化学反应工程复习+公式指导

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化学反应工程-第2章

rA
移项并积分得：
dCA kCA a CB b dt
CA 0
kt

dCA CA mCBn
CA
这时假设a，b分别为m， n ，则以时间t为横坐标，以积分项 C

A0
CA
dC A m n C A CB
为纵坐标，当以具体数据代入时，作图就可以得到斜率为k的直线。如果得到直线，则表明此动力学方程是适合于所研究的反应的。若得到曲线，则表明此动力学应被排除，应该重新假设a， b的值而加以检验。
即：
ln
C Ae
C A0 C Ae C A C Ae
1 k1 1 t K
代入2-20式得：
将实验测得的CA-t数据，按照上式 C
ln
C A0
A
C Ae C Ae
与t作图可以得一条直线，斜率为k1+k2, 又因为k1/k2可知，因此可以求出 k1,k2 值。
2.2 等温恒容过程 ⑵ 反应转化率
第二章均相反应动力学基础
反应物A的转化率可以用下式定义
反应物A的转化量 n A 0 n A xA ＝ A的起始量 n A0
注意： ① 转化率恒为正。 ② 反应物一般指关键反应物（限制反应物、着眼反应物），其是以最小化学计量量存在的反应物。 ③ 根据nA0的选择不同，有单程转化率（以反应器进口物料为基准，如氨合成过程的合成塔进口循环气。）和总转化率（以过程进口物料为基准，如氨合成过程的新鲜气。）。
如果cA0远远小于cB0，cB在全部反应时间里近似于不变，则二级反应可以作为拟一级反应处理。
适用范围：
利用积分法求取动力学方程式的过程，实际上是个试差的过程，它一般在反应级数是简单整数时使用。当级数为分数时，试差就比较困难，这时应该用微分法。其他不可逆反应动力学方程式的积分式见书上表2-4.

化学反应工程陈甘棠第二章第三节

c p 0e k 2 t 1
设cp0=cs0=0
cp/cA0k2k 1k1 ek1t ek2t p
2019/12/18
c s/cA 0cA 0 c c A A 0 cp 1 k 1 e k k 2 2 t k k 2 1 e k 1 t
s
2）得率XP : 生成的目的产物P的摩尔数与着眼组分A的起始摩尔数之比
XP

nP nP0 nA0
得率、收率、转化率之间的关系为：
XPPxA
当xA=1时， XP P
2019/12/18
3）选择性SP：生成目的产物P的摩尔数与生成某副产物S的摩尔数之比
2、平行反应
SP

nP nS
nP0 nS0
ln k 2
km
k1
km——对数平均速率常数
当k1=k2时， c p ktekt cA0
dc p 0 dt
得
t* 1
k
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用转化率来表示
瞬时收率
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A k1 P k2 S
p

dc p dc A
dc p dt dcA dt
k1cA k2cp k1cA
2019/12/18
集总法 : 将性质近似的反应组分进行合并，把它当作一个反应组分看待，然后研究这些合并后的虚拟组分间的动力学关系，这种处理方法称为集总法。
例如：
最简单的催化裂化反应模型为：
重质油
汽油
焦炭+轻质气体
2019/12/18
B
k4
k3
D
k2
C
k5
设各个反应均为一级不可逆反应，以各组分表示的反应

化学必备公式

化学必备公式在学习化学的过程中，掌握一些重要的化学公式是至关重要的。

这些公式不仅可以帮助我们解决问题，还可以帮助我们理解化学反应和现象的本质。

本文将向你介绍一些化学中不可或缺的公式。

一、摩尔质量公式摩尔质量是指一个物质的摩尔数与其质量（单位为克）之间的比值。

可以用以下公式表示：摩尔质量 = 质量（g）/ 摩尔数（mol）其中，质量可以通过称量实验得到，而摩尔数可以通过化学方程式中的化学计量系数确定。

二、摩尔浓度公式摩尔浓度是指溶液中溶质的摩尔数与溶液体积（单位为升）之间的比值。

可以用以下公式计算摩尔浓度：摩尔浓度 = 溶质的摩尔数（mol）/ 溶液的体积（L）三、化学平衡常数公式在化学反应中，达到平衡后，反应物与生成物的浓度之间的比值将保持不变，此比值称为化学平衡常数（K）。

