化学反应工程纸质作业答案
《化学反应工程》(第四版)课后习题答案详解
VR 1 V02 k 1 k 1 k1 k 2 1 2 2 2
V02 k1 k2 k1 / k2 1 2 1 1 V01 2k1 k2 2k1 / k2 1 4 1 3
1 V02 V01 3
加料速率减小到原来的1/3倍，可使转化 率达到0.5。
CA0 CB0 0.02mol/ L
2 rA kCACB 5.6CA
根据：t
x Af kCA0 (1 x Af )
3 3
当VR 1m 和2 时： (反应时间与反应体积无关） 0.95 t 169.64(min) 5.6 0.02(1 0.95)
习题3-3解答
3
（3）两个CSTR串联
VR C A0 x A1 C A0 ( x A2 x A1 ) 根据 V0 rA1 rA2
m 1 m2
C A0 x A1 C A0 ( x A2 x A1 ) kCA0 (1 x A1 )C A0 x A1 kCA0 (1 x A2 )C A0 x A2 1 ( x A2 x A1 ) ; (1 x A1 ) (1 x A2 ) x A2
x A2 0.98 x A1 0.85
VR1 1 1 V0 kCA0 (1 x A1 ) 0.01 2 (1 0.85)
VR1 333.33V0 333.33 0.002 0.67(m )
3
VR 2VR1 2 0.67 1.34(m )
（2）单个CSTR
VR C A0 x Af 根据 V0 rA
C A0 x Af VR V0 kCA0 (1 x Af )[C A0 C A0 (1 x Af )] 1 2500( s) 0.01 2 (1 0.98)
作业课后答案化学反应工程第四
解：由题意知，此为二级反应
dN A dW
kw
f (c); dN A dS
kS
f (c); dN A dVC
kVC
f (c)
又dS SgdW ; PdVC dW 所以kw kS Sg ;kvc kw P
所以，rA 7.696 105 P PA2
7.696 105 P (106 RT )2 (106 CA )2 mol / (cm3 s)
k p1 C4H8
k2
p C4
H6
p H2
1 b p b p C4H8 C4H8
C4H6 C4H6
第3页/共17页
（2）丁烯反应级数判断
＝
b p C4H8 C4H8
1＋b p ＋b p C4H8
C4H8 C4H8
C4H6 C4H6
1
由题设知反应属于化学反应控制，根据平衡近似假设：
p C4 H8
kVC 0.09s1; Deff 7.04 104 cm2 / s
对于不同形状的催化剂颗粒，西勒模数均可表示为:
Vp p Sgks Vp kVC
Sp
Deff
S p Deff
(2.5 103 )2 (5 103 ) 2 (2.5 103 )2 2 (2.5 103 ) (5 103 )
2-13 乙烯直接水合制乙醇可视为对乙烯的一级不可逆反应， 在300 ℃ 、7.09MPa下，k=0.09s-1,Deff=7.04×10-4cm2/s，采用直 径与高均为5mm的圆柱形催化剂，求内扩散有效因子。
解： 由 已 知 条 件 ：
T 300 273.15K 573.15K; P 7.09MPa;
107 / 2ra = 108
化学反应工程作业答案
化学反应工程作业答案3-2 在等温间歇反应器中进行皂化反应325325CH COOC H NaOH CH CHCOONa C H OH +→+ 该反应对乙酸乙酯和氢氧化钠均为一致，反应开始时乙酸乙酯和氢氧化钠的浓度均为0.02mol/L ，反应速率常数为5.6L/（min ·mol ），要求最终转化率为0.95，试求当反应器体积为31m 、32m 时，所需的反应时间是多少？ 解： A B C D +=+A AB r kC C =⋅⋅ 设A 的转化率为A x ，B 的转化率为B x000A A A A A A n n n x n n --∆== 000B B BB B B n n n x n n --∆== ∵ 00A B n n = ， A B n n ∆=∆ ， ∴ A BC C =t=0Afx AA adx C r ⎰=020Afx AA A dx C k C ⋅⎰=01(1)A Af kC x --01A k C =169.6 min t 与反应体积无关。
∴31m 、所需反应时间均为169.6min3-3 在平推流反应器中进行等温一级反应，出口转化率为0.9，现将该反应移到一个等体积的全混流反应器中进行，且操作条件不变，问出口转化率是多少？ 解：对于平推流反应器： 1ln1Af k x τ=- 0Bv v τ= 对于全混流反应器： ''1Af Afx k x τ=- 0Rv v τ=∴ 1ln1Af x -='1Af Afx x -=2.3 ∴ 'Af x =0.6973-6 已知某均相反应，反应速率2,17.4A A r kC k ml ==/（mol ﹒min ），物料密度恒定为0.75g/ml ，加料流量为7.14L/min ，0A C =7.14mol/L ，反应在等温下进行，试计算下列方案的转化率各为多少？(1) 串联两个体积0.253m 的全混流反应器。
化学反应工程习题解答第五版
化学反应工程习题解答-第五版化学反应工程习题解答-第五版1.问题：对于以下反应方程式，请计算反应的平衡常数Kc值： 2A + 3B ⇌ C解答：反应的平衡常数Kc可以通过计算反应物和生成物的浓度之比得到。
根据方程式，反应物A和B的摩尔比为2：3，生成物C的摩尔比为1。
设反应物A和B的初始浓度分别为[A]0和[B]0，生成物C的初始浓度为[C]0。
