化学反应工程第二版课后答案讲解

第一章习题

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t

c r

d d A

A -

=-，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 ?C

A+C ?D 解

(1)

4C A 3D D 4C A 3C 22

A 1C C

22B A 1B D 4C A 3C 22

B 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)

6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22

A 1C D

4C B 3C 22

B A 1B C

22B 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)

4C A 3D D 4C A 3C 22B

2A 1C C

22B 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。现以气相分压来表示速率方程，即(?r A )=k P p A p B 2

，求k P =?（假定气体为理想气体）解

()

-1-363

111

2643c P 2

A p A 2

B A c 2B

A c A 1264c kPa s m kmol 10655.1K

303K kmol kJ 314.8s kmol m 1065.2)(s kmol m 1065.2K 30330273--------??=???=

==-?

??==-=

?==+=RT k k p p k r RT p RT p k c c k r RT

p c k T

7 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。

解 2A

A min 18A0min 8A0A

A A0d d 2

19.019.0181)(21

8.018.081)(11kc t

c kc kc x x c kt =-=-?==

-?=-?=

为假设正确，动力学方程

8 反应A(g) +B(l)→C(l)气相反应物A 被B 的水溶液吸收，吸收后A 与B

生成C 。反应动力学方程为：?r A =kc A c B 。由于反应物B 在水中的浓度远大于A ，在反应过程中可视为不变，而反应物A 溶解于水的速率极快，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5m 3

时

C 的生成量。已知k =1m 3kmol -1hr -1，c B0=3kmol ·m -3，c A 饱和=0.02 kmol ·m -3

，

水溶液流量为10m 3hr -1

。解

0.15kmol

5m 0.5hr hr m 0.06kmol 0.5hr

hr 10m 5m hr m kmol 06.0302.013133

3A B A B A A =???===?=??=-=-----C N C r c c c kc r 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，τ

反应O 2H N 2NO 2H 222+→+，在恒容下用等摩尔H 2，NO 进行实验，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

求此反应的级数。

解

()

()()

()205

.4644

.4905

.4226

.5580

.5ln 304

.1526.1658.1814.1995.1ln 67104135186

2652715

.02175.01905.01630.01360.02

1ln ln 115.01ln 15.015.0115.01

11d d d d d d 2

1A021A0A02

10A p 1110A p 121p 1A0110A A0

A 1p 1A

10A p 1A

A p A A p A A

A 2

1t p t p p p t p n n k t p n k t k p p n p p t t t k p p n t

k n p t

p p t

k p p p k t

p n n

n n

n n n

n p p

n p p t n n n

-----=

=-+--=--=--===--=+-=-=-=-

--------+---??总

作图，得直线对A 021ln ln p t

Y = A + B * X

Parameter Value Error

A 1.60217 0.01399

B -1.9946 0.00834 三级反应斜率3

19946.19946.1≈-=--n n

l n t 1/2

ln p A0

10 考虑反应3P A →，其动力学方程为V

n k t n V r A A A d d 1=?-

=-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p p t

p V RT V p p k t p RT V V p RT V

n RT

V p p n p p p p p p p p n n n t t p p n t p -=-=??? ??---=-=-=

---==A0A0A A0A A0A A

A0A A0A A A0A A0A0A03d d 23d d 21d 2d 23321

2333000P A

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

c A /kmol ·m -3 99.0 90.6 83.0 70.6 65.3 42.4 -3解由c A -c B =42.4可知反应应按下列方式A+B →产物进行设为二级反应

B A A d d c kc t c =-

积分得：B

A0B0A B0A0ln 1c c c

c c c kt -= 以

A B0A0ln 1c c

c c -对t 作图若为直线，则假设正确。

由c A0-c B0=42.4整理得数据如下：

116.8 319.8 490.2 913.8 1188

A B0A0ln 1c c

c c y -=

0.0132

0.0149 0.0169 0.0216 0.0247

线性回归：

Y = A + B * X Parameter

Value Error A 0.01166 1.84643E-4 B

1.08978E-5

2.55927E-7

01166.0100898.15+?=-t y

A 5

A 1

135100898.1d d s kmol m 100898.1c c t

c k ----?=-?=

12 丁烷在700℃，总压为0.3MPa 的条件下热分解反应：

C 4H 10→2C 2H 4+H 2 (A) (R) (S)

起始时丁烷为116kg ，当转化率为50%时1A

s MPa 24.0d d -?=-

p ，求此时t

t n t p d d d d d d A S R -，，。解

1A R s MPa 48.024.02d d 2d d -?=?=???

??-=t p t p 1S S S t t S R A A A0S S S S A S s kmol 032.0300

4.24d d 3004d d d d 300

4kmol 4kmol 1kmol 2kmol 15.0kmol 258116d d d d d d -?=?===?==

=========-=t p t p RT V t n RT

p RT n V n n n n x n p RT

V n RT V p n t p t p 总，，，时

1A A s 8.024.03

.01

d d 1d d -=?=-=-

t p p t y 总

13 某二级液相不可逆反应在初始浓度为5kmol ·m -3

时，反应到某一浓度需要

285s ，初始浓度为1kmol ·m -3

时，反应到同一浓度需要283s ，那么，从初

始浓度为5kmol ·m -3反应到1kmol ·m -3

需要多长时间？解

t =285-283=2s

反应前后体积不变的不可逆反应，已经反应掉的部分不会对反应产生任何影响。反应过程中的任意时刻都可以作为初始时刻和终了时刻。

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：

()()()()

S R B A O H H COOC CH OH H C COOH CH 2943SO H 9434

2+??→?+

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 ，辅助生产时间为30min ，每天生产2400kg 醋酸

