反应工程第五章习题答案
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化学反应工程习题（第五章）
5.1乙炔与氯化氢在HgCl 2-活性炭催化剂上合成氯乙烯的反应
2223C H HCl C H Cl +↔ ()A ()B ()C
其动力学方程式可有如下种种形式：
(1) 2
(/)/(1)A B C A A B B C C r p p p K K p K p K p κ=-+++ (2) /(1)(1)A B A B B B C C A A r K K p p K p K p K p κ=+++ (3) /(1)A A B A A B B r K p p K p K p κ=++
(4) /(1)B A B B B C C r K p p K p K p κ=++
试说明各式所代表的反应机理和控制步骤。
解：（1） A A σσ+↔
B B σσ+↔
A B C σσσσ+↔+ （控制步骤） C C σσ↔+
（2） 11A A σσ+↔
22
122111
B B A B
C C C σσσσσσσσ+↔+→+↔+（控制步骤） （3） A A σσ+↔
B B σσ+↔
A B C σσ+→+ （控制步骤）
（4） B B σσ+↔
A B C σσ+→ （控制步骤） C C σσ↔+
5.2 在Pd-Al 2O 3催化剂上用乙烯合成醋酸乙烯的反应为 243222321C H C H C O O H O C H C O O C H H O 2
++
↔+
实验测得的初速率数据如下[功刀等，化工志，71，2007（1968）.] 115℃, AcOH 200p mmHg =，2
92O p m m H g =。
24()C H p m m H g
70 100 195 247 315 465
5
010(/)
r m ol hr g ⨯⋅催化剂
3.9
4.4 6.0 6.6 7.25
5.4
注：1mmHg=133.322Pa
如反应机理设想为
2424242422423223232222O ()O O +A cO H A cO H C H C H A cO H C H H C H O A c O O H C H O A c O C H O A c H C H O A c C H O A c H H σσσσ
σσ
σσ
σσσσσσσσ
+↔+↔+↔++↔+→+↔+↔控制步骤
试写出反应速率并检验上述部分数据能与之符合否。 解： 243222321C H C H C O O H O C H C O O C H H O 2
++
↔+
（A ） （B ） （C ） （E ） （F ） A A A V
K P θθ=B B B V K P θθ
=C V
θ=
1D s A B A B V k K K P P θθ= E E E V
K P θθ= F F F V K P θθ=
2D C 102
'
'
2
2323()
()
V s A
A
A A r k K P P r K K P K K P θθθ=
==
==
=
++='
'
23A
K K P +
24()C H p m m H g
70 100 195 247 315 465
5
010(/)r m ol hr g ⨯⋅催化剂
3.9
4.4 6.0 6.6 7.25
5.4
3
10
-
1.34
1.51 1.80 1.93
2.08 2.93
A P 作图，基本上为一直线。
∴上述数据与反应速度式基本符合。 5.3
某反应A R S −−
→+，其动力学方程式为 (/)/(1)A A A R S A A R R r kK p p p K K p K p -=-++
试导出平推流式的等温积分反应管中转化率X A 与W/F AO 的关系式。 解：设总压不变且0000(0)A R S p p p p p ==== 2111
A δ-=
=
000(1)(1)(1)1(1)
(1)
A A A A A A A A A A
A A p x x x p p p y x x x δ---=
=
=
+++
同理： 1A R s A
x p p p x ==
+
将各p 值代人题中给出的动力学方程式，并简化得：
2
2
2
(1)/()A r a x bx cx d -=-++
式中： 2
1p a k
=+
1(
)/R A A
b K K k K p
=+- 2(
)/R A c K kK p
=+ 1(
)/A A d K kK p
=+ A x x =
并设A r -是以单位床层体积为基准的，反应管中堆积密度为B p （不应存在密度项）。
22
2
2
2
2
2
0111f f f x x x A B
W x
x d b dx c dx d dx F a x
a x
a x
ρ=++---⎰
⎰⎰