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《化学反应工程》试题及答案《化学反应工程》试题及答案《化学反应工程》试题一、填空题1. 质量传递、热量传递、动量传递和化学反应称为三传一反.2.物料衡算和能量衡算的一般表达式为输入-输出=累积。
3.着眼组分A 转化率x A 的定义式为 x A =(n A0-n A )/n A0 。
4.总反应级数不可能大于 3 。
5.反应速率-r A =kC A C B 的单位为kmol/m 3·h ，速率常数k 的因次为m 3/kmol ·h 。
6.反应速率-r A =kC A 的单位为kmol/kg ·h ，速率常数k 的因次为m 3/kg ·h 。
7.反应速率2/1A A kC r =-的单位为mol/L ·s ，速率常数k 的因次为(mol)1/2·L -1/2·s 。
8. 反应速率常数k 与温度T 的关系为2.1010000lg +-=T k ，其活化能为 83.14kJ/mol 。
9. 某反应在500K 时的反应速率常数k 是400K 时的103倍，则600K 时的反应速率常数k 时是400K 时的 105 倍。
10. 某反应在450℃时的反应速率是400℃时的10倍，则该反应的活化能为（设浓度不变） 186.3kJ/mol 。
11. 非等分子反应2SO 2+O 2==2SO 3的膨胀因子2SO δ等于 -0.5 。
12. 非等分子反应N 2+3H 2==2NH 3的膨胀因子2H δ等于–2/3 。
13. 反应N 2+3H 2==2NH 3中（2N r -）= 1/3 （2H r -）= 1/2 3NH r14. 在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为C A0，转化率为x A ，当反应器体积增大到n 倍时，反应物A 的出口浓度为 C A0(1-x A )n ，转化率为 1-(1-x A )n 。
15. 在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为C A0，转化率为x A ，当反应器体积增大到n 倍时，反应物A 的出口浓度为A Ax n x )1(11-+-，转化率为AAx n nx )1(1-+。
二、填空题（每题5分，共30分）1．一不可逆反应，当反应温度从25℃升高到35℃时，反应速率增加一倍，则该反应的活化能为 52894 J ／mol 。
解：mol J E E T T R E k k /528942ln )30812981(314.82ln )11(ln 2112=∴=-==-=，2．一气固催化反应R B A →+，若本征反应速率方程为：则该反应可能的反应机理为σR R σσR σB σA σB σσB A σσA S k +⇔+−→−+⇔+⇔+）此步为速率控制步骤 ( 2223．间歇釜反应器中进行如下反应：P A → (1) －r A1＝k 1C A a1S A → (2) －r A2=k 2C A a2在C A0和反应时间保持不变下，降低反应温度，釜液中C P /C S 增大，表明活化能E1与E2的相对大小为 E1<E2 ；在温度和反应时间保持不变下，增高反应浓度，釜液中C P /C S 增大，表明反应级数al 、a2的相对大小为 al>a2 。
A ．al>a2B ．al<a2C ．活化能El<E2D ．活化能El>E2 4．从反应器停留时间分布测定中,求得无因次方差98.02=θσ,反应器可视为 全混流反应器 又若求得无因次方差02.02=θσ,则反应器可视为 活塞流反应器 。
5．有两个有效容积不等的全混流反应器串联操作，反应为二级不可逆反应A →P ，若大釜在先，小釜在后，出口转化率为x A1，小釜在先、大釜在后，则出口转化率为x A2，两种情况下，进料流速、进料浓度和反应温度均相同，比较x A1和x A2的相对大小为 x A1<x A2 。
6. 在固定床反应器中，分别进行一级和二级不可逆气固催化反应，试比较a 、b 两处的η值大小（a 处靠近反应器的进口，b 处靠近反应器的出口），并说明理由。
（1）一级放热反应，绝热操作；ηa >ηb（2）二级反应，等温操作。
化学反应工程试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 化学反应工程中，反应速率常数k与温度的关系遵循（）。