丁酯（忽略分离损失），计算反应器体积。混合物密度为750kg ·m -3

，反应器装填系数为0.75。解

111

i 1.2m 0.75

0.8949

总体积

反应0.8949m 0.910.9834有效体积反应0.91hr

6054.6

折合54.6min 3024.6总生产时间hr 0.9834m 750

737.5换算成体积流量hr 737.5kg 634.1103.4总投料量hr 634.1kg 744.97724.1B 4.97:1B :A hr 103.4kg 601.724折算成质hr 1.724kmol 0.5

0.862

的投料量A ，则50%转化率hr 0.862kmol 116100

hr 100kg 2400/24R 116

74 60 M S R B A ==?==+=?=+?=??=?=??=?=?=+→+-------器器投料量则量流量产量

15 反应(CH 3CO)2O+H 2O →2CH 3COOH 在间歇反应器中15℃下进行。已知一次加入

反应物料50kg ，其中(CH 3CO)2O 的浓度为216mol ·m -3

，物料密度为

1050kg ·m -3。反应为拟一级反应，速率常数为k =5.708×107

exp(?E /RT )

min -1，E =49.82kJ ·mol -1

。求x A =0.8时，在等温操作下的反应时间。解

min 6.308

.011ln 05252.0111ln 1min 05252.0)288

314.849820

exp(10708.5A 1

7=-=-==?-?=-x k t k

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:

t /sec 0 20 40 60 80 100 120 140 160 p A /MPa 0.0.090.080.050.030.010.000.000.00

1 6 0 6

2 8 8 4 2

试求在100℃，0.1MPa 下，进口物流中包含20%惰性物，A 组份流量为

100mol ·hr -1

，达到95%转化率所需的平推流反应器的体积。解

()()

A A00.1077m 1000.21100.1373.15

8.3143600100

100s

40140所需要的反应0.004MPa

95%0.08MPa ，由数据表可知，=?-????===-===v τV τp p 时间为转化率时间相同。

间与间歇反应器的反应平推流反应器的停留时

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

度由c A0=1.3kmol ·m -3降到0.3 kmol ·m -3

需多少时间?

c A /kmol ·m -3

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

0.6 0.7 0.8 1.0 1.3 2.0 (?-3-1

0.0.0.0.0.0.20.10.00.00.040.04

--=-=?=?=A A0A )(d )(d m kmol 3.0m kmol 3.1A

A A A0-3

Af -3A0c c x r r c r x c t c c

图解积分

-3A m kmol ?c 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1.0 1.3 2.0

1-A

10 3.33 2.0 1.67 2.0 4.0 10 16.7 20.0 22.2 23.8 ()min 7.1233.667.3702.2)2.2220(2

3.0)207.16(2)104267.1(27.160.22=++=+++++++++=r t

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，其反

应速率均可表达为?r A =23p A 2 mol ·m -3s -1

，式中p A 的单位为kPa 。求该反应的活化能。

解

()()()()1

500

A 400

A 2

132

A A mol

J 742150014001314.8exp 251650023K 50040023s m kmol 23K 400---?=????

???? ??--==--=-=-?=-=E E r r R c r R c r p r RT c p A A A A 下：

同理：

下：

将分压换算成浓度：

19 有如下化学反应

CH 4+C 2H 2+H 2=C 2H 4+CH 4

(I) (A) (B) (P) (I)

在反应前各组分的摩尔数分别为n I0=1mol ；n A0=2mol ；n B0=3mol ；n P0=0，求化学膨胀率（用两种方法）。解方法一

132121

111A A0

A A

A0A -

==++=-=--==εδδεy y

方法二

()()3

32132122301001A -=++++-+-++=-=

===x x x V V V ε

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

进料中含A 30%（摩尔分数），其余为惰性物料，加料流量为6.3mol ·s -1

，

动力学方程式为?r A =0.27c A mol ·m -3s -1

为了达到95％转化率，试求： (1) 所需空速为多少? (2) 反应器容积大小?

解

()1R 000VNO 3

0R 1

11V 95.00A A 95.00A A

A01

330s 131.0075

.11013.015.5553.015.2730969.0m

075.110.110969.0s 09.010.11s

10.1195.011ln 27.01127.0d d s m 0969.0300

15.555314.8103.6------=??===?======-=-=-==???=??V p p T T V S V V S x x r x c V 标准空速为：τττ

21 液相一级不可逆分解反应A →B+C 于常温下在一个2m 3

全混流反应器（CSTR ，

MFR ，连续搅拌槽式反应器）中等温进行。进口反应物浓度为1 kmol ·m -3

，

体积流量为1m 3hr -1

，出口转化率为80%。因后续工段设备故障，出口物流中断。操作人员为此紧急停止反应器进料。半小时后故障排除，生产恢复。试计算生产恢复时反应器内物料的转化率为多少？解

9264.01

0736

.01m kmol 0736.02.0hr 22.02

.01120A A A0A 3A 5.02A

0A A 1

A00=-=-=

?====-=--=-?---c c c x c e c e c c k k

r c c V V kt 料即为间歇反应器

全混流反应器切断进出首先求反应速率常数

22 第17题中的反应，(1)当c A0=1.2kmol ·m -3，进料速率1kmolA ·hr -1

，转化

率为75％；(2) c A0=1.3kmol ·m -3，进料速率2kmolA ·hr -1，出口为0.3kmol ·m -3

；

(3) c A0=2.4kmol ·m -3，出口仍然为0.3kmol ·m -3，进料速率为1kmolA ·hr -1

。计算三种情况下，用全混流反应器的体积各为多少?

解

()3

R 32R 31R 1

3A A A0

0Af

A00m 029.060

5.03.04.24.21m 051.0605.03.03.13.12m 025.0605.03.02.12.11min m kmol 5.03.075.012.1=?-?==?-?==?-?=?=-=-==

--=--V V V r c c F V r c c V V 由数据表，对应

23 反应A+B →R+S ，已知V R =0.001m 3，物料进料速率V 0=0.5×10-3m 3min -1

，

c A0=c B0=5mol ·m 3，动力学方程式为?r A =kc A c B ，其中k =100m 3kmol -1min -1

。求：(1)反应在平推流反应器中进行时出口转化率为多少？(2)欲用全混流反应器得到相同的出口转化率，反应器体积应多大?(3)若全混流反应器体积

V R =0.001m 3

，可达到的转化率为多少?

