。

2 反应动力学基础2.1在一体积为4L 的恒容反应器中进行A 的水解反应，反应前 A 的含量为12.23%（重量），混合物的密度为1g/mL ，反应物A 的分子量为88。

在等温常压下不断取样分析，测的组分A 的浓度随时间变化的数据如下：反应时间（h ） 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 C A (mol/L) 0.9 0.61 0.42 0.28 0.17 0.12 0.08 0.045 0.03 试求反应时间为3.5h 的A 的水解速率。

解：利用反应时间与组分A 的浓度变化数据，作出C A ～t 的关系曲线，用镜面法求得t=3.5h 时该点的切线，即为水解速率。

切线的斜率为0.760.125/.6.1α-==-mol l h由（2.6）式可知反应物的水解速率为0.125/.-==dC A r mol l hAdt2.2在一管式反应器中常压300℃等温下进行甲烷化反应：2423+→+CO H CH H O催化剂体积为10ml ，原料气中CO 的含量为3%，其余为N 2,H 2气体，改变进口原料气流量Q 0进行实验，测得出口CO 的转化率为：Q 0(ml/min) 83.3 67.6 50.0 38.5 29.4 22.2 X(%) 20 30 40 50 60 70试求当进口原料气体流量为50ml/min 时CO 的转化速率。

解：是一个流动反应器，其反应速率式可用（2.7）式来表示00000(1)(1)-==-=-=-A A RA A A A A A A AdF r dV F F X Q C X dF Q C dX故反应速率可表示为：000(/)==A AA A A R R dX dX r Q C C dV d V Q用X A ～V R /Q 0作图，过V R /Q 0=0.20min 的点作切线，即得该条件下的dX A /d(V R /Q 0)值α。

V R /Q 0min 0.12 0.148 0.20 0.26 0.34 0.45 X A % 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.00.650.04 1.790.34α-==故CO 的转化速率为40030.10130.03 6.3810/8.31410573--⨯===⨯⨯⨯A A P C mol l RT4300 6.3810 1.79 1.1410/.min(/)--==⨯⨯=⨯AA A R dX r C mol l d V Q2.3已知在Fe-Mg 催化剂上水煤气变换反应的正反应动力学方程为： 20.850.4/-=⋅w CO CO r k y y kmol kg h式中y CO 和y CO2为一氧化碳及二氧化碳的瞬间摩尔分率，0.1MPa 压力及700K 时反应速率常数k W 等于0.0535kmol/kg.h 。

例题1：在700℃和3kg/cm 2的恒压下进行反应：C 4H 10（A ）→2C 2H 4（B ）+H 2（C ）反应开始时，系统中C 4H 10的含量为116kg ，C 2H 4和H 2的含量为0，当反应完成50%，丁烷的分压以2.4[kg/cm 2s]的速率发生变化，试求下列各项的变化速率：（1）乙烯的分压（dt dP B ）；（2）H 2的摩尔数（dtdn C ）；（3）丁烷的摩尔分率（dtdy A ）。

解：（1）3=++=CB A P P P P kg/cm 2，由方程式得C B P P 2= 3232=+=++=B A B B A P P P P P P B A P P 233-= 4.223-=-=dtdP dt dP B A [kg/cm 2s] 6.1=dtdP B [kg/cm 2s] 8.0=dtdP C [kg/cm 2s] （2）C BC A A C B A n n n n n n n n n 2,,0==++=-C A n n n 20+=∴ P n n n P n n P CA C C C 20+== 8.0)2(2)2(200=⋅+-+=∴dt dn n n n n n P dt dP C C A C C A C 3,20==P kmol n A kg/cm 25.0=A x 时，kmol n C 1= ∴s kmol dt dn C /1333.2= （3）dt dy P dtdP Py P AAA A ==, 18.0)4.2(311--=-⋅==∴s dt dP P dt dy A A 例题2：在恒T 、恒V 下进行下式所示的自催化反应：A+R2R ，当组分R 的含量大量过量时，其反应速率方程可简化为：-r A =-d C A /d t =kC A C R若A 和R 的起始浓度分别为C A0、C R0，试导出A 的转化率与反应时间t 之间的函数表达式。