对于一般的反应：aA + bB ⇌ cC + dD可以用以下公式表示平衡常数：K = [C]^c * [D]^d / [A]^a * [B]^b其中，[A]、[B]、[C] 和 [D] 分别表示反应物 A、B、C 和 D 的浓度。

四、理想气体状态方程理想气体状态方程可以描述气体的状态，公式如下：PV = nRT其中，P 表示气体的压强（单位为帕斯卡），V 表示气体的体积（单位为升），n 表示气体的摩尔数， R 是气体常量（8.31J/(mol·K)），T 表示气体的温度（单位为开尔文）。

五、亨利定律亨利定律描述了气体在液体中的溶解度与压强之间的关系。

亨利定律可以用以下公式表示：C = kP其中，C 表示气体在液体中的溶解度（单位为摩尔/升），P 表示气体的分压（单位为帕斯卡），k 是亨利常数。

六、酸碱中和反应的公式当酸和碱反应时，会产生盐和水。

酸碱反应的公式可以用以下形式表示：酸 + 碱→ 盐 + 水七、酮糖和己糖互变反应的公式酮糖和己糖之间可以通过互变反应转化。

反应的公式如下：己糖⇌酮糖八、酸解离常数公式酸解离常数（Ka）描述了一个酸在溶液中解离的程度。

(更实用)全部高中化学答题公式

(更实用)全部高中化学答题公式在高中化学研究中，理解和掌握化学公式是非常重要的一部分。

本文将为您提供一份全部高中化学答题公式，帮助您更好地准备化学考试。

1. 常见元素符号及其原子量- 氢：H（1）- 氧：O（16）- 碳：C（12）- 氮：N（14）- 硫：S（32）- 铁：Fe（56）- 锌：Zn（65）- 锗：Ge（72）2. 化学方程式中的符号- （s）：固体- （l）：液体- （g）：气体- （aq）：水溶液中3. 化学方程式的平衡化学方程式的平衡是指反应物和生成物的摩尔比例不变。

常用的平衡方法包括调整系数、改变反应条件等。

4. 摩尔质量和物质摩尔数计算- 摩尔质量：某个物质的质量与摩尔数的比值。

- 物质摩尔数：某个物质的质量除以该物质的摩尔质量。

5. 摩尔浓度计算- 摩尔浓度：溶液中溶质的摩尔数与溶液的体积的比值。

- 计算公式：摩尔浓度（mol/L）= 溶质的摩尔数 / 溶液的体积（L）。

6. 氧化还原反应的计算在氧化还原反应中，常用的计算方法有以下几种：- 氧化剂和还原剂的摩尔比例计算。

- 计算氧化剂与还原剂的摩尔质量。

7. 酸碱反应的计算在酸碱反应中，常用的计算方法有以下几种：- 计算溶液的摩尔浓度。

- 计算酸碱中的反应物摩尔比例。

8. 燃烧反应的计算在燃烧反应中，常用的计算方法有以下几种：- 计算燃料的摩尔质量。

- 根据反应式与摩尔比例计算生成物的摩尔数。

以上只是一些高中化学答题常见的公式和计算方法，对于更具体的题型和问题，建议您参考教材和老师的指导，以获得更准确的答案和方法。

祝您在高中化学学习中取得优异的成绩！。

化学化学反应公式

化学化学反应公式化学反应公式是用化学符号和数字表示化学反应的简洁且准确的方式。

它包括反应物、生成物以及它们之间的关系。

在化学领域中，化学反应公式被广泛应用，帮助人们理解和研究各种化学反应。

一、化学反应公式的构成化学反应公式通常由反应物、箭头和生成物组成。

反应物位于箭头的左侧，生成物位于箭头的右侧。

箭头表示了反应的方向，从反应物指向生成物。

化学符号表示化学元素，数字表示元素或化合物的摩尔比例。

例如，将两个氢气分子（H2）与一个氧气分子（O2）反应，得到两个水分子（H2O），可以表示为：2H2 + O2 → 2H2O二、化学反应公式的应用化学反应公式可以用于描述各种类型的反应，如合成反应、分解反应、置换反应等。

