化学反应工程原理(华东理工大学版)第三章答案
华东理工大学化学反应工程(本)期末复习题及参考答案
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查找按键：Ctrl+F 超越高度1、可逆放热反应的最优温度随转化率xA变大而。
A、降低B、变大C、不变D、都有可能答案： A2、对自催化反应而言,必然存在最优反应时间使最大。
A、转化率B、反应速率C、收率D、选择率答案： B3、在列管式固定床反应器中进行强放热反应,为保证反应器稳定操作,若反应活化能越大,则最大允许温差。
A、越小B、越大C、不变D、不能判断答案： A4、工业反应过程优化的技术指标包括 .A、反应速率B、反应选择率C、反应工艺D、能量消耗答案： ABD5、化学反应工程的研究方法主要采用数学模型方法。
答案：正确6、在CSTR中小于平均停留时间的流体粒子占全部粒子的百分比为36.8%。
答案：错误7、若气相反应2A+B→P+S,则膨胀因子dA等于()。
A、 -1/2B、 1/2C、 2D、 -2答案： A8、活化能E与反应的热效应相关,活化能大的反应其反应热也大。
答案：错误9、理想间歇反应器中搅拌越激烈,混合越均匀,则反应速率越快。
答案：错误10、空速的物理意义是单位时间单位反应器体积所能处理进口物料的体积,单位为[时间]-1。
答案：正确11、对自催化反应A+P→P+S而言,必定存在最优反应时间使反应的转化率最大。
答案：错误12答案：外扩散消除，内扩散有影响。
13、有一全混釜反应器,已知反应器体积为100 升,流量为10升/min,试估计离开反应器的物料中,停留时间为0~1min,2~10min和大于30min的物料所占的分率。
答案：0.095,0.451,0.05014、一级液相可逆反应在等温80℃下间歇反应器中进行反应,反应物A,产物P。
已知cA0=2.00mol/L,cP0=0时,反应时间t=30min,测得cA=1.5mol/L,且该温度下平衡浓度cAe =0.5mol/L,求(a)平衡常数K;(b)反应速率常数k1和k2。
聚合反应工程华东理工大学3.3.缩聚生产工艺
n H2N-R-NH2 + n HOOC-R’-COOH
H-(HNRNH-OCR’CO)n-OH + (2n-1) H2O c. 两功能基不同并可相互反应：如羟基酸聚合生成聚酯
n HO-R-COOH
H-(ORCO)n-OH + (n-1) H2O
(i) 平衡线型逐步聚合反应
指聚合过程中生成的聚合物分子可被反应中伴生的小分 子降解，单体分子与聚合物分子之间存在可逆平衡的逐 步聚合反应。
catalyst 260-300 0C
HOH 2CH2CO ( C O
C OCH 2CH2O )nxH + (n-1) HOCH2CH2OH O
特点： ▲ 反应温度高（200 ~ 300℃）； ▲ 反应时间长； ▲ 需在惰性气氛下进行； ▲ 反应后期需高真空。
优点：产品后处理容易，设备简单，可连续生产。 缺点：要求严格控制功能基等摩尔比，对原料纯度要求高；
（4） 聚合产物的分子量是逐步增大的。 最重要的特征：聚合体系中任何两分子（单体分子或
聚合物分子）间都能相互反应生成聚合度更高的聚合 物分子。
逐步聚合反应分类
聚合产物 结构不同
线型逐步聚合 热力学 非线型逐步聚合
平衡线型逐步聚合 不平衡线型逐步聚合
(1) 线型逐步聚合反应
参与反应的单体只含两个功能基（即双功能基单体），聚合 产物分子链只会向两个方向增长，生成线形高分子。
聚合产物分子链形态不是线形的，而是支化或交联型的。 聚合体系中必须含有带两个以上功能基的单体。
缩聚反应单体类型及特点
(1) 带有同一类官能团（a—R—a）并可相互作用的单体。同类分子之间反应。 不存在原料配比对产物分子量的影响。
(2)带有相同官能团（a—R—a）但本身不能进行缩聚反应，只能同另一类型 （b—R—b）单体进行反应。必须严格控制两种单体的等摩尔比。 (3) 带有不同类型官能团（a—R—b），它们间可进行反应生成聚合物。此类 单体也不存在原料配比问题。 (4) 带有不同类型官能团但它们之间不能相互进行反应，只能同其他类型的单 体进行缩聚反应。此类单体也存在原料配比问题。
化学反应工程_华东理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
