化学反应工程第二版课后答案

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(建筑工程管理)化学反应工程(郭锴)第二版习题解答

（建筑工程管理）化学反应工程(郭锴)第二版习题解答

第壹章习题

1化学反应式和化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数和化学计量方程中的计量系数有何关系?

答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数和化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。

2何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能和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和反应级数含义是什么? 答：如果反应物严格按照化学反应式壹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。壹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度。

3若将反应速率写成，有什么条件?

答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。

4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：在间歇反应器中能够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，和反应器大小和投料量无关。

5现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率和浓度之间关系。

(1)A+2B↔CA+C↔D(2)A+2B↔CB+C↔D

C+D→E (3)2A+2B↔CA+C↔D

解.(1)

(2)(2)

(3)(3)

6气相基元反应A+2B→2P 在30℃和常压下的反应速率常数k c=2.65× 104m6kmol-2s-1。现以气相分压来表示速率方程，即(↔r A)=k P p A p B2，求k P=?（假定气体为理想气体）

化学反应工程第二版课后答案第七章

7.多相催化反应器的设计与分析

7.1 若气体通过固定床的线速度按空床计算为0.2m/s,则真正的线速度为多少?已知所填充的固体颗粒的堆密度为1.2g/cm 3,颗粒密度为1.8 g/cm 3

解:

1.2110.33331.8

0.20.6/0.3333=-

=-==

==空床

真正b p u u m s ρερε

7.2 为了测定形状不规则的合成氨用铁催化剂的形状系数,将其填充在内径为98mm 的容器中,填充高度为1m,然后边续地以流量为1m 3/h 的空气通过床层,相应测得床层的压力降为101.3Pa,实验操作温度为298K,试计算该催化剂颗粒的形状系数.已知催化剂颗粒的等体积相当直径为4mm,堆密度为1.45g/cm 3,颗粒密度为2.6 g/cm 3.

解:

()23

55302

101.3101.3/,1, 1.185/1.8710 1.8710/,4101

0.03685/36000.785(0.098)

1.45110.4423

2.60

1---==⋅===⨯⋅=⨯⋅=⨯=

=⨯=-

=-=-2r 0L u 由(7.1)式p=f

v b p p p Pa kg m s Lr m kg m Pa s kg m s d m

u m s d ρμρερρεε∆∆

根据(6.4)式可推导出ψa=dp/dv,式中dp 为等比外表面积相当直径,dv 为等体积相当直径.

()

0331(1)1150(1)

(7.2) 1.75150 1.75(2)Re 101.3(410)(0.4423)/1 1.185(0.03685)-- ∴ = -- =

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(1

1d 1

)(d PFR )exp()(A A A

p m A A A p m A 0A A

A0m A A00

A A A00

A A A0

A 0A A A

x x x RT E RT E x x k k x V V x k c x F V x k

c x x k

c r x F V c RT

E k kc r x x ----=---=

--=-=-=-==-⎰

⎰

)

1ln()1()1ln()1( IF A A A A A P m m

第二版化学反应工程课后习题答案

第一章习题

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?

答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。

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?

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度。 3

若将反应速率写成t

c r

d d A

A -

=-，有什么条件? 答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。

4 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。

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+2B ↔C A+C ↔ D (2)A+2B ↔C B+C ↔D C+D →E

(3)2A+2B ↔C

A+C ↔D 解

(1)