已知k =1m 3kmol -1hr -1，c B0=3kmol ·m -3，c A 饱和=0.02kmol ·m -3

，水溶液流量为

10m 3hr -1

。解平推流

.00005

.051.0001.011

1111)111

(1)1(d 10A0R Af Af

0A 0

A A 0A 0R Af

=??+

-=+-

=--=-=?

V kc V x x kc x x kc V V x (1) 全混流

330R 2B A A A0A A A00R m 1024105.040025.01000025

.0005.0--?=??===?-=-=--=τV V c kc c c r c c V V

(2) ()()

()3820

.0111005.0100105.0m 001.01A 2

A A 2

A A

R 2A 20A A A0B A A A0A A A00R =-=

-??==-=-=--=-x x x x x V x kc x c c kc c c r c c V V

24 在全混流反应器中进行如下等温液相反应：

2A →B ＋C r c =k 1c A 2 A ＋B →2D

r D =2k 2c A c B

A 的初始浓度为 2.5kmol ·m -3

，A 和C 的出口浓度分别为0.45和

0.75kmol ·m -3

。假设进口物流中不含B 、C 、D ，反应时间为1250sec ，求： 1. 出口物流中B 和D 的浓度； 2. k 1和k 2 。解

13322D

D 1

133121C C 3

s kmol m 10889.42

.045.0201.11250s kmol m 10963.245.0075.01250m kmol 2.01.15.075.0B B 5.0D 1B 1C 1m 1.1kmol 20.55D D 2A 1m kmol 55.05.105.2A D m kmol 5.175.02A C C 1A 2m kmol 05.245.05.2A -----------?=??-=

?=?=?-=

?=?=?-?=??=-?=??=-k k r C k k r C ττ的浓度为，所以，个又消耗个，但每生成个伴生个每生成的出口浓度为，因此个将生成个每消耗为所消耗的生成为所消耗的，生成个生成个每消耗反应共消耗

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(CST R

)1ln(11d 1)(d PFR )exp()(A A A

p m A A A p m A 0A A A0m A A00A A A00A A A0P A 0A A A A x x x RT E RT E x x k k x V V x k c x F V x k c x x k c r x F V c RT E 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

---=

---== ()()K

07.43215.42302064.015.423876

.234929.015.423876.23exp 6109.0637

.115.42315.423314.884000exp 1)6.01ln(6.016

.0exp 10.6 and 1 IF m m m m

m m m m m P m P A P

m =-=--=-????

????? ??-=????? ?????? ??-=--????? ??--===T T T T T T T T T T T T T R E x V V

n n n n kc x

F V c V V c V V kc x F V n c V V kc x F V n c V V kc x F V n Af

Af A0m 1A m1m 2

1m 1m 1A A A0m 2

/1A 1m 2/1m 2

/1A A A0m A 1m 2m 2

A 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 2

+??←?→?+k k ，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

。设系统密度不变，当B 的转化率为75％时，求每种物料的流量。解

()13B A 1

3A B 0B 1

3A 3

A 3S R 3

B 3

B030A hr m 24.02

.0hr m 48.015

12.0min 1504

.02

.08.0min m kmol 04.06.06.032.08.07m kmol 8.06.04.1m kmol 6.075.08.0m kmol 2.075.018.0m kmol 8.02

6.1m kmol 4.128

.2---------==

==?=

=-=--=

?=??-??=-?=-=?=?==?=-=?==?==

v v v r c c r c c c c c c 半：每一股是总物料量的一τ

5. 可逆一级液相反应P

A ??←?→?，已知0,m kmol 5.0P030=?=-c c A ；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。解

()()x c k x c k t

c t c x c c x c c c c k c k c k c k t

c r A02A01A0A A0P A0A A A02A 1P 2A 1A

A 1d d d d )1(d d --==-

=-=--=-=-=-

?=====+-+-=x

x t t x t t

k k k x

x k k k t

,0,0d )(d )(d d 211211

333

.022667.01667

.01)1()(ln 12

e e e 0A e 0A Ae Pe 21121121====

=-=-=-====+-+-t x k k K x x x c x c c c k k K t k x

k k k k k ()P

A A A 12

1212121212102888.005776.0d d min 02888.0min 05776.02/08664.086931.05.0ln 18333.02111ln 1

c c t

r k k k k k k k k k k k k -=-=-???==?

?==+=+=+-=???? ?????? ??+-+---

6. 平行液相反应

A →P r P =1 A →R r R =2c A

A →S r S =c A 2

已知c A0=2kmol ·m -3，c Af =0.2kmol ·m -3

，求下列反应器中，c P 最大为多少? (1) 平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)两相同体积的全混流反应器串

联，c A1=1 kmol ·m -3

。解

-A0Af A 2

A Af 0A p P A

P Af

A0p 2A 2

A A S R P P P m kmol 5.02

2.011)1(1)1(1d )

1(1

)(d 1PFR For )1(1

211A0

A Af

?=+-+=+-+=

+=-=-=

+=++=++=

c c c c c c S c c S c c S c c c r r r r S c c c c

-2

2Af Af A0Af A0p P m kmol 25.1)

2.01(1

)2.02()1(1)()(CST R

For ?=+-=+-=-=c c c c c S c 3

-2

2P2Af A1P1A1A0P m kmol 81.056.025.0)2.01(1

)

2.01()11(1)12()()(Series in CST R For two ?=+=+-++-=-+-=S c c S c c c

7. 自催化反应A+P →2P 的速率方程为：?r A =kc A c P ，k =l m 3kmol -1min -1

，原料

组成为含A 13%，含P 1%（摩尔百分数），且c A0+c P0= l kmol ·m -3

，出口

流中c P = 0.9 kmol ·m -3

，计算采用下列各种反应器时的空间时间(τ=V R /V 0)。(1)平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)平推流与全混流反应器的最佳组合；(4)全混流反应器与一分离器的最佳组合。解

A 2

A0A A0A A0P A A Af Ain 3

A0)1()1(9.00714.0141

m 1kmol x x kc x c x kc c kc r x x c -=-==-===

()()min

76.40714.010714.09.019.0ln 11111ln 1d 1111

1d 1

d PFR

For Ain Ain Af Af A0A A 0

A A A A A0

A A A0Af

Ain Af

Ain

=???