A. Arrhenius方程B. Van't Hoff方程C. Le Chatelier原理D. Nernst方程2. 在固定床反应器中，流体通过催化剂床层的流动方式是（）。
A. 并流B. 逆流C. 交叉流D. 层流3. 以下哪种催化剂不属于均相催化剂？（）A. 酸B. 碱C. 金属D. 酶4. 反应器的体积效率是指（）。
A. 反应器体积与所需反应体积的比值B. 反应器体积与实际反应体积的比值C. 反应器体积与理论反应体积的比值D. 反应器体积与催化剂体积的比值5. 在反应器设计中，为了提高反应速率，通常采取的措施是（）。
A. 增加反应物浓度B. 提高反应温度C. 增加催化剂用量D. 以上都是二、填空题（每空1分，共10分）1. 在化学反应工程中，反应速率的表达式通常为__________。
2. 反应器的类型主要包括__________、__________和__________。
3. 催化剂的作用是__________反应速率，而不影响__________。
4. 反应器设计时，需要考虑的主要因素包括__________、__________和__________。
5. 根据反应器内物料流动的特点，可以将反应器分为__________流动和__________流动。
三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述反应速率和反应速率常数的区别。
2. 描述固定床反应器和流化床反应器的主要区别。
3. 解释为什么在某些情况下需要使用催化剂。
4. 讨论温度对化学反应速率的影响及其在工业应用中的意义。
四、计算题（每题10分，共20分）1. 已知某化学反应的速率常数k=0.05 s^-1，反应物A的初始浓度为1 mol/L，求10秒后A的浓度。
2. 假设一个完全混合反应器中进行一级反应，反应物B的初始浓度为2 mol/L，反应速率常数k=0.02 min^-1，求5分钟后B的浓度。
《化学反应工程》试题二、计算分析题1. 在恒容条件下，反应A+2B==R ，原料气组成为C A0=C B0=100kmol /m 3，计算当C B =20 kmol /m 3时，计算反应转化率x A 、x B 及各组分的浓度。
解：在恒容条件下：x B =( C B0- C B )/ C B0=0.8由C A0- C A =( C B0- C B )/2得到：C A =20 kmol /m 3=60 kmol /m 3x A =( C A0- C A )/ C A0=0.42. 在恒压条件下，反应A+2B==R ，原料气组成为C A0=C B0=100kmol /m 3，计算当C B = 20 kmol /m 3时，反应转化率x A 、x B 及各组分的浓度。
解：δB =(1-1-2)/2=-1;y B0=0.5 n =n 0(1+ y B0δB x B ) = n 0(1-0.5 x B )在恒压条件下：V =V 0 n /n 0= V 0(1-0.5x B )C B =n B /V= n B0(1- x B )/[V 0(1-0.5x B )]= C B0(1- x B )/ (1-0.5x B ) x B =8/9n A0- n A =( n B0- n B )/2 x A =( n A0- n A )/ n A0=( n B0- n B )/(2 n A0)= ( n B0- n B )/(2 n B0)=0.5 x B =4/93. 串联-平行反应A+B==R ，A+R==S ，原料中各组分的浓度为C A0=2.0mol /L ，C B0=4.0 mol /L ，C R0=C S0=0，在间歇反应器中恒容操作一定时间后，得到C A =0.3mol /L ，C R =1.5 mol /L ，计算此时组分B 和S 的浓度。
解：在恒容条件下：ΔC A1= C B0-C B ；ΔC A2= C S ；C R = (C B0-C B )-C S ；C A0-C A =ΔC A1+ΔC A2得到：C S =( C A0-C A - C R )/2=(2.0-0.3-1.5)/2=0.1 mol /L C B = C B0- C R -C S =4.0-1.5-0.1=2.4 mol /L 4. 在间歇反应器中进行等温2级、1级、0级均相反应，分别求出转化率由0至0.9所需的时间与转化率由0.9至0.99所需时间之比。
