化学反应工程原理第二版 张濂 许志美第三章答案
化学反应工程二,三章答案
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(CSTR )1ln(11d 1)(d PFR )exp()(A A Ap mA A A pm A 0A AA0m A A00AA A00A A A0P A 0A A AAx x x RT ERT E x x k kx V V x k c x F V x kc x x kc r x F V c RTE 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---=---==()()K07.43215.42302064.015.423876.234929.015.423876.23exp 6109.0637.115.42315.423314.884000exp 1)6.01ln(6.016.0exp 10.6and 1IF m m mmmmm m m P m P A Pm =-=--=-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=--⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--===T T T T T T T TT T T T T R E x V V mnn n n kc x F V c V V cV V kc x F V n c V V kc x F V n c V V kc x F V n AfAf A0m 1Am1m 2A1m 1m 1AAA0m 2/1A 1m 2/1m 2/1A A A0m A1m 2m 2A 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 21+−−←−→−+kk，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。
化学反应工程二_三章答案
化学反应工程二_三章答案第二章习题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。
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。
一级反应A→P，在一体积为VP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Vm，则Vm/Vp应有何关系?当转化率为0.6时，如果使Vm=Vp，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(CSTR)1ln(11d 1)(d PFR )exp()(A A Ap m A A A p m A 0A AA0m A A00A A A00A A A0PA 0A A AAx x x RT E RT E x x k k x V V x k c x F V x kc x x kc r x F V c RTE k kc r x x ----=---=-=--=-=-=-==-⎰⎰)1ln()1()1ln()1( IF A A A A A P m mp x x x x x k k x V V T T A---=---==()()K07.43215.42302064.015.423876.234929.015.423876.23exp 6109.0637.115.42315.423314.884000exp 1)6.01ln(6.016.0exp 10.6 and 1IF m mm mm m m m m P m P A Pm=-=--=-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=--⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--===T T T T T T T T T T T T T R E x V V mn n n n kc xF 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 AfAf A0m 1A m1m 2A1m 1m 1A A A0m 2/1A1m 2/1m 2/1AA A0m A 1m 2m 2A A0A m 1,1,2/11,2==⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧==-=======---或在体积VR=0.12m3的全混流反应器中，进行反应S R B A 21+−−←−→−+k k ，式中k1=7m3kmol-1min-1，k2=3m3kmol-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。
化学反应工程课后习题解答全解PPT教案
pA 0.0586t3 3.3119t2 82.305t 996.12
（3）对回归方程求导，得到微分方程
dpA 0.1758t2 6.6238t 82.305 dt
（4）由微分方程求各点的斜率，如下表
第78页/共94页
时间 0.0 2.5 5.0 10.0 15.0 20.0
/min
总压 1000 1400 1666 2106 2386 2586
/Pa
.5 .5 .4 .4
pA 1000 800 666. 446. 306. 206.
-（dp4A/）dt 对r8A 2.3ddptA66~.8pA
75 53.5
分7别5取自然8 对数，8 得到数据如下 33.6 22.5 20.1
pA 10500 84040 68616. 44476. 30036. 24096.
/min
总压 1000 1400 1666 2106 2386 2586
/Pa
【解】
（1）参照例2-.57将系.统5 总压.力4 转化.4为A
组分分压数
pA
pA0
P0 A
P
其中
A
31 2 1
pA
pA0
pA0 2
P
1.5 pA0
P 2
1500
0.5P
由此式可得到 A 组分分压随时间的变化数据见下表
因产物P的选择率为
S rP 2cA 2 0.6667 66.67% rP 2rR 3cA 3
所以产物P的收率为
YA S xA 0.66670.8571 0.5714 57.14%
