优秀学习资料 欢迎下载第一章（摩尔衡算）作业答案：P1-11A 在一个连续流淌的反应器中反应：A B等温进行，运算当进料的摩尔流率为 5mol/h, 假设反应速率 -r A 为：（a） ） -r A=k， k= 0.05mol/h.L 时-1（b） ） -r A=kCA， k=0.0001s 时（c） ） -r A=kCA2， k= 3 L/mol.h 时消耗 99%的组分 A （即 CA=0.01CA0）时，对 CSTR 和 PFR 反应器需要的反应器体积；进料的体积流量为 10L/h；[ 留意： FA=C Av；当体积流量恒定时， v=v0 , 因此，FA=C Av0；故 CA0=F A0/v0=（ 5 mol/h）/〔10L/h〕=0.5mol/L ；]解：（ a）在 CSTR 中，组分 A 的摩尔平稳方程为： VFAo FArAV C Aov C A v C Aov0.01C A0v0.99 vC Ao0.9910 L / h0.5mol / L99Lk k k0.05mol/ h.L对 PFR，组分Ａ的摩尔平稳方程为： 摩尔流率与体积流率之间的关系： F AdF ArAdVC Av由于体积流率 v 恒定，故有：dFAdC AvdC AvdV dV dV对零级不行逆反应，反应速率可写为： rA k将 rA 代入方程得到：v dC AdVrA kA整理得： v dC dVk反应器入口的条件：当 V=0 时 CA=C A0Ak CCA V对上式子积分：v dC dVA0 0A0A给出方程： V v 〔C C 〕k将 CA0、CA、v 和 k 的数值代入方程，得：优秀学习资料 欢迎下载V 10L / h 0.05mol / h L〔1 0.01〕 0.5mol / L99L（ b）在 CSTR 中，组分 A 的摩尔平稳方程为： VFAo F ArAV C Aov C Av C Aov0.01C A0 v99 v 9910L / h1 2750 LkCAk 0.01C A0 k0.0001 3600h依据（ a）中 PFR 的求解方法，得出一级不行逆反应的 V 的表达式： Vv ln C A 0k C A将 CA0、CA、v 和 k 的数值代入方程，得到：V 10L / h 0.0001 3600h1 ln10.01127.9L（ c）在 CSTR 中，组分 A 的摩尔平稳方程为： VFAo FArAV CA0 v CAv CA0v0.01CA0v9900 v990010L / h66000LAkC2k 〔0.01CA0 〕kCA03L / mol h0.5mol / L2依据（ a）中 PFR 的求解方法，得出二级不行逆反应的 V 的表达式： Vv 〔 1 1 〕将 CA0、CA、v 和 k 的数值代入方程，得到：k C A C A0V 10L / h 3L / mol h〔 1 10.5 0.01 0.5〕 660L其次章（转化率和反应器尺寸）作业答案：在体积为 2.5 m3 的抱负 BR 中进行液相反应： A B P ， 反应温度维护在 75℃，试验测 定 反 应 速 率方 程为 ：r k C C ， k 2.78 10 3 l / mol .s ， C C4mol/ l ，A A B A 0 B 0F A0 684mol / min求：（1）反应器中 A 的转化率达 80%时所需的时间；（2）上述反应在 PFR 中进行， A 的转化率达 80%时所需反应器体积；（3）上述反应在 CSTR 中进行， A 的转化率达 80%时所需反应器体积；（4）上述反应在两个串联的 PFR 中进行， A 的转化率分别为 50％和 80%时所需反应器体积；优秀学习资料 欢迎下载（5）上述反应在两个串联的 CSTR 中进行， A 的转化率分别为 50％和 80%时所需反应器体积；解：由于 A 和 B 的初始浓度相同，而且反应过程二者的反应量相同，所以在整个反应过程中 CA＝ CB，所以反应速率可表达为2rA kC A（ 1）由 BR 设计方程可得反应所需的时间为：X At0C A0N A 0X AdX ArAVdX A2N A0V2X A dX A0 rAXC A0AX A dX A20 KC A0.83359.7〔 s〕0 KC A0 〔1X A 〕kC A0〔1X A〕2.78 104 〔10.8〕（ 2）由 CSTR 的设计方程可得反应器的体积为：V FA0 X AFA 0 X A〔684 / 60〕 0.8 5125.9〔L〕2 