4C A 3D D 4C A 3C 22

A 1C C

22B A 1B D 4C A 3C 22

反应工程--第二版--李绍芬课后答案

3 3 0.45 (4)kc ( RT )n k w ( 8.31 10 700 ） 0.0535 0.333( m )0.45 ( kmol ) P 0.1 kmol kg .h
2.4 在等温下进行液相反应 A+B→C+D，在该条件下的反应速率方程为：
1.5 0.5 rA 0.8C A C B mol / l min
FCO,0 FCO 26.82 4.435 16.18% FCO,0 138.4
产物粗甲醇所溶解的 CO2、CO、H2、CH4 和 N2 总量 D 为
D
(9.82 9.38 1.76 2.14 5.38)B 0.02848Bkmol / h 1000
粗甲醇中甲醇的量为 (B-D)X 甲/Mm=(785.2-0.02848B) ×0.8915/32=21.25 kmol/h 所以，甲醇的全程收率为 Y 总=21.25/26.82=79.24% 甲醇的单程收率为 Y 单=21.25/138.4=15.36%
由（2.6）式可知
rA
d (1 X A ) dC A dX A C A0 C A0 dt dt dt
代入速率方程式
C A0
dX A 2 2 0.8C A 0 (1 X A ) dt
化简整理得
dX A 0.8C A 0dt (1 X A )

反应工程课后答案第二版

1 绪论

1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：

3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+ 32222CH OH 3O 2CO 4H O +→+

进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。试计算

（1）反应的选择性；

（2）反应器出口气体的组成。

解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为：

0.629Y S 0.961196.11%

X 0.720====

（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），当进入反应器的总原料量为100mol 时，则反应器的进料组成为

2由甲醇的转化率达72%2y x +=72%; 4

.27x

=69.2% 解得x=18.96; y=0.77 所以，反应器出口气体组成为： CH 3OH:

%1002

21004.27⨯+

+--y x y

x =6.983%

空气：

%1002

210023279.54⨯+

+--

y x y x =40.19% 水： %10022100281.17⨯+

+++y x y x =34.87%

HCHO: %10022100⨯+

+y x x

=17.26%

CO 2: %1002

2100⨯+

+y x y

=0.6983%

1.2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下：

23CO 2H CH OH +⇔

23222CO 4H (CH )O H O +⇔+

242CO 3H CH H O +⇔+

24924CO 8H C H OH 3H O +⇔+

李绍芬版反应工程第二版完整答案

1 绪论

在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：

进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为%。试计算

（1）（1）反应的选择性；

（2）（2）反应器出口气体的组成。

解：（1）由（）式得反应的选择性为：

（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：（摩尔比），当

设甲醇的转化率为

A P

醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n

A 、n

和n

分别为：

A =n

(1-X

)= mol

P =n

= mol

C =n

-Y

)= mol

结合上述反应的化学计量式，水（n

W ）、氧气（n

）和氮气（n

）的摩尔数分别为：

W =n

+2n

= mol

O =n

-1/2n

-3/2n

= mol

N =n

= mol

1.1.2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如

下：

由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩

Bkg/h 粗甲醇 100kmol 放空气体

原料气和冷凝分离后的气体组成如下：（mol ）

组分原料气冷凝分离后的气体 CO H 2 CO 2 CH 4 N 2

粗甲醇的组成为CH 3OH %,(CH 3)2O %,C 3H 9OH %,H 2O %,均为重量百分率。在操作压力及温度下，其余组分均为不凝组分，但在冷凝冷却过程中可部分溶解于粗甲醇中，对1kg 粗甲醇而言，其溶解量为CO 2 ,CO ,H 2 ,CH 4 ,。若循环气与原料气之比为（摩尔比），试计算：

反应工程第二版完整答案(可编辑)