第167页/共94页
3-9 A P T 555K, P 0.3MPa,
yA0 0.30, y惰0 0.65, FA0 6.3mol/ s,
反应工程课后答案教材
反应⼯程课后答案教材第⼆章均相反应动⼒学1、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。
2A A min 18A0min 8A0AA A0d d 219.019.0181)(218.018.081)(11kc tc kc kc x x c kt =-=-?==-?=-?=为假设正确，动⼒学⽅程3、在间歇反应器中有⼀级液相可逆反应P A ?，初始反应时C A0=0.5mol/L ，C P0=0反应8min 后，A 的转化率为1/3，⽽平衡转化率是2/3，求此反应的动⼒学⽅程式。
解：p A AC k C k dtdC 21-=-21002122)1(k k x C x C C C K k k Ae A Ae A Ae Pe ==-===即根据⼀级可逆反应积分式1212121min 08664.082ln 3132ln 18ln1-==+∴+=-+=k k k k x x x k k t AAe Ae 1211m in 02888.0m in 05776.0--==∴k kP A p A AC C C k C k dtdC 02888.005776.021-=-=-5、恒温恒容的⽓相反应A →3P ，其动⼒学⽅程为Vn k dt dn V r A AA =-=-1)(，在反应过程中系统总压p t 及组分A 的分压均为变量，试推导)(A tp f dtdp =的表达式。
解：AtAA AtA A A A AAA A t A A t A A A t kp dtdp RT pk kc V n k dt dp RT dt dp RT dt dp RT dt dc r V n k dt dn v r dtdpdt dp p p p p p p p 221211(1)(22)(3)00======-=-=-=-=--=--=-+=得即8、纯⽓相组分A 在⼀等温等容间歇反应器中按计量式P A 5.2?进⾏反应，实验测得如下数据，时间/min***********∝分压p A /MPa 0.1 0.08 0.0625 0.0510.0420.0360.0320.028 0.020⽤积分法求此反应的动⼒学⽅程式。
化学反应工程习题答案
1 xB 1 kt ln CB 0 C A 0 1 x A
1 CB 0C A 2 1 2 ln C A0 2CB 0 C A0 C A C A0 2CB 0 2 CBC A0
习题2.7
• CH3COOH+C2H5OH=H2O+CH3COOC2H5 • CA0 CB0 Cp0 t=0 • CA0(1-x) CB0-CA0x Cp0+CA0x CA0x t=t
dC A k1C A0 (1 x)(CB 0 C A0 x) k2 (C p 0 C A0 x )C A0 x dt dC rA A (k1 k2 )C A0 2 x 2 (k1 (C A0 CB 0 ) k2CP 0 ) x k1C A0CB 0 dt rA
• 知识点:化学反应速率常数
习题2.6
• 有一反应,已知下列速率常数:
温度/℃ k/(1/h) 58.1 0.117 77.9 0.296
• 求该反应的活化能和指前因子
习题2.6
• 知识点:活化能、指前因子、Arrhenius方程
k ln 2 k1 E 45321.5( J / mol ) 1 1 RT1 RT2
• K0=1641236.4 (1/h)
习题2.7
• 乙醇同乙酸在盐酸水溶液中的可逆酯化反应 CH3COOH+C2H5OH=H2O+CH3COOC2H5,实验测得 100℃时的反应速率常数为: rA=k1CACB-k2CpCs k1=4.76×10-4 m3/(min· kmol) k2=1.63×10-4 m3/(min· kmol) 今有一反应器,充满0.3785m3水溶液,其中含CH3COOH90.8kg, 含C2H5OH181.6kg,所用盐酸浓度相同,假定在反应器中的水 分不蒸发,物料密度恒定为1043kg/m3,求: (1) 反应120min后, CH3COOH转化酯的转化率; (2) 忽略逆反应影响,反应120min后,乙醇的转化率; (3)平衡转化率
化学反应工程智慧树知到课后章节答案2023年下聊城大学
化学反应工程智慧树知到课后章节答案2023年下聊城大学聊城大学第一章测试1.下列属于均相反应的是（）。
A:加氢裂解B:氢气燃烧C:离子交换D:煤炭燃烧答案:氢气燃烧2.“三传一反”是学习化学反应工程的基础，那这里所说的一反是指（）。
A:反应工程B:反应动力学C:化学反应D:反应热力学答案:反应动力学3.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指 ( )。
A:热量传递B:动量传递C:能量传递D:质量传递、答案:热量传递;动量传递;质量传递、4.化学反应过程按操作方式分为( ) 操作。
A:间歇操作B:半连续操作C:连续操作D:半间歇操作答案:间歇操作;半连续操作;连续操作5.化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学。
（）A:错 B:对答案:对6.化学反应工程的一项重要研究内容便是动力学特性的研究。
（）A:对 B:错答案:对7.不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称数学模型。
（）A:错 B:对答案:对第二章测试1.对于一氧化碳还原制备甲烷的反应，其中化学反应计量系数为-1的物质是（）。
A:B:C:D:答案:2.气相反应CO + 3H2→ CH4 + H2O 进料时无惰性气体，与以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子=（）。
A:-1B:-2C:2D:1答案:-23.对于一非恒容均相化学反应αA↔βB，反应组分A的化学反应速率（）。
A:B:C:D:答案:4.如果化学反应的方程为3A → P，该反应的速率常数，则该过程的反应级数n=（）。
A:3B:1C:0D:2答案:05.在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为（）。