在平衡状态下，反应物和生成物的浓度变化量为x，可以得到以下方程式： [A]0 - x = 2x [B]0 - 3x = 3x [C]0 + x = x解方程得到x = [A]0/5 = [B]0/10 = [C]0/11根据Kc定义，Kc = ([C]/[A]^2[B]^3) = (x/[A]0)^2 * (x/[B]0)^3 = ([A]0/5)^2 * ([A]0/10)^3 = [A]0^5/5000因此，反应的平衡常数Kc为[A]0^5/5000。
2.问题：对于以下反应方程式，请计算反应的平衡常数Kp值： 2A + B ⇌ 3C解答：反应的平衡常数Kp可以通过计算反应物和生成物的压力之比得到。
假设反应物A和B的初始压力分别为PA0和PB0，生成物C的初始压力为PC0。
在平衡状态下，反应物和生成物的压力变化量为x，可以得到以下方程式： PA0 - x = 2x PB0 - x = x PC0 + 3x = x解方程得到x = PA0/5 = PB0/3 = PC0/4根据Kp定义，Kp = (PC/PA^2PB) = (x/PA0)^3 * (x/PB0) = (PA0/5)^3 * (PA0/3) = PA0^4/375因此，反应的平衡常数Kp为PA0^4/375。
3.问题：在一定温度下，对于以下反应方程式，请计算反应的平衡常数Kc值： A + B ⇌ C + D已知在反应物和生成物的浓度分别为[A]0、[B]0、[C]0和[D]0的情况下，反应达到平衡时，反应物和生成物的浓度分别为[A]、[B]、[C]和[D]。
化学反应工程纸质作业答案
化学反应工程纸质作业答案第一章（摩尔衡算）作业答案：P1-11A 在一个连续流动的反应器中反应：AB等温进行，计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 （b ） -r A =kC A ， k=0.0001s -1 时 （c ） -r A =kC A 2， k=3 L/mol.h 时消耗99%的组分A （即C A =0.01C A0）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 。
[注意：F A =C A v 。
当体积流量恒定时，v=v 0, 因此，F A =C A v 0。
故C A0=F A0/v 0=（5 mol/h ）/(10L/h)=0.5mol/L 。
] 解：（a ）在CSTR 中，组分A 的摩尔平衡方程为：Ao AAF F V r -=- 00.0110/0.5/0.990.99990.05/.--⨯====⨯=Ao A Ao A Ao C v C v C v C v vC L h mol LV L k k k mol h L对PFR ，组分Ａ的摩尔平衡方程为：A A dFr dV=摩尔流率与体积流率之间的关系：A A F C v = 由于体积流率v 恒定，故有：A A A dF dC v dCv dV dV dV== 对零级不可逆反应，反应速率可写为：A r k -= 将r A 代入方程得到：AA dC vr k dV==- 整理得：A vdC dV k-=反应器入口的条件：当V=0 时 C A =C A0对上式子积分：0AA C VA C v dC dV k -=⎰⎰给出方程：0()A A V C C k=- 将C A0、C A 、v 和k 的数值代入方程，得：10/(10.01)0.5/990.05/=-⨯=⋅L hV mol L L mol h L（b ）在CSTR 中，组分A 的摩尔平衡方程为：Ao AAF F V r -=- 0100.0110/999927500.010.00013600---====⨯=⨯⨯⨯Ao A Ao A A A C v C v C v C v v L hV L kC k C k h根据（a ）中PFR 的求解方法，得出一级不可逆反应的V 的表达式：0lnA Av C V k C = 将C A0、C A 、v 和k 的数值代入方程，得到：110/1ln 127.90.000136000.01-==⨯L h V L h（c ）在CSTR 中，组分A 的摩尔平衡方程为：Ao AAF F V r -=- 00022000.0110/9900990066000(0.01)3/0.5/--====⨯=⨯⋅⨯A A A A A A A C v C v C v C v v L hV L kC k C kC L mol h mol L根据（a ）中PFR 的求解方法，得出二级不可逆反应的V 的表达式：011()A A v V k C C =- 将C A0、C A 、v 和k 的数值代入方程，得到：10/11()6603/0.50.010.5=-=⋅⨯L h V L L mol h第二章（转化率和反应器尺寸）作业答案：在体积为2.5 m 3的理想BR 中进行液相反应：A B P +→，反应温度维持在75℃，实验测定反应速率方程为：A A B r k C C -=，32.7810/.-=⨯k l mol s ，004/==A B C C mol l ，0684/min =A F mol求：（1）反应器中A 的转化率达80%时所需的时间。
化学反应工程习题及答案
题目：全混流连续操作反应器，反应器内温度、浓度处处均匀一致，故所有物料粒子在反应器内的停留时间相同。
正确答案：错题目：相同条件下，分别用下列反应器处理物料，比较反应器有效容积的大小。
①单段全混流反应器（V R1）②四个体积相同的全混流反应器串联（V R2）③两个体积相同的全混流反应器串联（V R3）④平推流反应器（V R4）则（V R4）＞（V R2）＞（V R3）＞（V R1）正确答案：错题目：设备放大，造成微元停留时间分布和返混程度改变，放大时反应结果恶化。
正确答案：对题目：生产能力是相同条件下，单位时间、单位反应器体积所能获得的（产物量），或完成相同生产任务，所需反应器的（体积）。
题目：化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有（釜式）反应器和（管式）反应器。
