《化学反应工程第二版课后习题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学反应工程第二版课后习题（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章习题1化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系?2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?3 若将反应速率写成-r=dCA，有什么条件？Adt4 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？5现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系。(1) A+2BYA+3D(2) A+2BYB+3DC+DE(3) 2A+2BCA+C_D6气相基元反应A+2B-2P在30C和常压下的反应速率常数k=2.65Xc104m6kmol-2s
2、-1。现以气相分压来表示速率方程，即(-二气卩疋,求kp=?(假定气体为理想气体)7 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。8 反应A(g)+B(l)fC(1)气相反应物A被B的水溶液吸收，吸收后A与B生成C。反应动力学方程为：rA=kcAcB。由于反应物B在水中的浓度远大AAB于A,在反应过程中可视为不变，而反应物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。试求此反应器中液相体积为5m3时C的生成量。已知k=1m3kmol-1hr-1，c=3kmolm-3，c=0.02kmolm-3,B0A饱和
3、虬,4试推导在恒dtV水溶液流量为10m3hr-1。9反应2H+2NOTN+2HO，在恒容下用等摩尔H2,NO进行实验，测2得以下数据22总压/MPa0.02720.03260.03810.04350.0543半衰期/s26518613510467求此反应的级数。10考虑反应AT3P，其动力学方程为-rA容下以总压表示的动力学方程。11A和B在水溶液中进行反应，在25C下测得下列数据，试确定该反应反应级数和反应速度常数。时间/s116.8319.8490.2913.81188c/kmoLm-3AcB/kmoLm-399.090.683.070.665.342.456.648.240.628.2
4、22.9012丁烷在700C，总压为0.3MPa的条件下热分解反应：CHf2CH+H410242(A)(R)(S)起始时丁烷为116kg，当转化率为50%时-dPA，0.24MPa-s-1，求此时dtdpdndyR，A。dtdtdt13某二级液相不可逆反应在初始浓度为5kmolm-3时，反应到某一浓度需要285s，初始浓度为1kmoLm-3时，反应到同一浓度需要283s，那么，从初始浓度为5kmolm3反应到1kmolm3需要多长时间？14在间歇搅拌槽式反应器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为：CHCOOH,CHOHisoCHCOOCH,HO3a)4b9)一r)49s)2反应物配比为：A(
5、mol):B(mol)=l:4.97，反应在100C下进行。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(忽略分离损失)，计算反应器体积。混合物密度为750kgm-3,反应器装填系数为0.75。15反应(CH3CO)2O+H2Of2CH3COOH在间歇反应器中15C下进行。已知一次加入反应物料50kg,其中(CH3CO)2O的浓度为216molm-3,物料密度为1050kgm-3。反应为拟一级反应，速率常数为k=5.708X107exp(-E/R7)min-1,E=49.82kJmol-1。求x=0.8时，在等温操作下的反应时间。A16在10
6、0C下，纯A在恒容间歇反应器中发生下列气相反应：2AR+SA组分分压与时间关系见下表：t/sec020406080100120140160pA/MPa0.10.0960.0800.0560.0320.0180.0080.0040.002试求在100C,0.1MPa下，进口物流中包含20%惰性物，A组份流量为100molhr-1，达到95%转化率所需的平推流反应器的体积。17间歇操作的液相反应AR,反应速率测定结果列于下表。欲使反应物浓度由c=1.3kmolm-3降到0.3kmolm-3需多少时间？c./kmolm30.10.20.30.40.50.60.70.81.01.32.0A(r”)/k
7、molm-3min-10.10.30.50.60.50.250.100.060.050.0450.04218 一气相分解反应在常压间歇反应器中进行，在400K和500K温度下，其反应速率均可表达为-rA=23pA2molm-3s-1,式中pA的单位为kPa。求该反应的活化能。19 有如下化学反应CH+CH+H=CH+CH4222244(I)(A)(B)(P)(I)在反应前各组分的摩尔数分别为nI0=1mol；nA0=2mol；nB0=3mol；nP0=0，I0A0B0P0求化学膨胀率(用两种方法)。#化学反应工程第二版习题20在555K及0.3MPa下，在平推流管式反应器中进行气相反应AP,已