A:反应时间tB:空时τC:停留时间tD:平均停留时答案:空时τ6.一级不可逆液相反应A=2R，，出口转化率，每批操作时间为2.06h (包括反应时间和辅助生产时间)，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天，=60，则反应器的体积V为（）。
《化学反应工程》试题及答案(K12教育文档)
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《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2.1010000ln +-=Tk ，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。
化学反应工程许志美课后习
ln k2 Ea ( 1 1 ) k1 R T1 T 2
（1）T T 2 T1 8.4oC
T2
1
1 R
ln k 2
T 1 Ea k1
（2）T T 2 T1 12.7o C
若使反应速率提高一倍，活化能愈大，所需提高的温度愈小
2-6 反应温度上升10℃，反应速率加倍，Ea与T之间的关系？ 当T1(K)=300、400、600、800和1000K时，求Ea
L
VR
(d / 2)2
140.8m
4-15 在一活塞流反应器中进行下列反应： A k1 P k2 S
反应均为一级，已知 k1 0.30 min1, k2 0.10 min。1 A的最大进料量为3 m3 / h ,
且不含P与S。试计算P的最大收率和总选择性以及达到最大收率时所需反应器 的体积
若要xA=75%，需增加多长时间？
x
c kt A
A0
1 x
A
c kt A0 1
x A1
c kt 1 x
A0 2
A1
x A2
1 x A2
t1 1 t2 3
t2 15min
t t2 t1 10min
3-2 n=1，等温，证明xA=99.9%时所需反应时间是xA=50%
时所需反应时间的10倍
MAX
(
k1
k2
) k2 k1
k2
(
0.3)
0.1 0.10.3
0.1
xA.opt
(1
1
k )1 k2 /k1 1 k2
0.8075;
MAX 0.7145;
xA.opt
0.577;
0
3m3
/
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3）计算最优反应温度下的转化率。将 T=325K 代入式（ A）
xA
1 k T k T
k T
6.92 1012 e 1 6.92 1012 e
10000 325
10000 325
30
12405 325
30 5.254 1015 e
qV cA0 cA VR rA
将反应动力学方程代入，整理后可得
xA
1 k T k T
k T
式（ A）
2） 对上式求导，并令导数为零
dk dk dk 1 k k k dT dT dT dxA 2 dT 1 k k dk kE 将上式展开，并将 代入，化简后可得 dT RT 2
1 n
n 1
dcA n kcA dt
n 1 1 n 1 cA 0 kt ，且 cA0=1
1 0.8 1 n 1 k 8 因此有 1 n 1 0.9 1 n 1 k18
1 n
解得：n=2;k=0.5L/mol·min 3-4 1）计算进料中酸、醇和水的摩尔浓度 cA0、 cB0、 cS0（注意进料中水的浓度 cS0 不为 0） 。 2）列出当酸的转化率为 xA 时，各组分浓度的表示式：
30
=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：
t
1 1 ln k 1 xA
把数据代入解得： k=0.00656min-1 3-8 3-11
dA kAS dt dA E2 E1 ln RT k20 E2 E1
于是 Topt
E2 E1 R ln k20 E2 E1
12405 325K 10000 ln 15 5.254 10 2405 30
-1
c A c A0 1 x A cB cB 0 c A 0 x A cR c A 0 x A cS cS 0 c A0 x A
3)将上列各式及各组分初浓度代入反应速率式，整理得
dxA 2 7.93 106 10.2 20.1xA 2.58 xA dt
3-5 1)设酯的平衡转化率为 xAe，将平衡时各组分浓度代入化学平衡方程得：
2 1.1512 xAe 0.219 1.1511 xAe 48.76 1.151xAe
化简整理上述方程并求解得
xAe 90.8%
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
解：
dx 1 2ax b b 2 4ac 因为： 2 ln C ax bx c b2 4ac 2ax b b 2 4ac
合并同类项并定积分得：
1 1.3 1.4 ln 2.4k 293 K 0.7 1.3 1 1.24 1.4 ln 0.434k310 K 0.7 1.24
3-1 解： cA0 kt
xA 1 xA
把数据代入得 cA0 k 0.2 min 1 当 xA=0.75 时解得 t=15min 所以，增加的时间为 15-5=10min 3-2 解： 1 xA
1 n n 1 1 n 1 cA 0 kt
（式 A）
把 xA=0.75 和 t=10min 代入解得 cA0 k 0.1 再把 t=30min 代入（式 A）解得 xA=1.25 所以，转化率应为 1 3-3 解：设反应动力学方程为： 则 1 xA
E
根据阿累尼乌斯公式： k k0 e RT 可解得 E≈66KJ 3-12
dc A
解：
dcB
dt k1c A k 2 cB dt
dcA dcB k1 cA cB k 2
化简得： 积分得：
3-13
4）计算转化率达 35% 所需的时间为
t
0.35
0
dxA 2 7.93 10 10.2 20.1xA 2.58 xA
6
上述积分可查积分表用公式计算，也可用 MATLAB 语言的 quad 解算子计算，结果为
t 7153s 2h
5）计算所需反应器体积。先计算每天的反应批数，再计算每 m3 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 VR=51.9m3