化学反应工程_华东理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.对简单不可逆二级反应，根据要求的处理量、初浓度和转化率，所需的反应器体积最小。
参考答案:平推流2.工业反应过程优化的决策变量包括参考答案:操作方式_工艺条件_结构变量3.均相反应应该满足下述哪2个条件？参考答案:反应体系互溶_预混合过程很快4.对串联反应而言，存在一个最优反应温度使反应产物收率最大。
参考答案:错误5.化学反应工程的研究方法是经验放大方法参考答案:错误6.连续流动釜式反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器进口物料的浓度和温度。
参考答案:错误7.理想间歇反应器中搅拌越激烈，混合越均匀，则反应速率越快。
参考答案:错误8.化学反应的前提是参与反应的所有物料达到分子尺度上的均匀，成为均一的气相或液相。
参考答案:错误9.产生返混的原因是参考答案:不均匀的速度分布_空间上的反向流动10.限制返混的措施包括参考答案:横向分割_纵向分割11.化学反应工程的研究对象是以化学实验室中进行的化学反应过程。
参考答案:错误12.化学反应工程优化的技术指标是参考答案:反应选择率_能耗_反应速率13.活化能E与反应的热效应相关，活化能大的反应其反应热也大。
参考答案:错误14.零级反应的重要特征是反应时间由残余浓度决定，与初始浓度关系不大。
参考答案:错误15.可逆放热反应的最优温度随转化率xA变大而增大。
参考答案:错误16.限制返混的措施是分割，主要是横向分割。
参考答案:正确17.理想管式反应器的径向具有严格均匀的速度分布，也就是在径向不存在浓度变化，所以反应速率随空间位置的变化将只限于轴向。
参考答案:正确18.对自催化反应A+P®P+S而言，必定存在最优反应时间使反应的转化率最大。
参考答案:错误19.小于1级的简单不可逆反应，反应转化率可以在有限时间里达到100%。
参考答案:正确20.空速1000（1/h)表示每小时能够处理的进口物料体积为反应器体积的1000倍。
《化学反应工程》第三版(陈甘堂著)课后习题答案
《化学反应工程》第三版(陈甘堂著)课后习题答案第二章均相反应动力学基础2－4三级气相反应2NO+O22NO2，在30℃及1kgf/cm2下反应，已知反应速率常数2kC=2.65×104L2/(mol2 s)，若以rA=kppApB表示，反应速率常数kp应为何值？解：原速率方程rA=dcA2cB=2.65×104cAdt由气体状态方程有cA=代入式（1）2－5考虑反应A课所以kp=2.65×104×(0.08477×303) 3=1.564后当压力单位为kgf/cm2时，R=0.08477，T=303K。
答p p 2rA=2.65×10 A B =2.65×104(RT) 3pApBRT RTp表示的动力学方程。
解：.因，wwnAp=A，微分得RTVdaw案24网pAp，cB=BRTRT3P，其动力学方程为( rA)=dnAn=kA。
试推导：在恒容下以总压VdtVδA=3 1=21dnA1dpA=VdtRTdt代入原动力学方程整理得wdpA=kpAdt设初始原料为纯A，yA0=1，总量为n0=nA0。
反应过程中总摩尔数根据膨胀因子定义δA=n n0nA0 nA若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！Y http://.cn.co（1）mol/[L s (kgf/cm2) 3]m（1）则nA=nA01(n n0)δA1(P P0)δA（2）恒容下上式可转换为pA=P0所以将式（2）和式（3）代入式（1）整理得2－6在700℃及3kgf/cm2恒压下发生下列反应：C4H10发生变化，试求下列各项的变化速率。
（1）乙烯分压；（2）H2的物质的量，mol；（3）丁烷的摩尔分数。