题目：釜式反应器的基本结构主要包括反应器（壳体）、（搅拌器）、（密封装置）和（换热装置）等。
题目：手孔或人孔的安设是为了检查（内部空间）以及安装和拆卸设备（内部构件）。
题目：釜式反应器中夹套式换热器适用于传热面积（较小），传热介质压力（较低）的情况。
题目：基元反应的级数即为化学反应式的（计量系数），对非基元反应的级数通过（实验）确定。
题目：单一反应利用（转化率）可以确定反应物转化量与产物生成量之间的关系。
题目：间歇反应，只要C ＡＯ相同，无论处理量多少，达一定（转化率）每批所需的（反应时间）相同。
题目：对同一反应在相同条件下，达到相同转化率，全混釜反应器所需有效体积（最大），平推流反应器所需有效体积（最小），多釜串联全混釜所需有效体积（介于其间）。
题目：一级不可逆反应，其反应速率方程为（－r A =kC A a ）,反应时间与转化率的关系为（kt )x 11ln(A =-）。
题目：复合反应动力学为由两个以上（化学反应计量式）或（动力学方程式）表示的化学反应过程。
题目：间歇釜式反应器有效体积不但与（反应时间）有关，还与（非生产时间）有关。
反应工程作业题答案
1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：3222C H O H O 2H C H O 2H O +→+32222C H O H 3O 2C O 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组分 摩尔分率y i0 摩尔数n i0(mol) CH 3OH 2/（2+4+1.3）=0.2740 27.40 空气 4/（2+4+1.3）=0.5479 54.79 水 1.3/（2+4+1.3）=0.1781 17.81 总计 1.000 100.0设甲醇的转化率为X A ，甲醛的收率为Y P ，根据（1.3）和（1.5）式可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为：n A =n A0(1-X A )=7.672 mol n P =n A0Y P =18.96 moln C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式，水（n W ）、氧气（n O ）和氮气（n N ）的摩尔数分别为：n W =n W0+n P +2n C =38.30 moln O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol所以，反应器出口气体组成为：组分 摩尔数（mol ） 摩尔分率% CH 3OH 7.672 6.983 HCHO 18.96 17.26 H 2O 38.3 34.87 CO 2 0.7672 0.6983 O 2 0.8788 0.7999 N 2 43.28 39.392.3已知在Fe-Mg 催化剂上水煤气变换反应的正反应动力学方程为： 20.850.4/-=⋅w C OC O r k y y k m o lk g h式中y CO 和y CO2为一氧化碳及二氧化碳的瞬间摩尔分率，0.1MPa 压力及700K 时反应速率常数k W 等于0.0535kmol/kg.h 。
化学反应工程第一阶段作业答案作
作业第1题对于反应级数n＞0的不可逆气相等温反应，为降低反应器体积，应选用_______。
您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P24第2题分批式操作的完全混合反应器非生产性时间不包括下列哪一项_______。
您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P24第3题下列单位不属于反应速率的是_______。
您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P12第4题下面反应器中不属于理想反应器的是_______。
您的答案：D题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P12第5题下面哪种反应器组合形式可以最大程度降低反应器体积_______。
您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P31第6题“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓一反是指_______。
您的答案：D题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P12第7题“三传一反”是化学反应工程的基础，不属于三传的是_______。
您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P2第8题比较下面四个活化能，当反应活化能为_______，反应温度降低10℃时，其速率常数变化最大？您的答案：D题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P14第9题下列不属于间歇反应器特点的是_______。
您的答案：D题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P23第10题下列不属于全混流反应器特点的是_______。
您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P25第11题下列反应其中，_______的返混程度最大。
您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P25第12题下列反应其中，_______的返混程度最小。
化学反应工程第二版课后答案