反应工程第二版完整答案（可编辑）反应工程第二版完整答案

1 绪论

11在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应

进入反应器的原料气中甲醇空气水蒸气 2413摩尔比反应后甲醇的转化率达72甲醛的收率为692试计算

1 反应的选择性

2 反应器出口气体的组成

解1由17式得反应的选择性为

2进入反应器的原料气中甲醇空气水蒸气 2413摩尔比当进入反应器的总原料量为100mol时则反应器的进料组成为

组分摩尔分率yi0 摩尔数ni0 mol CH3OH 22413 02740

2740 空气 42413 05479 5479 水132****1781

1781 总计 1000 1000 设甲醇的转化率为XA甲醛的收率为YP根据13和15式可得反应器出口甲醇甲醛和二氧化碳的摩尔数nAnP和nc分别为

nA nA0 1-XA 7672 mol

nP nA0YP 1896 mol

nC nA0 XA-YP 07672 mol

结合上述反应的化学计量式水nW氧气nO和氮气nN的摩尔数分别为

nW nW0nP2nC 3830 mol

nO nO0-12nP-32nC 08788 mol

nN nN0 4328 mol

所以反应器出口气体组成为

组分摩尔数mol 摩尔分率 CH3OH 7672 6983 HCHO

1896 1726 H2O 383 3487 CO2 07672 06983

O2 08788 07999 N2 4328 3939

1 2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇其主副反

应如下

由于化学平衡的限制反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲

化学反应工程原理第二版课后练习题含答案

化学反应工程原理第二版课后练习题含答案第一章：化学反应及其动力学

1.1 选择题

1.在一个二级反应中，反应物消耗的速率是：

A. 指数级

B. 线性级

C. 平方级

D. 无法确定

答案：A

2.在实验室里，观察到以下两个过程：

I、反应物浓度显著降低时，反应速率也随之降低；

II、加热环境下反应速率明显提高。

从以上两个过程可以推断：

A. 反应是随机过程，和反应物数量无关

B. 反应是由反应物占据的活性中心引发，活性中心数量随反应物浓度升高而增多

C. 反应是由温度升高引起反应物动能升高而加快反应速率

D. 反应是由催化剂引发的，加热可提高催化剂效率

答案：C

1.2 填空题

1.在单级分步反应中，反应速率方程为 r=kC_A^m C_B^n ，其中，

m+n=……

答案：2

2.在第一级反应中，半衰期的定义为反应物浓度减少到初值的……

答案：一半

1.3 计算题

1.在气相反应 A+B=C 中，当初浓度均为 2mol/L 时，反应速率为

0.1mol/L*s，求 5s 后反应物含量（假设反应一级）。

答案：

k = r/C_A = r/2 = 0.1/2 = 0.05

kt = 0.05 5 = 0.25

C_A = C_A0 * e^{-kt} = 2 * e^{-0.25} = 1.22mol/L

C_B = C_B0 * e^{-kt} = 2 * e^{-0.25} = 1.22mol/L

C_C = C_C0 + (C_A0-C_A) = 2 + (2-1.22) = 2.78mol/L

2.在二级反应A+B→C 中，初时只有 A，它以 0.1mol/L的浓度存在；

化学反应工程课后习题答案

化学反应工程是化学工程学科中的重要分支之一，它研究的是化学反应在工业

生产中的应用。通过对反应过程的分析和优化，可以提高反应的产率、选择性

和经济性。在学习化学反应工程的过程中，我们经常会遇到一些习题，下面我

将为大家提供一些常见习题的解答。

1. 习题一：对于一个一级反应A→B，初始浓度为C0的A，经过一段时间t后，浓度为Ct。求该反应的速率常数k。

解答：根据一级反应的速率方程，可以得到d[A]/dt = -k[A]，其中d[A]/dt表示

A的浓度随时间的变化率。根据题意，我们可以得到d[A]/dt = (Ct - C0)/t。将

这两个式子相等，可以得到(Ct - C0)/t = -k[A]。由于初始浓度为C0的A，所以[A] = C0。将这个值代入上式，可以得到(Ct - C0)/t = -kC0。整理一下，就可以

得到k = (C0 - Ct)/C0t。

2. 习题二：对于一个二级反应A + B→C，初始浓度分别为C0的A和C1的B，经过一段时间t后，浓度分别为Ct的A和Ct+1的B。求该反应的速率常数k。解答：根据二级反应的速率方程，可以得到d[A]/dt = -k[A][B]，d[B]/dt = -

k[A][B]。根据题意，我们可以得到d[A]/dt = (Ct - C0)/t，d[B]/dt = (Ct+1 - C1)/t。将这两个式子相等，可以得到(Ct - C0)/t = (Ct+1 - C1)/t = -k[A][B]。由于初始