??-??? ??-?=???? ?

?-???? ??-=???? ?

?+-=

-=-=??

x x x x kc x x x kc x x x kc r x c x x x x x x τ ()()min

2.99

.09.010714

.09.01111CST R

For Af Af 20A Ain Af 0A =?--??=--=x x kc x x c τ ()min

91.320.271.120.25.015.09.019.0ln m kmol 5.0)1(min 71.15

.0)5.01(0714

.05.0111)1(15.00210d d ,1PFR CST R For 2123A1A0A1A11A Ain Af 0A 1A1A A

A A A =+=+==??

? ??-??? ??-=?=-==?--??=--?=

==-=---+-τττττx c c x x x x kc x x x r r r ，，有令的极值点相同与由于

()min

71.15

.0)5.01(0714

.05.0111)1(15

.0,0d d CST R For A1A1Ain Af A01A A

A =?--??=--=

==-+x x x x kc x x r τ分离器

8. 在两个串联的全混流反应器中进行一级反应，进出口条件一定时，试证明

当反应器大小相同时，两个反应器的总容积最小。证

A0A1Af

0A 2A1Af

A101A 21Af 1A Af Af 1A 21A 0A 1A 1A 0A 1f

A Af A001

d )

(d 1

)(c c c c c c kc kc c c k

kc c kc c c k

kc c kc c c r c c A ===+-

=+-=-=

-=-=

--=

τττττ

R121Af

Af Af A02Af A0

Af 0A 0A 1111111V V c c k k kc c c c c k k c c k c ==???

? ??-=-=

???

? ??-=-=ττττ

9. 半衰期为20小时的放射性流体以0.1m 3hr -1的流量通过两个串联的40m 3

全

混流反应器后，其放射性衰减了多少？解

()()()()()()9955

.09327.0119327.09327

.0103466

.0400111.040hr 03466.05.02

A A A

A A0A A0A0

A01

200

A A

=--=-=

---=--=

===---总转化率。为第二釜，单釜转化率仍：第一釜代入数据对全混流反应器，首先求反应速率常数：期的概念。只有一级反应存在半衰x x x x kc x c c r c c k e e c c k

kt τ

10. A 进行平行分解反应，其速率式为

↗R r R =1 kmol ·m -3min -1

A →S r S =2c A kmol ·m -3min -1

↘T r T =c A kmol ·m -3min -1

其中R 是所要求的目的产物，c A0=1kmol ·m -3

。试问在下述反应器进行等温操作时，预计最大的c R 为多少?(1)全混流反应器；(2)平推流反应器。解

低浓度操作对生成目的产物R 有利，对全混流反应器，可在极低的浓度下操作

化学反应工程习题答案

第7章化学反应工程习题答案 7-1 试述物理吸收与化学吸收的区别。解：对于物理吸收过程*=A A A P H C 0 对于化学吸收过程* * +=A A B A P P C C αα10 ,式中A KH =α，其中K 为化学平衡常数；0B C 为吸收剂中的活性组分浓度；0A C 是与A 组分分压*A P 平衡的气体浓度；A H -A 组分溶解度系数。从以上两式可以看出物理吸收和化学吸收区别如下： 1．物理吸收气体溶解度与气体压力呈正比关系，化学吸收呈渐近线关系，当分压较高时，气体溶解度趋近化学计量的极限，因此为了减低能耗，导致操作方式不同，压力较低宜采用化学吸收，压力较高宜采用物理吸收。 2．热效应不同，物理吸收热效应较小，每摩尔数千焦耳，而化学吸收可达数万焦耳。导致吸收剂的再生方式不同，物理吸收过程吸收剂减压再生为主，化学吸收过程的吸收剂再生除减压外还需加热。 3．物理吸收选择性主要体现各种气体在溶解度系数的差异，而化学吸收取决于A KH =α，由于化学反应特定性，吸收选择性不同。化学吸收选择性高于物理吸收。 7-2解释下列参数的物理意义：无因次准数M 、增大因子β及液相利用率η。分别写出一级不可逆和二级不可逆反应无因次准数M 的计算式。解：无因次准数M 的物理意义通过液膜传递速率液膜内的化学反应速率增大因子β的物理意义为速率单纯物理吸收时的传质过气液界面的传质速率液膜内有化学反应时通液相利用率η的物理意义为的反应速率液相均处于界面浓度下吸收速率对于一级不可逆反应211L AL L L k k D k k M ==δ 对于二级不可逆反应2 2L BL AL k C k D M = 7-3 纯二氧化碳与氢氧化钠水溶液进行反应，假定液相上方水蒸气分压可不计，试按双膜模型绘出气相及液相二氧化碳浓度分布示意图。解：气模液膜 P CO2,g P CO2,i C CO2,i C CO2,L

化学反应工程第二版课后答案

(1) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B A 1C C 22B A 1B D 4C A 3C 22 B 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) E 6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22 B A 1C D 4C B 3C 22B A 1B C 22 B 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) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B 2A 1C C 22B 2A 1B D 4C A 3C 22 B 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。现以气相分压来表示速率方程，即(?r A )=k P p A p B 2 ，求k P =?（假定气体为理想气体）解 ()3 -1-363111 2643c P 2 B A p A 2 B A c 2 B A c A 1264c kPa s m kmol 10655.1K 303K kmol kJ 314.8s kmol m 1065.2)(s kmol m 1065.2K 30330273--------??=???= ==-? ? ? ??==-= ?==+=RT k k p p k r RT p RT p k c c k r RT p c k T

