化学反应工程郭锴第二版习题解答Word文档下载推荐.docx
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（3）
6气相基元反响A+2B→2P在30℃和常压下的反响速率常数kc=2.65×
104m6kmol-2s-1。
现以气相分压来表示速率方程，即（−rA）=kPpApB2，求kP=?
〔假定气体为理想气体〕
7有一反响在间歇反响器中进展，经过8min后，反响物转化掉80％，经过18min后，转化掉90％，求表达此反响的动力学方程式。
8反响A（g）+B（l）→C（l）气相反响物A被B的水溶液吸收，吸收后A与B生成C。
反响动力学方程为：
−rA=kcAcB。
由于反响物B在水中的浓度远大于A，在反响过程中可视为不变，而反响物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。
试求此反响器中液相体积为5m3时C的生成量。
k=1m3kmol-1hr-1，cB0=3kmol·
m-3，cA饱和=0.02kmol·
m-3，水溶液流量为10m3hr-1。
解
9反响，在恒容下用等摩尔H2，NO进展实验，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
67
求此反响的级数。
Y=A+B*X
Parameter
Value
Error
A
1.60217
0.01399
B
-1.9946
0.00834
10考虑反响，其动力学方程为试推导在恒容下以总压表示的动力学方程。
11.A和B在水溶液中进展反响，在25℃下测得以下数据，试确定该反响反响级数和反响速度常数。
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·
56.6
48.2
40.6
28.2
22.9
由cA-cB=42.4可知反响应按以下方式A+B→产物进展
设为二级反响
积分得：
以对t作图假设为直线，那么假设正确。
由cA0-cB0=42.4整理得数据如下：
t
0.0132
0.0149
0.0169
0.0216
0.0247
线性回归：
0.01166
1.84643E-4
1.08978E-5
2.55927E-7
12丁烷在700℃，总压为0.3MPa的条件下热分解反响：
C4H10→2C2H4+H2
（A）（R）（S）
起始时丁烷为116kg，当转化率为50%时，求此时。
13某二级液相不可逆反响在初始浓度为5kmol·
m-3时，反响到某一浓度需要285s，初始浓度为1kmol·
m-3时，反响到同一浓度需要283s，那么，从初始浓度为5kmol·
m-3反响到1kmol·
m-3需要多长时间？
t=285-283=2s
反响前后体积不变的不可逆反响，已经反响掉的局部不会对反响产生任何影响。
反响过程中的任意时刻都可以作为初始时刻和终了时刻。
14在间歇搅拌槽式反响器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反响式为：
反响物配比为：
A（mol）:
B（mol）=1:
4.97，反响在100℃下进展。
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〔忽略别离损失〕，计算反响器体积。
混合物密度为750kg·
m-3，反响器装填系数为0.75。
15反响（CH3CO）2O+H2O→2CH3COOH在间歇反响器中15℃下进展。
一次参加反响物料50kg，其中（CH3CO）2O的浓度为216mol·
m-3，物料密度为1050kg·
m-3。
反响为拟一级反响，速率常数为k=5.708×
107exp（−E/RT）min-1，E=49.82kJ·
mol-1。
求xA=0.8时，在等温操作下的反响时间。
16在100℃下，纯A在恒容间歇反响器中发生以下气相反响:
2A→R+S
A组分分压与时间关系见下表:
t/sec
20
40
60
80
100
120
140
160
pA/MPa
0.1
0.096
0.080
0.056
0.032
0.018
0.008
0.004
0.002
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，到达95%转化率所需的平推流反响器的体积。
17间歇操作的液相反响A→R，反响速率测定结果列于下表。
欲使反响物浓度由cA0=1.3kmol·
m-3降到0.3kmol·
m-3需多少时间?