它们可以帮助我们了解反应物在反应过程中如何转化为生成物，以及所涉及的能量变化。

合成反应是指两个或多个反应物结合，生成一个或多个生成物的反应。

例如，将氢气与氧气反应生成水的合成反应可以表示为：2H2 + O2 → 2H2O分解反应是指一个反应物分解为两个或多个生成物的反应。

例如，将过氧化氢分解为水和氧气的分解反应可以表示为：2H2O2 → 2H2O + O2置换反应是指两个反应物中的一个元素被另一个元素替代的反应。

例如，将铜与银硝酸反应生成银和铜硝酸的置换反应可以表示为：Cu + 2AgNO3 → 2Ag + Cu(NO3)2化学反应公式还可用于计算反应的摩尔比例、反应的产物和反应物之间的摩尔关系，从而帮助研究人员预测反应的产物和优化反应条件。

三、化学反应公式的补充信息化学反应公式虽然可以提供反应物和生成物之间的化学变化，但不能提供有关反应速率、反应机理和反应条件的详细信息。

为了更好地理解和解释反应，我们还需要其他实验数据和信息。

除了化学反应公式，还有一种更详细的表示方法称为离子方程式。

离子方程式不仅包括反应物和生成物之间的化学变化，还显示了溶液中所涉及的离子。

它可以更好地描述在水中发生的离子反应。

化学反应工程总复习

《化学反应工程》综合复习资料一、填空题1.多级混合模型的唯一模型参数为，轴向扩散模型的唯一模型参数为。

2.在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速率方程式的两种最主要的方法为和。

3.反应级数（可能/不可能）是0，基元反应的分子数（可能/不可能）是0。

4.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和。

5.某一级液相反应在间歇式反应器中进行，5min 转化率为50％，则转化率达到80％需时间__ ____min 。

6.某反应的速率方程式为n A A r kC -= mol/(m 3.h)，则反应级数n 为2时，k 的单位为 _。

7.某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式。

8.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指、和，“一反”是指。

9.完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度，并且（大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。

10.在一个完整的气—固相催化反应的七大步骤中，属于本征动力学范畴的三步为、和。

二、选择题1.对于瞬时收率和总收率，下列正确的说法有（多项选择）。

A. 对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等；B. 对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等；C. 对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；D. 对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系； 2.某反应速率常数的单位为m 3/(mol.hr)，该反应为级反应。

A. 零级B. 一级C. 二级D. 不能确定. 3..对于平行反应SA RA 222111n ,E ,k n E ,k −−−→−−−−→−，，活化能E 1>E 2，反应级数n 1<n 2，如果目的产物是R 的话，我们应该在条件下操作。

A. 高温、反应物A 高浓度；B. 高温、反应物A 低浓度；C. 低温、反应物A 高浓度；D. 低温、反应物A 低浓度 4.关于E 函数和F 函数，下面正确的是。

化学反应工程原理简单反应

= Ca f CA 0 CA
Chemical Reaction Engineering •收率 C Pf C A0 •单耗 C A 0 C Pf •单程收率 x A •总收率（循环系统
A
C A0
R
D P
x A=1）
Chemical Reaction Engineering
k1 HCl + CH 3(CH2) 6CH 2OH k2 HCl + CH 3(CH2) 10 CH 2 OH CH 3(CH2) 10 CH 2 Cl + H 2O CH 3(CH2) 6CH 2 Cl + H 2 O
为一平行反应，辛醇（A）和十二醇（B）的反应速率为（-rA)=k1cAcC （-rB)=k2cBcC 式中cA、cC和cB 分别表示辛醇、十二醇和盐酸的浓度。反应在等温条件下进行，反应速率常数为 k1 = 1.6*10-3L/mol.min k2 = 1.92*10-3L/mol.min 若初始浓度分别为 CA0=2.2 M CB0=2.2 M CP0=2.2 M,试计算当辛基氯收率为34%（以盐酸计），盐酸转化率和十二基氯的收率
E1 E 2 E1 E 2 0 T E1 E 2 E1 E 2 0 T

E1 E 2
结论：温度升高有利于活化能高的反应。
E1 E 2
T
Chemical Reaction Engineering 工业操作：
A P S
二、平行反应选择性的温度效应