解：P=3kgf/cm2，（1）课MC4H10=58，（2）w.krC2H4=2( rC4H10)=2×2.4=4.8kgf/(cm2 s)PC4H10=PyC4H101 dpC4H10= P dt2.4-1==0.8 s 3w（3）nC4H10=nyC4H10=n0(1+δC4H10yC4H10,0xC4H10)yC4H10dnH2dtdnH2dt=hdaw后n0=nC4H10,0=δC4H10rC4H10=反应开始时，系统中含C4H*****kg，当反应完成50%时，丁烷分压以2.4kgf/(cm2 s)的速率dyC4H10dt答1rCH=2.4224wdnC4H10dt案116×1000=2000mol582+1 1==21网dyC4H10=n0(1+δC4H10yC4H10,0xC4H10) dt=2000×(1+2×1×0.5)×0.8=3200 mol/s若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！Y http://.cno2C2H4+H2，dP=k[(δA+1)P0 P]=k(3P0 P)dtm（3）dpA1dP= dtδAdt2－9反应APS，( r1)=k1cA , ( r2)=k2cp，已知t=0时，cA=cA0 ，cp0=cS0=0, k1/k2=0.2。
化学反应工程原理(华东理工大学版)第三章答案
华东版3-1 解：01AA Ax c kt x =- 把数据代入得100.2min A c k -= 当x A =0.75时解得t=15min所以，增加的时间为15-5=10min 3-2 解：()()110111nn A A x n c kt ---=+- （式A ）把x A =0.75和t=10min 代入解得100.1n A c k -= 再把t=30min 代入（式A ）解得x A =1.25所以，转化率应为1 3-3解：设反应动力学方程为：nA Adc kc dt-= 则()()110111nn A A x n c kt ---=+-，且c A0=1因此有()()()()1110.811810.91118nnn k n k ---=+--=+-解得：n=2;k=0.5L/mo l ·min -13-41）计算进料中酸、醇和水的摩尔浓度c A0、c B0、c S0（注意进料中水的浓度c S0不为0）。
2）列出当酸的转化率为x A 时，各组分浓度的表示式：()0000001A A A B B A A R A A S S A Ac c x c c c x c c x c c c x =-=-==+3)将上列各式及各组分初浓度代入反应速率式，整理得()627.931010.220.1 2.58A A A dx x x dt-=-⨯-+ 4）计算转化率达35%所需的时间为()0.35627.931010.220.1 2.58AA A dx t x x -=⨯-+⎰上述积分可查积分表用公式计算，也可用MA TLAB 语言的quad 解算子计算，结果为 71532t s h =≈5）计算所需反应器体积。
先计算每天的反应批数，再计算每m 3反应体积每天的生产量，然后再计算达到要求产量所需反应器体积。
答案为 V R =51.9m 3 3-51)设酯的平衡转化率为x Ae ，将平衡时各组分浓度代入化学平衡方程得：()()221.1510.2191.151148.76 1.151AeAe Ae x x x =--化简整理上述方程并求解得90.8%Ae x =2）此题解法与3-4中的步骤2～4相同，答案为t=276min 3）此时各组分的浓度为酯：0.207mol/L ；水：47.816 mol/L ；醇、酸：0.910 mol/L ； 反应物系的组成为酯：0.414%；水：95.80%；醇、酸：1.82%； 3-6对可逆放热反应，当反应温度过低时，因反应速率过低转化率偏低，当反应温度过高时，转化率又会受化学平衡的限制。
华东理工大学化学反应工程原理
Chemical Reaction Engineering 对反应
aA bB pP sS
n1 n2 (rA ) kCA CB
总级数 n n1 n2 通常 a n1 b n2
⑴ 反应级数（动力学）不同于反应分子数（化学计量学）
基元反应
两者等同
反应级数由实验测定，通常0、1、2级，或非整数级 ⑵反应级数工程意义
“-”消失速率 -rA
2019年2月4日7时42分
“+”生成速率 rp
2
Chemical Reaction Engineering
dc 1 dn 与物化区别 r dt V dt
用于表达本征动力学（间歇、等容）
Bacth Recator
与物化不同之处在于：
a.定态时，没有时间概念 b.考察场所-物料（间歇） 反应器（连续） c.能与传递过程相结合 PFR
292 .9 KJ / mol
2 ℃ 9 ℃ 37 ℃ 107 ℃