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。
化学反应工程考试试题及答案一. 选择题1. 在进行化学反应工程设计时，以下哪个因素不属于考虑的主要因素？a) 反应速率b) 反应动力学c) 原料成本d) 温度控制答案：c) 原料成本2. 化学反应工程中，以下哪种反应类型属于放热反应？a) 氧化反应b) 加氢反应c) 氢化反应d) 生成酸反应答案：a) 氧化反应3. 执行化学反应时，下列哪个条件对于控制选择性反应非常重要？a) 压力b) 流速c) 反应物比例d) 温度答案：c) 反应物比例4. 下列哪种反应类型在进行反应工程设计时需要考虑催化剂的使用？a) 酯化反应b) 氧化反应c) 反应物分解反应d) 酸碱中和反应答案：a) 酯化反应5. 在进行化学反应工程设计时，下列哪种参数是必须考虑的？a) 反应器材料b) 搅拌速率c) 产品收率d) 反应器体积答案：d) 反应器体积二. 简答题1. 请简述酸碱中和反应的基本原理及过程。
答案：酸碱中和反应是指酸和碱在一定的条件下，以化学反应形式相互中和，生成盐和水。
这种反应的基本原理是酸和碱互相转化为盐和水的化学反应。
酸和碱分别具有H+离子和OH-离子，当它们混合时，H+离子和OH-离子结合生成水分子，并生成相应的盐。
2. 请简要描述化学反应速率的定义及影响因素。
答案：化学反应速率是指单位时间内反应物消失或生成物产生的量。
影响化学反应速率的因素有：- 反应物浓度：反应物浓度越大，反应速率越快。
- 温度：温度升高会加快反应速率，因为高温会增加反应物分子的热运动速度。
- 催化剂：催化剂能够降低化学反应的活化能，从而加速反应速率。
- 反应物粒径：反应物粒径越小，表面积越大，反应速率越快。
- 反应物浓度：反应物浓度越大，反应速率越快。
三. 计算题1. 某化学反应的反应方程式为A + 2B -> C + D，已知初始时A和B的摩尔浓度分别为2mol/L和3mol/L，经过一定时间后，测得C的摩尔浓度为4mol/L。
《化学反应工程》试题及答案一、选择题（每题5分，共25分）1. 以下哪个选项不属于化学反应工程的研究范畴？A. 化学反应速率B. 反应器设计C. 催化剂制备D. 产品分离和提纯答案：D2. 以下哪种反应器类型不属于理想反应器？A. 平推流反应器B. 全混流反应器C. 非理想反应器D. 等温反应器答案：C3. 以下哪个因素对化学反应速率影响最小？A. 反应物浓度B. 温度C. 催化剂D. 反应时间答案：D4. 在全混流反应器中，以下哪个参数表示反应器的时空产率？A. 空时B. 时空产率C. 反应时间D. 反应速率答案：B5. 以下哪个选项描述的是化学反应工程的主要任务？A. 研究化学反应机理B. 设计和优化反应器C. 分析和解决生产过程中的问题D. 所有以上选项答案：D二、填空题（每题5分，共25分）6. 化学反应工程的主要研究内容包括____、____、____。
答案：化学反应动力学、反应器设计、反应器操作7. 在间歇操作反应器中，反应物的浓度随时间变化的关系为____。
答案：指数衰减8. 反应器的设计和操作过程中，需要考虑的主要因素有____、____、____。
答案：反应速率、反应温度、反应压力9. 以下反应器类型中，属于连续操作反应器的是____、____。
答案：平推流反应器、全混流反应器10. 在反应器操作过程中，以下哪个参数表示反应物的转化率？答案：转化率三、计算题（每题25分，共50分）11. 某一级反应在间歇操作反应器中进行，已知反应速率常数为k=0.1 min^-1，反应物初始浓度为C0=1 mol/L。
求反应进行1 min后，反应物的浓度。
解：根据一级反应的动力学方程，反应物浓度随时间的变化关系为：ln(C/C0) = -kt代入已知数据：ln(C/1) = -0.1 1C = 1 e^(-0.1)C ≈ 0.9048 mol/L答案：反应进行1 min后，反应物的浓度为0.9048 mol/L。
化学反应工程试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 化学反应工程主要研究的是（）。
A. 反应器的设计B. 反应过程的优化C. 反应动力学D. 反应器的放大答案：B2. 反应速率常数k与温度的关系遵循（）。
A. 阿伦尼乌斯方程B. 范特霍夫方程C. 吉布斯自由能方程D. 亨利定律答案：A3. 在一个恒温恒压的容器中，如果反应物A的浓度增加一倍，反应速率将（）。