化学反应工程期末考试真题

化学反应工程原理一、选择题 1、气相反应 CO + 3H 2 CH 4 + H 2O 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_。 A. -2 B. -1 C. 1 D. 2 2、一级连串反应A S K 1 K 2 P 在间歇式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=m ax ,P C ___A____。 A. 1 22 )(210K K K A K K C - B. 2 2/1120 ]1)/[(+K K C A C. 122 )(120K K K A K K C - D. 2 2/1210]1)/[(+K K C A 3、串联反应A → P （目的）→R + S ，目的产物P 与副产物S 的选择性 P S =__C_。 A. A A P P n n n n --00 B. 0 A P P n n n - C. 0 0S S P P n n n n -- D. 0 0R R P P n n n n -- 4、全混流反应器的容积效率η=1.0时，该反应的反应级数n___B__。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 5 、对于单一反应组分的平行反应A P(主) S(副)，其瞬间收率P ?随A C 增大而单调下降，则最适合的反应器为 ____B__。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器 C. 多釜串联全混流反应器 D. 全混流串接平推流反应器 6、对于反应级数n ＞0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用____A___。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器 C. 循环操作的平推流反应器 D. 全混流串接平推流反应器 7 、一级不可逆液相反应 A 2R ，3 0/30.2m kmol C A =，出口转化率 7.0=A x ，每批操作时间 h t t 06.20=+，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天，R M =60，则反应器的体积V 为_C_3 m 。 A. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D. 23.4 8、在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ， s l mol C r A A ?=-/01.0，当l mol C A /10=时，求反应至 l mol C A /01.0=所需时间t=____B___秒。 A. 400 B. 460 C. 500 D. 560 9、一级连串反应A → P → S 在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P 浓度最大时的最优空时 = opt τ_____D__。 A. 1 212) /ln(K K K K - B. 1 221)/ln(K K K K - C. 2 112)/ln(K K K K D. 2 11K K 10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间0t 不包括下列哪一项____B___。

化学反应工程课后答案

1 绪论 1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。试计算（1）（1）反应的选择性；（2）（2）反应器出口气体的组成。解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为：（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）， A P 出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为： n A =n A0(1-X A )=7.672 mol n P =n A0Y P =18.96 mol n C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol 结合上述反应的化学计量式，水（n W ）、氧气（n O ）和氮气（n N ）的摩尔数分别为： n W =n W0+n P +2n C =38.30 mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol 1. 1. 2其主副反应如下：由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩原料气 Bkg/h 粗甲醇 Akmol/h

100kmol 放空气体原料气和冷凝分离后的气体组成如下：（mol）组分原料气冷凝分离后的气体 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 2 1.46 0.82 CH 4 0.55 3.62 N 2 2.92 10.29 粗甲醇的组成为CH 3OH 89.15%,(CH 3 ) 2 O 3.55%,C 3 H 9 OH 1.10%,H 2 O 6.20%,均为重量百分率。在操作压力及温度下，其余组分均为不凝组分，但在冷凝冷却过程中可部分溶解于粗甲醇中，对1kg粗甲醇而言，其溶解量为CO 2 9.82g,CO 9.38g,H 2 1.76g,CH 4 2.14g,N 2 5.38g。若循环气与原料气之比为7.2（摩尔比），试计算：（1）（1）一氧化碳的单程转换率和全程转化率；（2）（2）甲醇的单程收率和全程收率。解：（1）设新鲜原料气进料流量为100kmol/h，则根据已知条件，计算进料原料 i i i i i m i i 。 M’ m =∑y i M i =9.554 又设放空气体流量为Akmol/h，粗甲醇的流量为Bkg/h。对整个系统的N 2 作衡算得： 5.38B/28×1000+0.1029A=2.92 (A) 对整个系统就所有物料作衡算得： 100×10.42=B+9.554A (B) 联立（A）、（B）两个方程，解之得 A=26.91kmol/h B=785.2kg/h 反应后产物中CO摩尔流量为

《化学反应工程》试题和答案基础部分

《化学反应工程》试题库一、填空题 1. 质量传递、热量传递、动量传递和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-输出二累积_____________ 。 3. 着眼组分A 转化率X A的定义式为 X A=( n A—n A)/ _____________ 。 4. 总反应级数不可能大于￡—。 5. 反应速率-r A=kC A C B的单位为kmol/(m3? h).速率常数k的因次为 nV(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mVkg ? h 。 7. 反应速率.kc A/2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lnk 10000 102.其活化能为 T 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10 5倍。 10. 某反应在450C时的反应速率是400C时的10倍.则该反应的活化能为（设浓度不变）mol 。 11. 非等分子反应2SO+Q==2SQ的膨胀因子sq等于________ 。 12. 非等分子反应N2+3H2==2NH的膨胀因子H2等于-2/3 。 13. 反应N b+3H2==2NH中（& ）= 1/3 （仏）二1/2 扁3 14. 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G°. 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”。 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的出口浓度为匚些.转化率为nxA—。 1 （n 1）X A 1 （n 1）X A 16. 反应活化能E越大.反应速率对温度越敏感。 17. 对于特定的活化能.温度越低温度对反应速率的影响越大。 18. 某平行反应主副产物分别为P和S选择性S的定义为（n P-g）/ (n s- n s0)