解：设A 的转化率为x A ，则A A A R RA A A x C C C x C C 000),1(+=-=))(1(0000A A R A A A A A x C C x kC dt dx C dt dC +-==- kdt x C C x dx A A R A A =+-))(1(00 kdt dx x C C C x C C A AA R A A A R =++-+)11(100000 kt x x C C C C A x A A A R A R =--++00000)]1ln()[ln(1 )1(ln )(1)ln 1(ln )(10000000000A R A A R A R R A A A R A R x C x C C C C k C x x C C C C k t -++=--++=例题3：在搅拌釜反应器内进行下一计量方程所示的反应：A A +B B =R R +P P流入反应器的反应物料的质量流率为G m (kg/s)，料液的密度为0（kg/m 3），反应器的有效容积为V （m 3），原料中各组分的浓度为C A0,C B0,C R0,C P0。

CO 2 1 0 1 2 2 3 2 3 4 1 1 0 1 0 0 1 1 1
CO 2 1 0 1 1 1 1 0 0 2 1 1 0 0 0 1 1 0 1
H2 0 2 0 4 0 4 0 4 0 3 0 4 2 2 0 0 0 1
H2 0 2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
CO CH 4 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 2 0 2 0 0 1 2 2 0 0 0 3 0 0 4 0 0 0 1 0 3 2 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 2 2 3 2 0 0 1 0 0 1 0 C
k1 什么是操作方程？对于一级不可逆反应：A P，试列出全混流反应器和活塞流反应器
的设计方程和操作方程。 23、 如何对模拟系统进行最优化分析？最优化计算 结果就是在任何条件下针对任何目标均能够取 得最佳效果的原则或方案吗？ 24、 反应器的热稳定性是反应器动态特性的主要考 察对象。对于附图 2 所示的热稳定性分析图， 试问 QG~T 与 QR~T 分别代表什么曲线？它们是 否一定存在交点？交点 1~9 代表什么意义、分 别具有怎样的状态特性？请注明着火点及熄火 点。操作温度一旦低于熄火点，系统会怎样？ 附图 2 物料进口温度对操作状态的影响
H2 0 2 0 4 0 4 0 4 0 3 0 4 2 2 0 0 0 1
H2 0 2 2 2 2 4 4 6 4 1 4 0 2 0 2 4 2 1
CO CH 4 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 2 0 2 0 0 1 2 2 0 0 0 3 0 0 4 0 0 0 1 0 3 2 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 2 2 3 2 0 0 1 0 0 1 0 C 0

化⼯反应⼯程答案第⼆章2 反应动⼒学基础2.1在⼀体积为4L的恒容反应器中进⾏A的⽔解反应，反应前 A的含量为12.23%（重量），混合物的密度为1g/mL，反应物A的分⼦量为88。

在等温常压下不断解：利⽤反应时间与组分A的浓度变化数据，作出C～t的关系曲线，⽤镜A⾯法求得t=3.5h时该点的切线，即为⽔解速率。

切线的斜率为0.760.125mol/l.h 6.1）式可知反应物的⽔解速率为由（2.6?dCA?0.125mol/lr?.h Adt2.2在⼀管式反应器中常压300℃等温下进⾏甲烷化反应：CO?3H?CH?HO242⽓体，改变进⼝原10ml催化剂体积为，原料⽓中CO的含量为3%，其余为N,H22料⽓流量Q进⾏实验，测得出⼝CO的转化率为：022.2 38.5 29.4 83.3 67.6 50.0 Q(ml/min) 07060 40 20 30 50 X(%)的转化速率。