A. 增加一倍B. 增加两倍C. 不变D. 增加四倍答案：A4. 以下哪种类型的反应器是理想流动反应器（）。
A. 完全混合反应器B. 平推流反应器C. 活塞流反应器D. 循环流反应器答案：C5. 反应器的停留时间分布（RTD）是用来描述（）。
A. 反应物的转化率B. 反应器内的温度分布C. 反应器内的压力分布D. 反应物在反应器内的停留时间答案：D6. 在一个反应器中，如果反应物A的转化率增加，那么（）。
A. 反应速率一定增加B. 反应速率一定减少C. 反应速率可能增加也可能减少D. 反应速率不变答案：C7. 以下哪种催化剂是固体催化剂（）。
A. 酸催化剂B. 金属催化剂C. 酶催化剂D. 所有选项都是答案：D8. 反应器的体积效率是指（）。
A. 反应器体积与反应物体积的比值B. 反应器体积与催化剂体积的比值C. 反应器体积与产物体积的比值D. 反应器体积与反应物转化率的比值答案：B9. 在一个反应器中，如果反应物A的浓度增加，那么（）。
A. 反应速率一定增加B. 反应速率一定减少C. 反应速率可能增加也可能减少D. 反应速率不变答案：A10. 以下哪种类型的反应器是理想混合反应器（）。
A. 完全混合反应器B. 平推流反应器C. 活塞流反应器D. 循环流反应器答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 阿伦尼乌斯方程中，温度每增加10°C，反应速率常数k增加的倍数为______。
答案：e^(Ea/(R*10))2. 在一个反应器中，如果反应物A的浓度为[A]，反应速率常数为k，那么反应速率v可以表示为______。
《化学反应工程》复习题及答案化学反应工程单选题1.对于反应级数n＞0的不可逆气相等温反应，为降低反应器体积，应选用_______。
（a）（a）元显恭推流反应器（b）全系列混流反应器（c）平推流串接全混流反应器（d）全混流串接平推流反应器2.分批式操作方式的全然混合反应器非生产性时间不包含以下哪一项_______。
（p22）（a）加料时间（b）反应时间（c）物料冷却时间（d）清洗釜所用时间3.以下单位不属于反应速率的就是_______。
（p13）（a）mol/(gqs)（b）m3/s（c）mol/(m2qs)（d）mol/(m3qs)4．反应a?b?c，k?2.50s?1，则反应级数为_______。
（p13）a．0（b）1（c）2（d）35.反应naoh+hcln=_______。
（p13）（a）0（b）1（c）2（d）36.气相基元反应2a?b，进料时反应物a和稀释剂c以等摩尔比加入，则膨胀率为_______。
（p58）（a）-1（b）-0.25（c）0.25（d）0.57.下面反应器中不属于理想反应器的是_______。
（p21）（a）间歇反应器（b）全系列混流反应器（c）元显恭推流反应器（d）膜反应器8.下面哪种反应器组合形式可以最大程度降低反应器体积_______。
（b）（a）平推流反应器串联（b）全混流反应器串联（c）平推流反应器并联（d）全混流反应器并联9.在间歇反应器中展开等温一级反应a→b，?ra?0.01camol/l?s，当ca0=1mol/l时，谋反应至ca0=0.01mol/l所需时间t=_______秒。
（p43）（a）400（b）460（c）500（d）560nacl+h2o，已知k?0.1l?s/mol，则反应级数10.在间歇反应器中展开等温二级反应a→b，?ra?0.01ca2mol/l?s，当ca0=1mol/l时，谋反应至ca0=0.01mol/l所需时间t=_______秒。
化学反应工程试题及答案一、选择题1. 化学反应工程中，反应速率常数k与温度T的关系通常遵循什么定律？A. 阿伦尼乌斯定律B. 范特霍夫定律C. 莱·夏特利埃定律D. 牛顿冷却定律答案：A2. 在一个理想反应器中，如果反应物A的初始浓度为10 mol/L，反应速率为0.1 mol/(L·s)，那么反应物A的表观反应级数是多少？A. 0级B. 1级C. 2级D. 3级答案：B二、填空题1. 请写出化学平衡常数K的表达式：_________________。
答案：K = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b2. 某反应器中，反应物A的浓度从10 mol/L减少到1 mol/L，反应时间t为10分钟。