化学反应工程

27060 化学反应工程南京工业大学编（高纲号0322） Ⅰ课程性质、地位和任务 “化学反应工程”是化学工程学科的一个分支，是化学工程与工艺专业学生必修的一门专业基础技术课程。它以工业反应过程为主要研究对象，研究反应过程速率及其变化规律；研究反应器内的传递特性及其对化学反应的影响。为学生今后从事化工反应技术开发、反应器的设计与放大、反应过程操作优化等诸方面工作奠定基础。本课程在学生学习了“高等数学”、“大学物理”、“化学”、“物理化学”、“化工原理”等课程基础上进行。课程总学时为100，即5学分。通过本课程的学习，学生应比较牢固地掌握化学反应工程的基本原理和计算方法，应能联系化工实际，在反应工程理论的指导下，对反应过程和反应器进行初步的分析和设计计算。 Ⅱ自学考试要求第一章绪论（一）主要内容 1.化学反应工程的研究内容 2.化学反应工程的研究方法 3.化学反应工程的学科系统的编排（二）自学考试要求 1.化学反应工程的研究内容理解化学反应工程学是研究化学反应的工程问题的科学；传递过程（即反应器内的动量、热量和质量传递，简称“三传”）与反应动力学是构成化学反应工程最基本的两个支柱等说法的含义。理解化学反应工程学与相关学科的联系，化学反应工程本身的专门范畴。 2.化学反应工程的研究方法理解化学反应工程的基本研究方法是数学模型法，数学模型的主要内容及其相互关系，了解数学模拟放大法的大体步骤。 3.化学反应工程的学科系统和编排理解按反应操作方式、反应器型式、和化学反应相态进行分类的方法；本课程编排的原则和方法。绪论部分在初次学习时，只能做到大体了解、待全部内容学习完毕后，应重新学习绪论，才能做到理解。第二章均相反应的动力学基础

《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 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） mol 。 11. 非等分子反应2SO 2+O 2==2SO 3的膨胀因子2 SO δ等于。 12. 非等分子反应N 2+3H 2==2NH 3的膨胀因子2 H δ等于 –2/3 。 13. 反应N 2+3H 2==2NH 3中（2 N r -）= 1/3 （2 H r -）= 1/2 3 NH r 14. 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 A x n x )1(11-+-，转化率为A A x n nx )1(1-+。 16. 反应活化能E 越大，反应速率对温度越敏感。 17. 对于特定的活化能，温度越低温度对反应速率的影响越大。 18. 某平行反应主副产物分别为P 和S ，选择性S P 的定义为 (n P -n P0)/ (n S -n S0) 。

化学反应工程第二版课后答案

(1) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B A 1C C 22B A 1B D 4C A 3C 22 B 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) E 6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22 B A 1C D 4C B 3C 22B A 1B C 22 B 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) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B 2A 1C C 22B 2A 1B D 4C A 3C 22 B 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。现以气相分压来表示速率方程，即(?r A )=k P p A p B 2 ，求k P =?（假定气体为理想气体）解 () 3 -1-363 111 2643c P 2 B A p A 2 B A c 2 B A c A 1264c kPa s m kmol 10655.1K 303K kmol kJ 314.8s kmol m 1065.2)(s kmol m 1065.2K 30330273--------??=???= ==-? ? ? ??==-= ?==+=RT k k p p k r RT p RT p k c c k r RT p c k T

化学反应工程基本概念

第一章 1. 化学反应工程是一门研究 (化学反应个工程问题)的科学。 2. 所谓数学模型是指 (用数学方法表达各变量间的关系)。 3. 化学反应器的数学模型包括（动力学方程式、物料横算式子、热量衡算式、动量衡算式和参数计算式） 4. 所谓控制体积是指（能把反应速率视作定值的最大空间范围）。 5. 模型参数随空间而变化的数学模型称为（分布参数模型）。 6. 模型参数随时间而变化的数学模型称为（非定态模型）。 7. 建立物料、热量和动量衡算方程的一般式为 (累积量=输入量-输出量)。第二章 1. 均相反应是指 (在均一的液相或气相中进行的反应)。 2. 对于反应aA + bB → pP + sS ，则r P =( p/a )r A 。 3.着眼反应物A 的转化率的定义式为(转化率Xa=转化了的物料A 的量/反应开始的物料A 的量)。 4. 产物P 的收率ΦP 与得率ХP 和转化率x A 间的关系为( Xp/Xa )。 5. 化学反应速率式为r A =k C C A αC B β，用浓度表示的速率常数为k C ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数k P ，则k C =[ (RT)的a+B 次方]k P 。 6.对反应aA + bB → pP + sS 的膨胀因子的定义式为（P+S ）-(A+B))/A 。 7.膨胀率的物理意义为 (反应物A 全部转化后系统的体积变化率)。 8. 活化能的大小直接反映了 (反应速率) 对温度变化的敏感程度。 9. 反应级数的大小直接反映了(反应速率) 对浓度变化的敏感程度。 10.对复合反应，生成主产物的反应称为 (主反应)，其它的均为(副反应)。 11. 平行反应A → P 、A → S 均为一级不可逆反应，若E 1＞E 2，选择性S p 与 (A 的浓度) 无关，仅是 (A 的浓度) 的函数。 12. 如果平行反应A → P 、A → S 均为一级不可逆反应，若E 1＞E 2，提高选择性S P 应(提到温度)。 13. 一级连串反应A → P → S 在平推流反应器中，为提高目的产物P 的收率，应(降低)k 2/k 1。 14. 产物P 的收率的定义式为 (生成的全部P 的物质的量/反应掉的全部A 的物质的量) 15. 产物P 的瞬时收率φP 的定义式为(生成的物质的量/反应的A 的物质的量) 16. 产物P 的选择性S P 的定义式为(单位时间内产物P 的物质的量/单位时间内生成产物S 的物质的量) 17. 由A 和B 进行均相二级不可逆反应αA A+αB B = αS S ，速率方程为： r A =－dC A /dt=kC A C b 。求：（1）当C A0/C B0=αA /αB 时的积分式（2）当C A0/C B0=λ≠αA /αB 时的积分式 18. 反应A → B 为n 级不可逆反应。已知在300K 时要使A 的转化率达到20%需，而在340K 时达到同样的转化率仅需，求该反应的活化能E 。第三章 1. 理想反应器是指(理想混合反应器平推流反应器)。 2. 全混流反应器的空时τ是 (反应器容积) 与(进料的体积流量)之比。 3. 全混流反应器的放热速率Q G ={ 00()A A Hr Ft y x ? }。 4. 全混流反应器的移热速率Q r ={ 012()pm Ft C T T - } 5. 全混流反应器的定常态操作点的判据为{ G r Q Q = }。 6. 全混流反应器处于热稳定的定常态操作点的判据为{ G r Q Q = G r dQ dQ dT dT > }。