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
1.0
1.3
2.0
（−rA）/kmol·
m-3min-1
0.25
0.10
0.06
0.05
0.045
0.042
图解积分
10
3.33
1.67
4.0
16.7
20.0
22.2
23.8
18一气相分解反响在常压间歇反响器中进展，在400K和500K温度下，其反响速率均可表达为−rA=23pA2mol·
m-3s-1，式中pA的单位为kPa。
求该反响的活化能。
19有如下化学反响
CH4+C2H2+H2=C2H4+CH4
（I）（A）（B）（P）（I）
在反响前各组分的摩尔数分别为nI0=1mol；
nA0=2mol；
nB0=3mol；
nP0=0，求化学膨胀率〔用两种方法〕。
方法一
方法二
20在555K与0.3MPa下，在平推流管式反响器中进展气相反响A→P，进料中含A30%〔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−rA=0.27cAmol·
m-3s-1为了到达95％转化率，试求：
（1）所需空速为多少?
（2）反响器容积大小?
21液相一级不可逆分解反响A→B+C于常温下在一个2m3全混流反响器〔CSTR，MFR，连续搅拌槽式反响器〕中等温进展。
进口反响物浓度为1kmol·
m-3，体积流量为1m3hr-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顿反响器进料。
半小时后故障排除，生产恢复。
试计算生产恢复时反响器内物料的转化率为多少？
22第17题中的反响，
（1）当cA0=1.2kmol·
m-3，进料速率1kmolA·
hr-1，转化率为75％；
（2）cA0=1.3kmol·
m-3，进料速率2kmolA·
hr-1，出口为0.3kmol·
m-3；
（3）cA0=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，用全混流反响器的体积各为多少?
23反响A+B→R+S，VR=0.001m3，物料进料速率V0=0.5×
10-3m3min-1，cA0=cB0=5mol·
m3，动力学方程式为−rA=kcAcB，其中k=100m3kmol-1min-1。
求：
（1）反响在平推流反响器中进展时出口转化率为多少？
（2）欲用全混流反响器得到一样的出口转化率，反响器体积应多大?
（3）假设全混流反响器体积VR=0.001m3，可到达的转化率为多少?
m-3，cA饱和=0.02kmol·
平推流
（1）全混流
24在全混流反响器中进展如下等温液相反响：
2A→B＋C
rc=k1cA2
A＋B→2D
rD=2k2cAcB
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·
假设进口物流中不含B、C、D，反响时间为1250sec，求：
1.出口物流中B和D的浓度；
2.k1和k2。
第二章习题
1.动力学方程的实验测定时，有采用循环反响器的，为什么?
循环反响器行为与全混流反响器一样，可以得到反响速率的点数据，而且反响器进出口浓度差比拟大，对分析精度要求不很高。
2.为什么可逆吸热反响宜选平推流反响器且在高温下操作，而可逆放热反响却不是?
根据可逆放热反响的特点，试问选用何种类型反响器适宜?
为什么?
可逆吸热反响的反响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。
可逆放热反响的化学平衡随温度的升高向反响物方向移动，对到达高转化率不利。
对此类反响，可选用多段绝热反响器或换热条件较好的管式反响器。
3.一级反响A→P，在一体积为VP的平推流反响器中进展，进料温度为150℃，活化能为84kJ·
mol-1，如改用全混流反响器，其所需体积设为Vm，那么Vm/Vp应有何关系?
当转化率为0.6时，如果使Vm=Vp，反响温度应如何变化?
如反响级数分别为n=2，1/2，−1时，全混流反响器的体积将怎样改变？
解：
4.在体积VR=0.12m3的全混流反响器中，进展反响，式中k1=7m3kmol-1min-1，k2=3m3kmol-1min-1，两种物料以等体积参加反响器中，一种含2.8kmolA·
m-3，另一种含1.6kmolA·
设系统密度不变，当B的转化率为75％时，求每种物料的流量。
5.可逆一级液相反响，；
当此反响在间歇反响器中进展，经过8min后，A的转化率为33.3%，而平衡转化率是66.7%，求此反响的动力学方程式。
6.平行液相反响
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