如果反应是一级反应，求反应速率常数k。
答案：k = 0.1 min^-1三、简答题1. 简述催化剂在化学反应中的作用。
答案：催化剂在化学反应中的作用主要是降低反应的活化能，从而加快反应速率，但催化剂本身在反应过程中不被消耗。
2. 描述连续搅拌槽式反应器（CSTR）的基本特点。
答案：连续搅拌槽式反应器是一种在反应过程中连续加入反应物，同时连续排出产物的设备。
它具有良好的混合特性，反应物和产物在反应器内浓度分布均匀。
四、计算题1. 假设某一级反应A → B，反应速率常数k=0.05 s^-1。
若初始时[A]=1 mol/L，求10秒后A的浓度。
答案：[A] = e^(-kt) × [A]₀ = e^(-0.05 × 10) × 1 = 0.38 mol/L2. 某反应A + B → C + D，反应速率为-rA = k[A][B]，其中k=0.02 L/mol·s。
初始时[A]₀=1 mol/L，[B]₀=2 mol/L。
若反应进行到[A]=0.5 mol/L时，求[B]的浓度。
答案：根据反应物A和B的消耗比例，[B] = 2 - 0.5 × (2/1) = 1 mol/L五、论述题1. 论述反应器设计中的安全因素考虑。
《化学反应工程》试题二、计算分析题1. 在恒容条件下，反应A+2B==R ，原料气组成为C A0=C B0=100kmol /m 3，计算当C B =20kmol /m 3时，计算反应转化率x A 、x B 及各组分的浓度。
解：在恒容条件下：x B =(C B0-C B )/C B0=0.8由C A0-C A =(C B0-C B )/2得到：C A =20kmol /m 3=60kmol /m 3x A =(C A0-C A )/C A0=0.42. 在恒压条件下，反应A+2B==R ，原料气组成为C A0=C B0=100kmol /m 3，计算当C B =20kmol /m 3时，反应转化率x A 、x B 及各组分的浓度。
解：δB =(1-1-2)/2=-1;y B0=0.5n =n 0(1+y B0δB x B )=n 0(1-0.5x B )在恒压条件下：V =V 0n /n 0=V 0(1-0.5x B )C B =n B /V=n B0(1-x B )/[V 0(1-0.5x B )]=C B0(1-x B )/(1-0.5x B )x B =8/9n A0-n A =(n B0-n B )/2x A =(n A0-n A )/n A0=(n B0-n B )/(2n A0)=(n B0-n B )/(2n B0)=0.5x B =4/93. 串联-平行反应A+B==R ，A+R==S ，原料中各组分的浓度为C A0=2.0mol /L ，C B0=4.0mol /L ，C R0=C S0=0，在间歇反应器中恒容操作一定时间后，得到C A =0.3mol /L ，C R =1.5mol /L ，计算此时组分B 和S 的浓度。
解：在恒容条件下：ΔC A1=C B0-C B ；ΔC A2=C S ；C R =(C B0-C B )-C S ；C A0-C A =ΔC A1+ΔC A2得到：C S =(C A0-C A -C R )/2=(2.0-0.3-1.5)/2=0.1mol /LC B =C B0-C R -C S =4.0-1.5-0.1=2.4mol /L4. 在间歇反应器中进行等温2级、1级、0级均相反应，分别求出转化率由0至0.9所需的时间与转化率由0.9至0.99所需时间之比。
解：在间歇反应器中：⎰-=21A A x x A A A r dx Ct 0级反应：)(120021A A A x x AA x x kC kdx Ct A A -==⎰，109.099.009.099.0~9.09.0~0=--=t t 1级反应：210011ln 1)1(21A A x x A A A A x x k x kC dx Ct A A --=-=⎰，5.0ln ln 99.019.019.010199.0~9.09.0~0==----t t 2级反应：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=-=⎰22022011111)1(210A A A x x A A A x x kC x kC dx Ct A A A ，1.09.01199.0110119.01199.0~9.09.0~0=--=----t t 5. 在等温恒容条件下进行下列气相反应：A →2R 其反应速率方程为Vn k dt dn V r AAA =-=-1，试推导：（1） 以A 组分转化率x A 表示的反应速率方程； （2）以总压P 表示的速率方程。
