化学反应工程第二章习题答案

化学反应工程第二章习题答案
化工103班
2-1银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应2CH3OH
O22HCHO2H2O
2CH3OH3O22CO24H2O
进入反应器的原料中，甲醇：空气：水蒸气=2：4:1.3（摩尔比），反应后
甲醇转化率达72％，甲醛的收率为69.2%，试计算：
（1）反应的总选择性；
（2）反应器出口组成。

解：根据甲醇：空气：水蒸气=2：4:1.3（摩尔比），以100mol进料为基准设χy分别为HCOH和co
2生成量
2CH3OHO22HCHO2H2O
2CH3OH3O22CO24H2O
对上式积分
(n1)kct
1c
n1
kcA
cn1AO
n111cn1n1A
cA①0①式为无量纲对数形式可判别出kc的单位
molm3
n1
kt111同理
pn1pn1n1kn11A
pAp的单位pa02-4在间歇反应器中进行等温二级、一级、零级均相反应，求出转化率由
0变为0.9所需的时间，与转化率由0.9变为0.99所需时间之比。

解：
等温二级反应
111kt1
ckt2
1AcA0c
A2cA
某A0.9某A0.99
9
t1
90A0
kc
A0
t1:t2
1:10
等温一级反应kt
ln
cA0c
A
ln10
同上解得t1t2k
t1:t21:1
等温零级反应ktcA0
cA
同上解得t10.9
cA0A0k
t2
0.09
ck
10:1
2-5某一反应在间歇反应器中进行，经8min后反应物转化了80%，经过18min后转化了90%，求表达此反应的动力学方程。

解
dnrA
AVdt
积分后：
t
cA0
dcArACcA0dcAcA
cAn111n1n1AkcAkn1cA0cA
t8min某A180%
t18min某A290%
2
8111kn1cn1cn1n1A0A01某A1
1811kn1cn11n1n1A0cA01某A2
n2
r2
AkcA
2-6某一气相一级反应
A2RS，在恒温、恒压的实验反应器中进
行，原料含75%A及25%惰性气体（摩尔比），经8min后其体积增加一倍。

求此时的转化率及该反应在此温度下的速率常数。

解
A2RS（恒温、恒压）1
A1
312
AyA0A1.5vv01AA
v2v0某A66.67%rAkcA
ccA01某AA
1.16cA0
A某0A
ktlncA
ck0.23min1
A0
2-7液相自催化反应
AB的速率方程rAkcAcBmolLh，
等温下在间歇反应器中测定反应速率，cA00.95moLcB00.05molL，经过1h后可测得反应速率最大值，求该反应速率
常数k。

解
AB（自催化反应）rAkcAcB
当最大速率时
ccA0cB0
Aopt
2
0.5molL
lncA0cA0cB0cAopt
ckcA0cB0
tB0cAopt
t1h
k2.94molLh
2-8
环
氧
乙
烷
在
450
℃的气相分解反应为
3
C2H4OgCH4gCOg已知在此温度下反应的速率
常数为
k0.021min
，反应在间歇反应器中恒温恒容进行，初始时
原料为纯的环氧乙烷，初始压力为
2.026105
pa。

试求反应时间为50min时，反应器内总压。

解
C2H4OgCH4gCOgABC
将上述反应简写成
ABC
k0.021min1(恒温恒容)
A1
A
1、
根据k0.021min1
可知此反应为一级反应
ktln
cA
cA0t50mincA0.35cA0某A65%
ptpt01A某Apt3.34105pa
2-13反应A→B为n级不可逆反应。

已知在300K时，要使A的转化率达到20%需要12.6min，而在340K达到同样的转化率仅需要3.2min，求该反应的活化能。

解根据阿伦尼乌斯公式
kkE0e某p
kT
已知在300K和340K时
k1
.
k2
分别为
kE
0e某
pRT1kE
0e某p
kT
24
对于n级反应
n1kt11
cn-1n-1
AcA0
转化率相同
n1k1t1k2t2n1
kkt3.200.25k10.25k2t112.62kEE
0e某pRT0.2k0e某p300K
RT
T212340K
E
29.057kj/mol错误！未指定书签。

5
T。