8、知进料中含A30%(摩尔分数)，其余为惰性物料，加料流量为6.3mols-i,动力学方程式为-rA=0.27cAmolm-3s-i为了达到95%转化率，试求：AA(1) 所需空速为多少?(2) 反应器容积大小?21液相一级不可逆分解反应A-B+C于常温下在一个2m3全混流反应器(CSTR,MFR,连续搅拌槽式反应器)中等温进行。进口反应物浓度为1kmolm3，体积流量为1m3hr-i，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止反应器进料。半小时后故障排除，生产恢复。试计算生产恢复时反应器内物料的转化率为多少？22 第17题中的反应，(1)当c=1.2kmolm-
9、3,进料速率1kmolA.hr-1，转化率A0为75%；(2)c=1.3kmolm-3,进料速率2kmolAhr-1,出口为0.3kmolm-3；A0(3) c=2.4kmolm-3，出口仍然为0.3kmolm-3,进料速率为1kmolAhr-1。A0计算三种情况下，用全混流反应器的体积各为多少?23 反应A+BR+S，已知V=0.001m3,物料进料速率V=0.5X10-3m3min-1,R0c=c=5molm3,动力学方程式为一r=kcc，其中k=100m3kmol-1min-1。A0B0AAB求：(1)反应在平推流反应器中进行时出口转化率为多少？(2)欲用全混流反应器得到相同的出口转化率
10、,反应器体积应多大?(3)若全混流反应器体积VR=0.001m3，可达到的转化率为多少？R已知k=1m3kmol-1hr-1,c=3kmolm-3,c=0.02kmolm-3,水溶液流量为B0A饱和10m3hr-1。24 在全混流反应器中进行如下等温液相反应：2A-B+Cr=kc2A+B-2Dr=2kccD2ABA的初始浓度为2.5kmolm3,A和C的出口浓度分别为0.45和0.75kmolm-3。假设进口物流中不含B、C、D,反应时间为1250sec,求:1. 出口物流中B和D的浓度；2. k和k。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?2. 为什么可逆吸热反应宜
11、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?3. 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150C,活化能为84kJmol-i,如改用全混流反应器，其所需体积设为V，m则V/V应有何关系?当转化率为0.6时，如果使V=V,反应温度应如何mpmp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？4. 在体积VR=0.12m3的全混流反应器中，进行反应AB一&宀RS，式k2中k=7m3kmol-1min-1，k2=3m3kmol-1min-1，两种物料以等体积加入反应器中，一种含
12、2.8kmolAm-3，另一种含1.6kmolAm-3。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. 可逆一级液相反应AP，已知c0.5kmol-m-3,c0；当此反，A0P0应在间歇反应器中进行，经过8min后，A的转化率为33.3%，而平衡转化率是66.7%，求此反应的动力学方程式。6. 平行液相反应APr=1PARr=2cRAASr=c2SA已知c=2kmolm-3，c=0.2kmolm-3,求下列反应器中，c最大为多少？A0AfP(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串联，c=1kmoLm-3。A17. 自催化反应A+P2P的速率方程
13、为：-r=kcc,k=lm3kmol-1min-1,原料AAP组成为含A13%,含P1%(摩尔百分数)，且cA0+cp0=lkmolm3,出口流A0P0中cp=0.9kmoLm-3，计算采用下列各种反应器时的空间时间(t=Vr/V0)。PR0平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)平推流与全混流反应器的最佳组合；(4)全混流反应器与一分离器的最佳组合。8. 在两个串联的全混流反应器中进行一级反应,进出口条件一定时,试证明当反应器大小相同时,两个反应器的总容积最小。9. 半衰期为20小时的放射性流体以0.1m3hr-i的流量通过两个串联的40m3全混流反应器后,其放射性衰减了多少？10. A进行
14、平行分解反应，其速率式为/RrR=1kmolmn-1AfSr=2ckmoLm-3min-1SA、TrT=Cakmolm-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A0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。R11. 在0C时纯气相组分A在一恒容间歇反应器依以下计量方程反应：Af2.5P，实验测得如下数据：时间/s02468101214spA/MPa0.10.080.06250.0510.0420.0360.0320.0280.020求此反应的动力学方程式。12.气相反应A+B=R的动力学方程为(-rA)=k(pApB-Pr/*),式中(2620k=3.5x108expmol-m3s1Pa2IT丿(3560K=7.0x10-12expPa-1PIT丿请确定最佳反应温度与转化率之间的关系。13.某液相一级不可逆反应在体积为VR的全混釜中进行，如果将出口物料的R一半进行循环，新鲜物料相应也减少一半，产品物料的转化率和产物生成速率有什么变化？14. 有一自催化反应AR,动力学方程为-r=0.001cckmoLm-3s-i。要求AAR反应在4个0.1m3的全混流反应器中进行,反应物初始浓度c=10kmolm-3,c=0,处理量为5.4m3hr-1。如何排列这4个反应器(串A0R