14
Chemical Reaction Engineering ⑵与反应热ΔH的关系
H E E '
⑶活化能的数量级 40~200 kJ/mol
如果 E<40 kJ/mol ，或<10 kcal/mol，可能有传质影响 ED RT 扩散系数 D D0 e
2019年2月4日7时42分 7
Chemical Reaction Engineering 开发实例： 丁二烯氯化→二氯丁烯→多氯丁烯（s） 温度270℃ 气相反应 丁二烯过量 好 差，黑色粉末堵塞 原因—混合过程产生两种微团 推断：此反应极快， 预混合成为重要工程问题 C4H6：Cl2=（4~7）：1 小试 中试
华东理工大学反应工程阶段辅导(3)
r
' P
rP
当 1, 2 1 忽略 3 严重 当 5 , 2
⑶表观动力学法
在本征动力学已知时，比较
Eob E nob n
⑷计算准数 22
R 2 n kCb n kC b 2 rP2 DeCb
R 2 r DeCb
2 2 P
R, Cb 可测
解：
A B P
C p 1.0kJ / kg K ,
0.5kg / m3 , H 125.4kJ / mol
P 0.1MPa , T 325 C 下 ，有：
P y A0 0.1 106 8% C A0 1.61 mol m3 RT 8.314 (273.15 325) (H )c A0 125.4 1.61 Tad 403.8 K cP 0.5 1 T Tad x A 403.8 0.8 323.0 K
Cb 2 Cb 2
C Af
⑷内扩散过程对反应结果的影响 反应场所 简单 自催化 可逆 平行 串连
内扩散 外扩散
C A,b C A,es C A,is C p ,b C p ,es C p ,is
反应结果
工程因素
化学因素
工程分析方法
Ces es f ( Da, n) Da Cb Cb
C A0
2.
1, Da f (Z )
n=1，
k n 1 Da Cb kg a
Z
Cb
Da 与 Cb 无关，与Z无关
n>1,
n<1,
Cb Da 1 Cb Da 1
《化学反应工程》第三章课后习题答案详解
对于PFR： S CCAA0fsdCA CLf
CA0 CAf CA0 CA
CLf CCAA0frrLAdCA CCAAf0k1CAk1CkA2CA2dCA
CA0
k CAf 1
kk12CAdCA
S
显然 C A当 0时 ，L C 值最 。 大
S
C Af CA0
sdC A
;
CA0 CAf
V R 1 1
1
V 0 kA C 0(1xA 1) 0 .0 1 2(10 .8)5
V R 1 3.3 3 V 0 3 3 3.3 3 0 . 3 0 3 0 .6 ( m 2 3 7 ) V R 2 V R 1 2 0 .6 1 7 .3(m 4 3 )
V R 2 (x A 2 x A 1 ) (0 .9 8 0 .8)5 V 0 kA C 0 (1 x A 2 )x A 2 0 .0 2 1 (1 0 .9) 8 0 .98
V V R 0 C k A 0 x A 2 1 C A 1 C A 0x x A A 1 2k dA 2 A C 2x 7 .1 0 . 2 1 4 5 3 0 3m 5 i
xA1 xA2 dA x 4.3;5
(1xA1)2 xA1 (1xA2)2
xA1 0.62
0x.6A22(1dxxAA2)2 4.35;
1 6.98; 1 xA2
1 1 4.35; 1xA2 10.62
xA2
1 1 0.86 6.98
（3）一个0.25m3的PFR ，后接一个0.25m3的CSTR
VR V0
CA0
xA1 0
dxA kCA21
CA0(kxAC2A21 xA1)
0.25 7.14103 35
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华东版
3-1 解：01A
A A
x c kt x =
- 把数据代入得1
00.2min A c k -= 当x A =0.75时解得t=15min
所以，增加的时间为15-5=10min 3-2 解：()
()11
0111n
n A A x n c kt ---=+- （式A ）
把x A =0.75和t=10min 代入解得1
00.1n A c k -= 再把t=30min 代入（式A ）解得x A =1.25
所以，转化率应为1 3-3