2 3 2rA kCA 0 〔1 X A 〕 2.78 10 4 4 〔1 0.8〕（ 3）由 PFR 的设计方程可得反应器的体积为：X A dX AFA0X A dX AFA 0 X A684 / 60 0.80V FA0r KC 2 0 〔1 X 〕2 KC 2 〔1 X 〕 2.78 10 34 4 〔1 0.8〕1025.2〔 L 〕A A0 A A0 A（ 4）由 PFR 的设计方程可得当转化率为 50％时反应器的体积为：V F X A dX AF A00.5dX AF A00.5 684 / 60 0.5 256.3〔 L 〕A 0 0r KC 2 0 〔1 X 〕2 KC 2〔1 0.5〕 2.78 10 34 4 〔1 0.5〕A A 0 A A0当转化率由 50％到 80％时所需反应器的体积为：V F 0.8 dX AFA00.8dX AFA 00.8FA00.5 684 / 60〔 0.8 0.5〕 768.9〔L 〕A A 0A A0A 0A0 0.5r KC 20.5 〔1X 〕2KC 2〔1 0.8〕KC 2〔1 0.5〕 2.78 10 34 4 〔1 0.8〕 〔1 0.5〕（ 5）由 CSTR 的设计方程可得当转化率为 50％时反应器的体积为：V FA0 X AFA 0 X A〔684 / 60〕 0.5 512.6〔 L〕2 2 3 2rA kC A 0 〔1 X A 〕 2.78 10 4 4 〔1 0.5〕当转化率由 50％到 80％时所需反应器的体积为：V FA0 〔 X A2X A1 〕F A 0 〔 X A 2X A1 〕 〔0.684 1000 / 60〕 〔0.8 0.5〕 1922〔 L 〕2 2 3 2rA kC A 0 〔1 X A2 〕 2.78 10 4 4 〔1 0.8〕优秀学习资料 欢迎下载第三章（速度定律和化学计量方程）作业答案：P3-12A（1）将H 2 作为运算的基准，建立等压等温流淌系统中等摩尔N2 和 H 2 进料时下列反应的完整的化学计量表；1 3H NHN 2 2 32 2（2）假如入口总压为 16.4atm，入口温度为 1727℃，运算H 2 的转化率为 60%时氨和氢气的浓度；（3）假如将N 2 作为运算的基准，N2 的转化率能达到 60%吗？解：（1）以 H 作为运算基准，化学反应式整理为： H 1 N2 NH2化学计量表为：2 2 33 3组分 符号 初始量 变化量 剩余量H 2 AF A0FA0 XF A0 〔1 X 〕N 2 BFB01 F X3 A0FA 0〔11 X 〕3NH 3 C 02 F XA032 F XA 03T F 2 FF 2 F2 F XT 0 A0T A03 A 0（ 2）由抱负气体定律可得入口处 A 的浓度为：C A 0yA 0P RT0.5 16.4atm0.082〔 L atm / mol K 〕 〔1727 273〕K0.05〔 mol / L〕对于反应 H 1 N 2 NH ， 21 1 22 2 33 33 3 3入口处： FA0 ＝ FB0 ，就 yA0 ＝0.5，所以由于压力和温度保持不变，1y A03C C C 1 XC 1 X0.051 0.60.025〔mol / L〕H 2 A A0 1 X1 1 X 1 1 0.63 3A0CA02 X 0 2 X 2 0.6C C C3 C 3 0.05 30.025〔mol / L〕NH 3C A0 1 X1 1 X 1 1 0.63 3（ 3）以N 2 作为运算基准，化学反应式整理为：N 2 3H 22 NH 3优秀学习资料 欢迎下载 2 3 1 2 ， yA0 ＝0.5，所以y A0 1C C 1 XC 1 X0.051 0.60.05〔mol / L〕N 2 A0 1 XA01 X 1 0.6C C B 3XC 1 3X0.051 3 0.60.1〔mol / L〕H 2 A0 1 XA01 X 1 0.62C H 不能小于 0，所以以N 2 作为运算基准，N 2 的转化率不能达到 60%；第四章（等温反应器设计运算）作业答案：P4-12B 在一个等温管式（活塞流）反应器中，发生不行逆气相基元反应 2 A B ；反应物 A 和稀释剂 C 以等摩尔比加入，并且 A 的转化率为 80 %；假如 A 的摩尔进料流率削减一半， 假设 C 的进料流率保持不变， 那么 A 的转化率为多少？假设气体的抱负性和反应器的温度保持不变；解： 对于不行逆气相基元反应 2A。