50ml/min时CO试求当进⼝原料⽓体流量为解：是⼀个流动反应器，其反应速率式可⽤（2.7）式来表⽰?dF A?r A dV R F?F(1?X)?QC(1?X)AAAA000A dF??QCdX AA00A故反应速率可表⽰为：dXdX AA r?QC?C A00AA0dVd(V/Q)0RR)作图，过V⽤X～/QV/Q的点作切线，即得该条件下的=0.20mindX/d(V/Q0RA0RA0Rα。

值0.45 0.20 0.26 0.34 0.148 min V/Q0.12 0R70.020.0 % X30.0 60.0 40.0 50.0 A0.65?0.04??1.79?0.34 CO故的转化速率为P0.030.1013?4?0A??10lmol/C??6.380A RT?3??8.31410573dX?4?3A mol/l?1.14?10?6.38r?C?10.min1.79?0AA d(V/Q)0R催化剂上⽔煤⽓变换反应的正反应动⼒学⽅程为：Fe-Mg2.3已知在0.40.85?h?kmolr?kyy/kg COwCO2时反700Ky式中y和为⼀氧化碳及⼆氧化碳的瞬间摩尔分率，0.1MPa压⼒及CO2CO2堆密度为/g，0.0535kmol/kg.h。

第二章 均相反应动力学1. 均相反应是指___________________________________。

（参与反应的物质均处于同一相）2. aA + bBpP + sS 对于反应，则=P r _______)(A r -。

（a p）3.着眼反应组分K 的转化率的定义式为_______。

（00K KK K n n n -=χ）4.当计量方程中计量系数的代数和等于零时，这种反应称为_______，否则称为_______。

（等分子反应、非等分子反应） 5. 化学反应速率式为βαBA C AC C K r =-，用浓度表示的速率常数为C K ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数P K ，则C K =_______P K 。

（)()(βα+RT ）6. 化学反应的总级数为n ，如用浓度表示的速率常数为C K ，用逸度表示的速率常数f K ，则C K =_______f K 。

（nRT )(）7. 化学反应的总级数为n ，如用浓度表示的速率常数为C K ，用气体摩尔分率表示的速率常数y K ，则C K =_______y K。

（np RT ⎪⎪⎭⎫⎝⎛）8.在构成反应机理的诸个基元反应中，如果有一个基元反应的速率较之其他基元反应慢得多，他的反应速率即代表整个反应的速率，其他基元反应可视为处于_______。

（拟平衡常态） 9.当构成反应机理的诸个基元反应的速率具有相同的数量级时，既不存在速率控制步骤时，可假定所有各步基元反应都处于_______。

（拟定常态）10. 活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。

（反应速率）11. 一个可逆的均相化学反应，如果正、逆两向反应级数为未知时，采用______________法来求反应级数。

（初始速率法）12.生成主产物的反应称为_______，其它的均为_______。

（主反应、副反应）13.平行反应AP(主)S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与_______无关，仅是_______的函数。

目录第一章习题 (1)第二章习题 (15)第三章习题 (32)第四章习题 (39)第五章习题 (52)第六章习题 (57)第七章习题 (65)第八章习题 (72)第一章习题1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?答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。

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?答：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基元反应。

基元反应符合质量作用定律。

基元反应的活化能指1摩尔活化分子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。

基元反应的反应级数是该反应的反应分子数。

一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。

非基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感程度。

非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度的敏感程度。

3若将反应速率写成tc rd d AA -=-，有什么条件? 答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。

4 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器?答：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投料量无关。

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 ↔CA+C ↔D 解(1)D4C A 3D D 4C A 3C 22BA 1C C22B A 1B D 4C A 3C 22B A 1A 22c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-=(2)E6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22BA 1C D4C B 3C 22B A 1B C22B A 1A 22c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r +--=+-+--=+-+-=+-=(3)D4C A 3D D 4C A 3C 22B2A 1C C22B 2A 1B D 4C A 3C 22B 2A 1A 2222c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-=6气相基元反应A+2B →2P 在30℃和常压下的反应速率常数k c =2.65×104m 6kmol -2s -1。