化学反应工程(郭锴)第二版习题解答

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。 de 3 若将反应速率写成「A A，有什么条件？ dt 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，请写岀各组分生成速率与浓度之间关系。 ⑴A+2B ? C A+C? D ⑵A+2B ? C B+C? D C+D>E (3)2A+2B ? > CA+C? D 「 A k i e A C B k z C c k3e A e C k4C D 「B 2k i e A e B 2k2e C 解.(1) 「c k i e A e B k2e C k3e A e C k4^D 「 D k3e A e C k4e D 「A KC A C B k z C c 2k i e A C B 2k2C C k3C B C c k4C D ⑵ 2 r C k1C A e B k2e C k3e B e C k4e D k5C C C D k6C E r D k3e B e C k4e D k5e c e D k6e E

化学反应工程名词解释

化学反应工程名词解释 1．返混：不同年龄粒子之间之间的混合；或是指反应器中逗留了不同时间，因而具有不同的性质的物料粒子之间的混合或即经历了不同的反应时间的物料粒子之间的混合，又称逆向混合。(上述只要答对一种情况给3分)。2．临界流化速度：是指刚刚能使粒子流化起来的气体空床流速。 3．模型法：就是通过对复杂的实际过程的分析，进行合理的简化，然后用一定的数学方法予以描述，使其符合实际过程的规律性，然后加以求解。4. 速率控制步骤：是指一个连串过程速率（度）最小，而且比其他步骤的速率（度）小得多的步骤，它的速度决定着整个过程的速度，称为速率控制步骤。 5．速率方程：在溶剂及催化剂和压力一定的情况下，定量描述反应速率与温度及浓度的关系的关系式。 6．非理想流动：凡是流动状况偏离平推流和全混流这两种理想情况的流动，统称非理想流动。 7．颗粒带出速度：当气速增大到某一速度时，流体对颗粒的曳力和颗粒的重力相等，则颗粒就会被气流所带走，这一速度称带出速度。（或是指流体速度大于固体颗粒在流体中的沉降速度时，颗粒粒子被气流带出床层，这个速度叫做带出速度或称终端速度。） 8. 固定床反应器:凡是流体通过固定的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称固定床反应器。 9．理想反应器：是指能以活塞流或全混流来描述其流动状况的反应器。10．停留时间：是指流体以进入系统时算起，到其离开系统时为止，在系统内总共经历的时间，即流体从系统的进口至出口所耗费的时间： 11. 多段绝热反应器：是指多次在绝热条件下进行反应，反应一次之后经过换热以满足所需温度条件，再进行下一次的绝热反应。每反应一次，称为一段，一个反应器可做成一段，也可以将数段合并在一起组成一个多段反应器固定床催化反应器： 12．空速：在规定条件下，单位时间内进入反应器的物料体积相当于几个反应器的容积，或单位时间内通过单位反应器容积的物料体积，称为空速

【建筑工程管理】化学反应工程郭锴第二版习题解答

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，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) (2) (3) 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=2.65×104m6kmol-2s-1。现以气相分压来表示速率方程，即(?r A)=k P p A p B2，求k P=?（假定气体为理想气体） 7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。 8反应A(g) +B(l)→C(l)气相反应物A被B的水溶液吸收，吸收后A与B生成C。反应动力学方程为：?r A=kc A c B。由于反应物B在水中的浓度远大于A，在反应过程中可视为不变，而反应物A溶解于水的速率极快，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，

化学反应工程原理(华东理工大学版)第二版第六章答案

6-1 解：100 10m in 10t == ()/1t t F t e -=- 所以，停留时间为0～1min 的分率为 ()1/1011F e -=- 停留时间为2～10min 的分率为 ()()10/102/10102F F e e ---=-+ 停留时间大于30min 的分率为 ()30/10130F e --= 6-2 解：将数据绘成f(t) ～t 图从曲线形状可知，该反应系统接近于PFR 和CSTR 的组合模型，当t ＜1min 时，反应器出口响应为0，说明此为平推流，设V p 为PFR 总分的体积，则 0 1.0p V v = 01.0 1.05050p V v L ==?= 当t ＞1min 时，曲线形状呈指数衰减，如将t=1min 以后的数据按ln f(t) ～t 作图，可得一直线，直线的斜率为1，即为全混流总分的平均停留时间，所以全混流部分容积V m 为 V m =1.0×50=50L 所以该反应器系统模型为PFR 与CSTR 串联，容积V p 、V m 各为50L ，相应停留时间均为1min 。 6-3

解：CSTR 中均相二级反应 002c c c k τ= 21210560-=???=0.435 即转化率为0.565 CSTR 中固相二级反应： 0100011i c k c e e c c k c k τττ??=? ??? 6-4 解：()()000c t c f t dt c c ∞=? 根据动力学方程可知， ()2 1/200022c t c kt c c ??-= ???，f(t)=0.5 代入已知条件， () 21/200022c t c kt c c ??-= ???= ()21t - () ()000c t c f t dt c c ∞=?=()2201t dt -?=0.667 所以转化率为A x =1-0.667=0.333 6-5 解：（1）由图知，反应器为通过一PFR 反应器和一全混釜反应器，0.4P ks τ=，求()dF t dt ，再取对数，用ln f(t) ～t 作图，可得一直线，斜率为1.25，所以0.8m ks τ=，平均停留时间为1.2ks 。（2）()()00 0c t c f t dt c c ∞=?，把一级反应的浓度关系代入可得： ()()1 1.250.40.400 1.2510.8t c t c f t dt e dt c c t ∞ ∞-==+??