假定原料组分为50%A 和50%惰性气体，气体为理想气体。
解：（1）V x n k dt dx V n A A AA )1(00-=)1(A A x k dtdx -= （2）δA =(2-1)/1=1y A0=0.5n =n 0(1+y A0δA x A )=n 0(1+0.5x A )x A =2n /n 0-2=2P /P 0-2)5.1(0P P k dtdP-= 6. 在间歇反应器中进行等温二级反应A==B ，反应速率：)/(01.02s L mol C r A A ⋅=-当C A0分别为1、5、10mol/L 时，分别计算反应至C A =0.01mol/L 所需的时间。
解：在间歇反应器中可视为恒容反应可视为：201.0AA C dtdC =-()011100A A C C t -=当CA0=1mol/L 时，t =9900s当C A0=5mol/L 时，t =9950当C A0=10mol/L 时，t =9990s 7. 试画出反应速率常数k 与温度T解：RTE ek k-=0TR E k k 1ln ln 0∙-= ln k 与1/T 作图为一直线8. 某气相恒容反应在400K 时的速率式为：237.0A A p dtdp =-MPa/h ，（1）试问反应速率常数的单位是什么？（2）若速率式写成2A A AkC Vdtdn r =-=-kmol/(m 3·h)，试问此反应的速率常数为多少？ 解：（1）反应速率常数的单位：(h ·MPa)-1 （2）6331011010⨯=⨯=⨯A A A P RT C V n Vdt dn RT dt dP A A 310-=A A RTC P 310-= 231037.0AA RTC Vdtdn -⨯=- 2.1400314.81037.01037.033=⨯⨯⨯=⨯=--RT k m 3/(kmol ·h)9. 等温下在间歇反应器中进行一级不可逆液相分解反应A==B+C ，在5min 内有50%的A 分解，要达到分解率为75%，问需多少反应时间？若反应为2级，则需多少反应时间？ 解：一级反应：)1ln(111ln 1)1(000A A x A A A A x k x k x kC dx Ct A--=-=-=⎰m in10)5.01ln()75.01ln(5.075.0=--=t t二级反应：AA A x A A A x x kC x kC dx Ct AA -∙=-=⎰11)1(002200min 155.05.0175.0175.05.075.0=-∙-=t t10. 液相自催化反应A==B 的速率方程为B A AAC kC dtdC r =-=-mol/(L ·h)，在等温间歇釜中测定反应速率，C A0=0.95mol/L ，C B0=0.05mol/L ，经过1小时后测得反应速率最大值，求该温度下反应速率常数k 。
解：C B =C A0+C B0-C A =1-C A )1(A A AAC kC dtdC r -=-=- 反应速率最大时：0)21()(=-=-dtdCC k dt r d A A A ，得到C A =0.5mol/L 对反应速率式积分得到⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=)1()1(ln 00A AA A C C C C kt ，代入数据得到k =2.944L/(mol ·h)11. 对于气相反应：A →3P 其反应速率方程为-r A =kC A ，试推导在恒容条件下以总压P 表示的反应速率方程。
假定原料为50%A 和50%惰性组分，气体符合理想气体。
解：在恒容条件下)1(00A A A A Ax kC dtdx C r -==-)1(A A x k dt dx-=δA =(3-1)/1=2y A0=0.5n =n 0(1+y A0δA x A )=n 0(1+x A ) x A =n /n 0-1=P /P 0-1)2(0P P k dtdP-= 12. 对于气相反应：A →3P 其反应速率方程为-r A =kC A ，在一平推流反应器中进行等温恒压反应。
已知反应器体积为V ，原料体积流量为v 0，初始浓度为C A0。
