反应工程习题答案

目 录 第一章习题............................................................................................... 1 第二章习题 ............................................................................................ 14 第三章习题 ............................................................................................ 31 第四章习题 ............................................................................................ 38 第五章习题 ............................................................................................ 51 第六章习题 ............................................................................................ 56 第七章习题 ............................................................................................ 64 第八章习题 ............................................................................................ 71 第一章习题 1 化学反应式与化学计量方程有何异同2 ?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。

3 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。

4 若将反应速率写成tcrddAA，5 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。

6 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。

7 现有如下基元反应过程，8 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 解

(1) D4CA3DD4CA3C22BA1CC22BA1BD4CA3C22BA1A22ckcckrckcckckcckrckcckrckcckckcckr (2) E6DC5D4CB3DE6DC5D4CB3C22BA1CD4CB3C22BA1BC22BA1A22ckcckckcckrckcckckcckckcckrckcckckcckrckcckr (3) D4CA3DD4CA3C22B2A1CC22B2A1BD4CA3C22B2A1A2222ckcckrckcckckcckrckcckrckcckckcckr 9 气相基元反应A+2B→2P在30℃和常压下的反应速率常数kc=2.65×104m6kmol-2s-1。现以气相分压来表示速率方程，10 即(−rA)=kPpApB2，11 求kP=?（假定气体为理想气体） 解

3-1-3631112643cP2BApA2BAc2BAcA1264ckPasmkmol10655.1K303KkmolkJ314.8skmolm1065.2)(skmolm1065.2K30330273





RTkk

ppkrRTpRTpkcckr

RTpc

kT

12 有一反应在间歇反应器中进行，13 经过8min后，14 反应物转化掉80％，15 经过18min后，16 转化掉90％，17 求表达此反应的动力学方程式。 解

2AA

min18A0min8A0AAA0dd219.019.0181)(218.018.081)(11kctckckcxxckt





为假设正确，动力学方程 18 反应A(g) +B(l)→C(l)气相反应物A被B的水溶液吸收，19 吸收后A与B生成C。反应动力学方程为：−rA=kcAcB。由于反应物B在水中的浓度远大于A，20 在反应过程中可视为不21 变，而22 反应物A溶解于水的速率极快，23 以至于A在水中的浓度恒为其饱和溶解度。试求此反应器中液相体积为5m3时C的生成量。已知k=1m3kmol-1hr-1，24 cB0=3kmol·m-3，25 cA饱和=0.02 kmol·m-3，26 水溶液流量为10m3hr-1。 解

0.15kmol5m0.5hrhrm0.06kmol0.5hrhr10m5mhrmkmol06.0302.0131313313ABABAACNCrccckcr的生成量器中的停留时间反应时间即液相在反应均为常数与由已知条件，



27 反应O2HN2NO2H222，28 在恒容下用等摩尔H2，29 NO进行实验，30 测得以下数据 总压/MPa 0.0272 0.0326 0.0381 0.0435 0.0543 半衰期/s 265 186 135 104 67 求此反应的级数。 解

-2.1-2.0-1.9-1.8-1.7-1.6-1.5-1.4-1.3-1.24.04.24.44.64.85.05.25.45.6

ln t1/2

lnpA0



205.4644.4905.4226.5580.5ln304.1526.1658.1814.1995.1ln671041351862652715.02175.01905.01630.01360.021lnln115.01ln15.015.0115.0111dddddd21A021A0A0210Ap12110Ap121p1A0110AA0A21p1A10Ap1A0ApAApAAA0A0A21tptppptpnnktpnktkppnpptttkppntknptpptkpppktpnnnnnnnnppnpptnnn













总 作图，得直线对A021lnlnpt Y = A + B * X Parameter Value Error A 1.60217 0.01399 B -1.9946 0.00834 三级斜率319946.19946.1nn

31 考虑反应3PA，32 其动力学方程为VnktnVrAAAdd1试推导在恒容下以总压表示的动力学方程。 解





总总

总总

总

总总

总

pptpVRTVppktpRTVVpRTVnRTVppnppppppppnnnttppntpA0A0AA0AA0AAA0AA0AAA0AA0A0A03d

d

23dd

21

d2d233212333000PA

33 A和B在水溶液中进行反应，34 在25℃下测得下列数据，35 试确定该反应反应级数和反应速度常数。 时间/s 116.8 319.8 490.2 913.8 1188 ∞ cA/kmol·m-3 99.0 90.6 83.0 70.6 65.3 42.4 cB/kmol·m-3 56.6 48.2 40.6 28.2 22.9 0 解 由cA-cB=42.4可知反应应按下列方式A+B→产物进行 设为二级反应

BAAddckct

c

积分得：BA0B0AB0A0ln1cccccckt

以BAB0A0ln1cccc对t作图若为直线，则假设正确。 由cA0-cB0=42.4整理得数据如下： t 116.8 319.8 490.2 913.8 1188