化学反应工程(郭锴)第二版习题解答

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t c r d d A A - =-，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) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B A 1C C 22B A 1B D 4C A 3C 22 B 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) E 6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22B A 1C D 4C B 3C 22B A 1B C 22B 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 +--=+-+--=+-+-=+-=

化学反应工程习题及答案二

1. 化学反应过程按操作方法分为_______、______、_______操作。（分批式操作、连续式操作、半间歇式） 2. 反应器的型式主要为（釜）式、（管）式、（塔）式、（固定）床和（流化）床。 3. 理想流动模型是指（平推流）模型和（全混流）模型。 5.间歇釜式反应器有效体积不但与（反应时间）有关，还与（非生产时间）有关。 6. 对于平行反应，提高反应物浓度，有利于（级数高）的反应，降低反应物浓度有利于（级数低）的反应。化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有（釜式）反应器和（管式）反应器。 7. 平行反应 A P(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。（浓度、温度）主-副大于0，是吸热反应！ 8. 如果平行反应 ) ()(副主S A P A →→均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，提高选择性P S 应____ _。(提高温度) 9.理想反应器是指_______、_______。[理想混合（完全混合）反应器、平推流（活塞流或挤出流）反应器] 8.全混流反应器的返混_______。（最大）平推流反应器的返混为_______。（零） 9.对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时为_______反应器，而当β→∞时则相当于_______反应器。 10.反应器物料的停留时间的分布曲线是通过物理示踪法来测定的，根据示踪剂的输入方式不同分为_______、_______、_______。（脉冲法、阶跃法、周期示踪法） 11.平推流管式反应器t t =时，E （t ）=_______。（∞） 12.平推流管式反应器t t ≠时，E （t ）=_______。（0） 13.平推流管式反应器t t ≥时，F （t ）=_______。（1） 14.平推流管式反应器t ＜t 时，F （t ）=_______。（0） 15.平推流管式反应器其E （θ）曲线的方差=2 θσ_______。（0） 16.平推流管式反应器其E （t ）曲线的方差=2t σ_______。（0） 17.全混流反应器t=0时E （t ）=_______。（t t e t -1） 18.全混流反应器其E （θ）曲线的方差=2 θσ_______。（1） 19.全混流反应器其E （t ）曲线的方差=2t σ_______。（2t ） 20.工业催化剂所必备的三个主要条件是：_______、_______、_______。（活性好、选择性高、寿命长） 21.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠_______结合的，而化学吸附是靠_______结合的。（范德华力、化学键力） 22.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是_______分子层的，而化学吸附是_______分子层的。（多、单） 23.对于气—固相催化反应，要测定真实的反应速率，必须首先排除_______和_______的影响。（内扩散、外扩散） 24.催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_______失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_______失活。（物理、化学） 25.催化作用的本质是参与反应（历程），降低反应（活化能），提高反应（速度），因而在工业化生产时能提高（生产能力）、降低（能量消耗）。 26催化剂“三性”是指（活性）、（选择性）和（寿命）。 27.催化作用与热力学无关，因此催化剂不能催化（在热力学上不可能发生的反应）；催化剂不能改

化学反应工程论文

目录摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Keywords (1) 引言 (1) 1 试验 (2) 1.1 试验装置及流程 (2) 1.2 参数测量 (4) 1.2.1 气含率 (4) 1.2.2 循环流速 (4) 2 试验结果及讨论 (4) 2.1 气含率与表观气速的关系 (5) 2.2 液体空速的影响 (5) 2.3 环流与鼓泡状态条件下的比较 (6) 2.4 表面张力对气含率的影响 (7) 2.5 压力对气含率的影响 (8) 2.6 环流反应器的操作弹性试验 (9) 3 结论 (10) 参考文献 (10)

环流反应器的冷模试验摘要：环流反应器结构简单，优点多，因而近年来应用广泛。为了将环流反应器引入煤炭液化领域，建立了大型环流反应器冷模试验装置。进行了氮气-水体系的冷模运转试验，考察了表观气速、压力和表面张力对环流反应器中气含率的影响。在此基础上，对鼓泡状态和环流状态下的气含率进行了比较，并考察了环流反应器的操作弹性，得出了有重要意义的结论。关键词：环流反应器；气含率；冷模试验 Cold model simulation experiments of loop reactor Abstract: The loop reactors are applied widely for its simple structure and many merits. To introduce the loop reactor for coal liquefaction, a large-scale loop reactor cold model experimental apparatus was built. Many tests for nitrogen-water system were made with this apparatus, and the effects of gas superficial velocity, pressure and superficial tension on gas holdup were investigated. The gas holdups of bubble state and loop state were compared and loop reactor’s operational flexibility was investigated.Important conclusions were reached. Keywords: Loop reactor; Gas holdup; Cold-state experiment 引言环流反应器（LR）是在强化鼓泡反应器的基础上发展起来的一种新型多相反应器。其内部流体进行有规则的循环流动，结构简单，具有较好的传热、传质和混合特性，易于工程放大，适合于气-液、液-液、气-液-固之间的均相和非均相反应[1]。目前已在化学工业、生化工程、环境工程以及石油化工等领域得到应用，其应用前景将非常广泛[2-3]。虽然环流反应器具有上述优点，但在煤液化领域还没有应用的先例。因此作者所在课题组针对煤炭加氢液化反应体系的特点建立了新型环流反应器冷模试验台，并利用氮气和水体系进行了冷模运转试验希望通过冷模试验，来模拟煤液化反应体系中的煤浆与氢气体系的流体力学行为，为煤炭液化领域开发出新型的反应器——环流反应器。当前环流反应器的研究绝大多数集中在小型装置及常压条件下，对大型环流反应

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