化学反应工程原理(华东理工大学版)第二版第五章答案

5-1

解：因为是一级反应，对于PTF 反应器有：

()1

ln 1A k x τ=-解得k τ=2.30

对于CSTR 反应器有：()1A

A x k x τ=-

解得：A x =0.7

5-2

解：依题意得：()0121A A A x c k x τ=-

解得01A c k τ=2

当其它条件不变，而体积是原来的六倍时，02A c k τ=601A c k τ=12 通过()0221A A A x c k x τ=-=12

解得A x =0.75

5-3

解：对管式反应器：()

11ln 0.9161A k x τ==- 对CSTR 反应器有：()2 2.3331A A x k x τ=

=- 根据阿累尼乌斯公式：

383.610/42310R k k e

-⨯= ； 3283.610/20T R k k e -⨯= 32383.610/02

83.610/42310 2.55T R R

k e k k k e -⨯-⨯== T 2=440K

5-4

解：

5-5

解：假设反应为n 级，则：

5000

10.10.92

0.15000

10.250.75150.25n n A n n A kc k kc k -==-==

解得n=2，所以有：

/286200.10.00036E R k e

-= /357200.10.00225E R

k e -= 解得E=21.87kJ

5-6

解：

每天的醋酸丁酯的物质的量为2400/116=20.69kmol

每小时醋酸丁酯的物质的量为20.69/（24×60）=0.0144 kmol/min 所以每小时醋酸的物质的量流量为0.0144×2=0.0288 kmol/min 丁醇每小时物质的量流量为0.0288×4.97=0.143kmol/min v 0为（0.0288×60+0.143×74）÷0.75=16.41L/min

化学反应工程第二版习题解答

第一章习题 (1)

第二章习题 (15)

第三章习题 (32)

第四章习题 (39)

第五章习题 (52)

第六章习题 (57)

第七章习题 (65)

第八章习题 (72)

第一章习题

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?

答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。

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?

若将反应速率写成t

c r

d d A

A -

=-，有什么条件? 答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。

4 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。

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+2B ↔C A+C ↔ D (2)A+2B ↔C B+C ↔D C+D→E

化学反应工程(郭锴)第二版习题解答

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?

答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。 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?

若将反应速率写成t

c r

d d A A

=-，有什么条件?

答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。 4

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。 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+2B ↔CA+C ↔ D (2)A+2B ↔CB+C ↔D C+D→E (3)2A+2B ↔CA+C ↔D

解.(1)

4C A 3D D 4C A 3C 22

A 1C C

22B A 1B D

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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?

答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。 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?

若将反应速率写成t

c r

d d A A

=-，有什么条件?

答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。 4

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。 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+2B ↔C A+C ↔ D (2)A+2B ↔C B+C ↔D C+D→E (3)2A+2B ↔CA+C ↔D

解.(1)

4C A 3D D 4C A 3C 22

A 1C C

22B A 1B D

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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?

答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。 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?

若将反应速率写成t

c r

d d A A

=-，有什么条件?

答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。 4

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。 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+2B ↔C A+C ↔ D (2)A+2B ↔C B+C ↔D C+D→E (3)2A+2B ↔CA+C ↔D

解.(1)

4C A 3D D 4C A 3C 22

A 1C C

22B A 1B D

化学反应工程第二版课后答案

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化学反应工程第二版课后答案第七章

化学反应工程二_三章答案

第二版化学反应工程课后习题答案

反应工程--第二版--李绍芬课后答案

反应工程 课后答案 第二版

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化学反应工程原理第二版课后练习题含答案

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化学反应工程原理(华东理工大学版)第二版第五章答案

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反应工程课后答案第二版