试推导：其反应器设计方程，并以A 组分转化率x A 表示成易积分的形式。
假定原料为纯A ，气体符合理想气体。
解：δA =(3-1)/1=2y A0=1等温恒压：v =v 0(1+y A0δA x A )=v 0(1+2x A )AAA A A A A A x x C x v x F v F C 211)21()1(000+-=+-==A A A x A x AAx AAA dx x x kC kC dx r dx F V AAA⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+==-=⎰⎰⎰12110000A xA A dx x x k A ⎰⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+=01211τ 13. 在一全混流反应器中进行下列一级不可逆串联反应：目的产物为P ，反应器体积为V ，体积流量为v 0，进料为纯A 组分，浓度为C A0。
（1）各组分的浓度表达式；（2）导出产物P 的总收率、选择性表达式； （3）导出产物P 浓度达到最大所需的空时，即最优空时。
解：全混流反应器中对A 组分作物料衡算)(0A A A r V F F -=-A A A C Vk C C v 100)(=-τ101k C C A A +=对P 组分作物料衡算：k 1k 2A P SP P P Vr F F =-0)(210P A P C k C k V C v -=)1)(1(1210121τττττk k C k k C k C A AP ++=+=)1)(1()1)(1(121022121011000τττττττk k C k k k k C k k C C C C C C A A A A P A A S ++=++-+-=--= P 的总收率：τ200011k C C C n n n n A A P A A P P P+=-=--=ΦP 的总选择性：τ2001k C C n n n n S S P S S P P P==--=P 的浓度达到最大需满足：0=τd dC P得到最优空时：211k k =τ14. 某一级气相反应A==2P ，反应速率常数k =0.5min -1，按下列条件进行间歇恒容反应，1min 后反应器内的总压为多少？反应条件：(1)1atm 纯A ；(2)10atm 纯A ；(3)1atmA 和9atm 惰性气体。
解：一级反应：)1(A Ax k dtdx -=393.0115.0=-=-=--e e x kt A δA =(2-1)/1=1n =n 0(1+δA y A0x A )=n 0(1+y A0x A )P =P 0(1+y A0x A ) (1) 1atm 纯A ：y A0=1P =P 0(1+y A0x A )=1.393atm (2) 10atm 纯A ：y A0=1P =P 0(1+y A0x A )=13.93atm(3) 1atmA 和9atm 惰性气体：y A0=0.1P =P 0(1+y A0x A )=10.393atm15. 某二级液相反应A+B==C ，已知在间歇全混釜反应器中达到x A =0.99需反应时间为10min ，问：（1）在平推流反应器中进行时，空时τ为多少？（2）在全混流反应器中进行时，空时τ为多少？（3）若在两个等体积串联全混流反应器中进行时，空时τ又为多少？ 解：2AA kC dt dC =-9.999.0199.0101110=-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∙=A A A x x t kC（1）在平推流反应器中：min 1099.0199.09.9111=-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∙=A A A x x kC τ （2）在全混流反应器中：min 1000)99.01(9.999.0)1(220=-⨯=-=A A A x kC x τ（3）两个等体积串联全混流反应器中： 第一个釜2101)1(5.0A A A x kC x -=τ第二个釜22012)1(5.0A A A A x kC x x --=τ由试差法计算得到：τ=51.5min16. 自催化反应A+R →2R 其速率方程为：-r A =kC A C R（1）在等温条件下进行反应，已知C A0和C R0，要求最终转化率为x Af 。