1 k2 n 1 C A2 n1 k1

1 k 20 E1 E 2 RT n 1 e C A2 n1 k10

化学反应工程

间大于完全反应时间tf的那部分颗粒，上式应加限制条件 xB 1。因此。上式也可以写成
1 xB
tf 0
(1
xB
)E(t)dt
将全混流的停留时间分布密度
E(t)
1
( t )
e tm 代入上式，
得
tm
1 xB
tf 0
(1
xB )
1 tm
( t )
e tm dt
1 xB
tf 0
(1
xB )
如果考虑各种阻力同时起作用，对于颗粒大小不变的反应，总体速率为
dnA dt
1 b
dnB dt
4
RS2cAg
[
1 kG
RS (RS RC ) RC Deff
RS2 ]1 RC2 k
对于颗粒缩小的反应，可得
dnA dt
1 b
dnB dt
4
RC2
c
Ag
[
1 kG
1 ]1 k
上述讨论的球形颗粒，如颗粒为其他形状，例如平板形、圆柱形，相应的计算式见表7-1。
t tf
1
( RC RS
)2
1 (1
xB )
二、化学反应控制
当反应过程为化学反应控制时，与颗粒大小不变时的情况完全一样，故式（7-28）仍可适用。
t
B RS
bM BkCAg
1 1
xB
1/3
B RS
bM BkCAg
1
RC RS
当固相反应物完全反应时，RC=0， xB =1，完全反应时
对流化床反应器，有颗粒不被吹出和颗粒被吹出两种情况。
RS，颗粒初始半径；CAg，流体主体中反应物浓度；CAS，颗粒外表面的浓度； CAC，颗粒中心的浓度； CFS，颗粒外表面产物的浓度； CFC，颗粒中心产物的浓度。

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20 化学反应工程复习总结一、知识点 1.化学反应工程的研究对象与目的，研究内容。

化学反应工程的优化的技术指标。 2.化学反应动力学

转化率、收率与选择性的概念。反应速率的温度效应和活化能的意义。反应速率的浓度效应和级数的意义。 3.理想反应器与典型反应特征

理想反应器的含义。等温间歇反应器的基本方程。简单不可逆反应和自催化反应的特征和计算方法。可逆反应、平行反应和串联反应的动力学特征和计算方法。 4.理想管式反应器

管式平推流反应器的基本方程典型反应的计算。停留时间、空时和空速的概念。膨胀因子和膨胀率的概念。 5.连续流动釜式反应器

全混流模型的意义。全混流反应器的基本方程 20

全混流反应器的计算。循环反应器的特征与计算方法。返混的概念、起因、返混造成的后果。返混对各种典型反应的利弊及限制返混的措施。 6.停留时间分布与非理想流动

停留时间分布的意义，停留时间分布的测定方法。活塞流和全混流停留时间分布表达式，固相反应的计算方法。多釜串联模型的基本思想，模型参数微观混合对反应结果的影响。 7.反应器选型与操作方式

简单反应、自催化和可逆反应的浓度效应特征与优化。平行反应、串联反应的浓度效应特征与优化。反应器的操作方式、加料方式。 8．气固催化反应中的传递现象

催化剂外部传递过程分析，极限反应速率与极限传递速率。 Da和外部效率因子的定义及相互关系。流速对外部传递过程的影响。

催化剂内部传递过程分析，Φ和内部效率因子的定义及相互关系。扩散对表观反应级数及表观活化能的影响。一级反应内外效率因子的计算。内外传递阻力的消除方法。 9.热量传递与反应器热稳定性

定态、热稳定性、临界着火温度、临界熄火温度的概念。 20

催化剂颗粒热稳定性条件和多态特性。全混流反应器、管式固定床反应器热稳定条件。最大允许温差。绝热式反应器中可逆放热反应的最优温度分布。 20 二、具体内容解析一、绪论 1．研究对象是工业反应过程或工业反应器研究目的是实现工业反应过程的优化 2．决策变量：反应器结构、操作方式、工艺条件 3．优化指标——技术指标：反应速率、选择性、能耗掌握转化率、收率与选择性的概念 4．工程思维方法

二、化学反应动力学 1. 反应类型：简单反应、自催化、可逆、平行、串联反应基本特征、分析判断 2. 化学反应速率的工程表示

))((反应区反应时间反应量反应速率＝

3. 工业反应动力学规律可表示为： )()(TfCfrTiCi a) 浓度效应——n 工程意义是：反应速率对浓度变化的敏感程度。 b) 温度效应——E工程意义是：反应速率对温度变化的敏感程度。已知两个温度下的反应速率常数k，可以按下式计算活化能E：

