化学反应工程第二版课后答案word副本.docx

1、化学反应工程第二版课后答案word 副本化学反应工程第二版答第一章习题1 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

2、度。2 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。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. 平行液相反应AP rP=1AR rR=2cAAS rS=cA2已知cA0=2kmolm-3，cAf=0.2kmolm-3，求下列反应器中，cP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

3、串联，cA1=1 kmolm-3。解3. A进行平行分解反应，其速率式为 R rR=1 kmolm-3min-1A S rS=2cA kmolm-3min-1 T rT=cA kmolm-3min-1其中R是所要求的目的产物，cA0=1kmolm-3。试问在下述反应器进行等温操作时，预计最大的cR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对平推流反应器，则尽量使其转化率提高。4. 一级不可逆连串反应，k1=0.25hr-1，k2=0.05hr-1，进料流率V0为1m3hr-1，cA0=1kmolm-3，cB0=cC0=

4、0。试求：采用两个VR=1m3的全混流反应器串联时，反应器出口产物B的浓度。解1、 在氧化钽催化剂上进行乙醇氧化反应：其反应机理为：a b c （控制步骤）d 证明：下述速率表达式：解：两类活性中心，表面反应c为控制步骤，则 （1）快速不可逆反应d，由a得：令，而且，当步骤d为不可逆时，该步骤为不可逆的快速反应，由c生成的OH2很快与H1反应，使体系中实际不存在OH2，即OH0，并使H1的消耗速率与步骤c中反应物的消耗速率相同，故有H=A。 （2）由b得：令，则 （3）将（2），（3）代入（1）得：2、 催化反应A+B，A，B为均匀吸附，反应机理为：（1） A+=A（2） A= B（3） B=

5、 B+其中A分子吸附(1)和表面反应(2)两步都影响反应速率，而B脱附很快达平衡。试推导动力学方程。解第五章习题1. 异丙苯在催化剂上脱烷基生成苯，如催化剂为球形，密度为P=1.06kgm-3，空隙率P=0.52，比表面积为Sg=350m2g-1，求在500和101.33kPa，异丙苯在微孔中的有效扩散系数，设催化剂的曲折因子=3，异丙苯苯的分子扩散系数DAB=0.155cm2s-1。解2. 在硅铝催化剂球上，粗柴油催化裂解反应可认为是一级反应，在630时，该反应的速率常数为k=6.01s-1，有效扩散系数为De=7.8210-4cm2s-1。，试求颗粒直径为3mm和1mm时的催化剂的效率因子

6、。解3. 常压下正丁烷在镍铝催化剂上进行脱氢反应。已知该反应为一级不可逆反应。在500时，反应的速率常数为k=0.94cm3s-1gcat-1，若采用直径为0.32cm的球形催化剂，其平均孔径d0=1.110-8m，孔容为0.35cm3g-1，空隙率为0.36，曲折因子等于2.0。试计算催化剂的效率因子。解4. 某一级不可逆催化反应在球形催化剂上进行，已知De=10-3cm2s-1，反应速率常数k=0.1s-1，若要消除内扩散影响，试估算球形催化剂的最大直径。解5. 某催化反应在500条件下进行，已知反应速率为：rA=3.810-9pA2 mols-1gcat-1式中pA的单位为kPa，颗粒为

7、圆柱形，高直径为55mm，颗粒密度P=0.8gcm-3，粒子表面分压为10.133kPa，粒子内A组分的有效扩散系数为De=0.025cm2s-1，试计算催化剂的效率因子。解6. 某相对分子质量为225的油品在硅铝催化剂上裂解，反应温度为630、压力为101.33kPa，催化剂为球形，直径0.176cm，密度0.95gcm-3，比表面积为338m2g-1，空隙率P=0.46，导热系数为3.610-4Js-1cm-1K-1；测得实际反应速率常数kV=6.33s-1；反应物在催化剂外表面处的浓度cAS=1.3510-5molcm-3；反应热H=1.6105Jmol-1；活化能E=1.6105Jmo

8、l-1；扩散过程属于克努森扩散，曲折因子为=3，试求催化剂的效率因子和颗粒内最大温差。解温差不大,按等温计算有效因子7. 实验室中欲测取某气固相催化反应动力学，该动力学方程包括本征动力学与宏观动力学方程，试问如何进行？答第一步必须确定消除内、外扩散的颗粒粒度及气流速度和装置；第二步测定本征动力学；第三步在循环反应器中测定原颗粒的宏观动力学。1. 在Tx图上，为平衡曲线，为最佳温度曲线，AMN为等转化率曲线，指出最大速率点和最小速率点。BCD为等温线，指出最大速率点和最小速率点。答在AMN线上，M为最大速率点，N为最小速率点在BCD线上，C为最大速率点，D为最小速率点2. 在Tx图上，定性绘出三段间接换热SO2氧化反应的操作线。在Tx图上，定性绘出三段原料气冷激的合成氨反应的操作线。解