解：设反应动力学方程为：n
A A
dc kc dt
-= 则()
()11
0111n
n A A x n c kt ---=+-，且c A0=1
因此有()()()()1110.8118
10.91118
n
n
n k n k ---=+--=+-
解得：n=2;k=0.5L/mo l ·min -1
3-4
1）计算进料中酸、醇和水的摩尔浓度c A0、c B0、c S0（注意进料中水的浓度c S0不为0）。
2）列出当酸的转化率为x A 时，各组分浓度的表示式：
()0000001A A A B B A A R A A S S A A
c c x c c c x c c x c c c x =-=-==+
3)将上列各式及各组分初浓度代入反应速率式，整理得
()62
7.931010.220.1 2.58A A A dx x x dt
-=-⨯-+ 4）计算转化率达35%所需的时间为
()
0.35
62
7.931010.220.1 2.58A
A A dx t x x -=⨯-+⎰
上述积分可查积分表用公式计算，也可用MA TLAB 语言的quad 解算子计算，结果为 71532t s h =≈
5）计算所需反应器体积。
先计算每天的反应批数，再计算每m 3反应体积每天的生产量，然
后再计算达到要求产量所需反应器体积。
答案为 V R =51.9m 3 3-5
1)设酯的平衡转化率为x Ae ，将平衡时各组分浓度代入化学平衡方程得：
()()
22
1.1510.2191.151148.76 1.151Ae
Ae Ae x x x =--
化简整理上述方程并求解得
90.8%Ae x =
2）此题解法与3-4中的步骤2～4相同，答案为t=276min 3）此时各组分的浓度为
酯：0.207mol/L ；水：47.816 mol/L ；醇、酸：0.910 mol/L ； 反应物系的组成为
酯：0.414%；水：95.80%；醇、酸：1.82%； 3-6
对可逆放热反应，当反应温度过低时，因反应速率过低转化率偏低，当反应温度过高时，转化率又会受化学平衡的限制。
所以，对一定的平均停留时间都存在一能达到最高转化率的最优反应温度。
对本题此最优反应温度可用解析法求解。
1） 列出反应器的物料衡算方程
()()0V A A R A q c c V r -=-
将反应动力学方程代入，整理后可得
()()()1A k T x k T k
T ττ
-
=
⎡⎤++⎣⎦ 式（A ）
2） 对上式求导，并令导数为零
()()211A dk dk dk k k k dT dT dT dx dT k k τττττ---⎛⎫⎡⎤++-+ ⎪⎣⎦⎝⎭=⎡⎤
++⎣⎦ 将上式展开，并将2
dk kE
dT RT =代入，化简后可得 ()21
2021ln E E RT k E E τ⎡⎤-
=⎢⎥-⎣⎦
于是()2
1
15
202112405
10000ln ln 5.25410240530opt E T E R k E E τ=-
=-
⎡⎤⎛⎫
⎪⎢⎥
⨯⨯⨯⎝⎭
-⎣⎦
325K =
3）计算最优反应温度下的转化率。
将T=325K 代入式（A ）
()()()1000012
325
10000124051215325
325
6.921030
11 6.921030 5.2541030A k T e
x k T k T e e
ττ
-
-
-
-
⨯⨯=
=
⎡⎤⎛
⎫++⎣⎦+⨯⨯+⨯⨯ ⎪⎝
⎭
=63.5% 3-7
解：依题意知，反应时间相同的情况下，虽然初始浓度不同，但转化率都相同，因此该反应应为一级反应。
所以：
11
ln
1A
t k x =
- 把数据代入解得：k=0.00656min -1 3-8 3-11
解：dA
kAS dt
-
= 依题意知：()0.7dA
kA A dt
-=-
因为：2dx C ax bx c =+++⎰
合并同类项并定积分得：
()()2933101 1.3 1.4
ln 2.40.7 1.31 1.24 1.4ln 0.4340.7 1.24
K K k k --
=--
=
根据阿累尼乌斯公式：0E
RT
k k e -=
可解得E ≈66KJ 3-12
解：
12A
A B B
dc k c dt dc k c dt
= 化简得：1
2
A B A B dc dc k c c k = 积分得：
3-13。