反应器型式操作方

工程

C反应结果r，

工程问题动力学问 20

211211ln()kEkRTT E——cal/mol，j/mol T——K R = 1.987cal/mol.K = 8.314 j/mol.K

三、PFR与CSTR基本方程 1. 理想间歇：AfAAfAxxAAAccAARrdxcrdcvVt00)()(00

2. 理想PFR： AfAAfAxxAAAccAARprdxcrdcvV00)()(00



3. CSTR： )()(00AAAAAARprxcrccvV 4. 图解法

四、简单反应的计算 n=1,0,2级反应特征 0(1)AAAccx 浓度、转化率、反应时间关系式 PFR→CSTR，CSTR←PFR 基本关系式 PFR（间歇） CSTR

00()AfAcRA

Vdcvr 0()AAR

ccVvr



0 ττ 20

n=0 0AApcxk 0AApcxk n=1 1ln1pAkx 0AAmAcckc n=2 011pAAkcc 02AAAm

cckc 20 五、可逆反应 A P )()(02121AAAPAACCkCkCkCkr ))((21AeACCkk )()(021AAeAxxCkk

AeAeAeAeAxxCCCkkK1021 温度效应：浓度效应：

0)(Ar ])1(ln[102012AAeqxxkkREET

0)(dTrdA

])x(xkkEEln[R

EETAAopt

110201

PFR积分式

CSTR：由基本方程导出

六、平行反应

kkP（主反

S（副反

AAeAeAeAAeAxxxCCCCtkklnln)(021

Axx

T 20 211211nAnAnASPP

CkCkCkrrr



，

AfACCAAfApfCCdCCCCAfA0000()AA

CpP

pfAC

dCr

CdCrdC



温度效应：温度升高有利于活化能大的反应浓度效应：浓度升高有利于级数大的反应

计算：由基本方程PFR、CSTR推出 ①反应器选型与组合优化：

β~CA曲线——对应面积=CP 20

β~XA曲线——对应面积=CP/CA0

②最优加料方式：p163-164 平行反应 P 111mBnApCCkr A+B S 222mBnAsCCkr

七、串联反应 A P S AACkr1)(

PAPCkCkr21

PSCkr2 温度效应：温度升高有利于活化能大的反应（同平行反应）浓度效应：凡是使APCC/增大的因素对串连反应选择率总是不利的。 ①串联反应的计算

PFR CSTR tkAAeCC10

物料衡算

kk 20

)ee(CkkkCtktkAP210121－

SPAACCCC0

②串联反应的最优反应时间、转化率与最大收率 PFR CSTR

1212ln

kkkkopt 21

kkopt

optkoptex11 optoptoptkkx11

1

122)(210max,maxkkkApkkcc

120max,max]1)[(1kkccA

p

八、自催化反应 A＋P P＋P

PAACkCr)(

22)(000PAToptACCCC

000TPAPACCCCC 20

PPAATCCCCktC//ln000

九、变分子反应 ①空速SV的物理意义与因次

②膨胀率的定义001AAAxxxAVVV

③膨胀因子的物理含义abaspA)()( ④变分子反应中停留时间t与空时τ的大小关系十、循环反应器的计算

0vvRR

反应器组合

优化 20

RRCCCAfAA101

AfACCAArdCRvV1)()1(

十一、返混 1. 不同年龄的物料相互之间的混合——返混（CSTR）相同年龄的物料相互之间的混合——混合（间歇反应器） 2. 返混的起因：①空间上的反向流动②不均匀的速度分布 3. 返混的结果：反应器内的浓度变化（PACC） 4. 改善措施：分割——横向分割和纵向分割 5. )(tf和)(tF含义 6. 数学期望t与方差2t 无因次方差222tt

7. CSTR ttettf1)( ttetF1)( 12 PFR )(tf和)(tF 02 8. 固相反应的计算

dttfctcccAAAA)()(000

0)()(dttftxxAA 9. 微观混合对反应结果的影响 (1) 大于一级的反应，上凹曲线，不利 (2) 小于一级的反应，下凹曲线，有利