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?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tc rd d AA -=-，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)D4C A 3D D 4C A 3C 22BA 1C C22B A 1B D 4C A 3C 22B A 1A 22c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-=(2)E6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22BA 1C D4C B 3C 22B A 1B C22B A 1A 22c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r +--=+-+--=+-+-=+-=(3)D4C A 3D D 4C A 3C 22B2A 1C C22B 2A 1B D 4C A 3C 22B 2A 1A 2222c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-=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 =2.65×104m 6kmol -2s -1。
(参考资料)反应工程作业及答案汇总
dt
dnA dt
0=0+rAV d nA0 1 xA
dt
dnA dt
nA0
dxA dt
rAV
dnA dt
nA0
dxA dt
整理并积分得到
t nA0
xA 0
dxA rA V
在恒容条件下，对于一级不可逆反应 rA kcA kcA0 1 xA ，代入积分得到
t nA0
xA dxA
其中 A2、C2、C3 点与 A1 点有相同的规律，所以是稳态操作点。
对于 B2 点，虽然满足稳态操作的第一个条件 Qr Qg ，但温度受到波动降低
时，产热速率 Qg 和移热速率 Qr 都降低，但由于 Qg Qr ，反应物料一直被冷却，
直到到达 A2 点；当温度受到波动升高时，产热速率 Qg 和移热速率 Qr 都增加，但
积流量V0 0.002 m3 s ，进料浓度 cA0 2 kmol m3 ，cP0 0 ，当转化率 xA 0.98 时， 下列各种情况下的反应器体积。
（1）单个全混流反应器；
解：全混流反应器的设计方程为：
V v0
cA0 xA
rA
已知速率方程为 rA kcAcP k cA0 1 xA cA0xA kcA20xA 1 xA ，代入设计方程
为 100 ℃ ， 每 批 进 料 1kmol 的 A 和 4.96kmol 的 B ， 已 知 反 应 速 率
rA
V
1.045cA2 kmol
m3 h ，试求乙酸转化率 xA 分别为 0.5、0.9、0.99 所需的反
应时间。已知乙酸与正丁醇的密度分别为 960 kg m3 和 740 kg m3 。
反应速率常数 k 不同，所以时间也不同
化学反应工程课后习题答案
化学反应工程课后习题答案.(总122页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1 绪 论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：（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：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：（摩尔比），A P 醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为：n A =n A0(1-X A )= mol n P =n A0Y P = moln C =n A0(X A -Y P )= mol结合上述反应的化学计量式，水（n W ）、氧气（n O ）和氮气（n N ）的摩尔数分别为：n W =n W0+n P +2n C = mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C = mol n N =n N0= mol? ?1. 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 +⇔+222CO H O CO H +⇔+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 Akmol/h 100kmol ? ?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。
《化学反应工程》试题及答案
《化学反应工程》试题一、填空题1.质量传递、热量传递、动量传递和化学反应称为三传一反.2.物料衡算和能量衡算的一般表达式为输入-输出=累积。
3.着眼组分A转化率x A的定义式为x A=（n A0—n A）/n A0.4.总反应级数不可能大于 3 .5.反应速率-r A=kC A C B的单位为kmol/m3·h，速率常数k的因次为m3/kmol·h 。
6.反应速率-r A=kC A的单位为kmol/kg·h，速率常数k的因次为m3/kg·h 。
7.反应速率的单位为mol/L·s,速率常数k的因次为（mol)1/2·L—1/2·s 。
8.反应速率常数k与温度T的关系为，其活化能为83。
14kJ/mol 。
9.某反应在500K时的反应速率常数k是400K时的103倍，则600K时的反应速率常数k 时是400K时的105倍。
10.某反应在450℃时的反应速率是400℃时的10倍，则该反应的活化能为(设浓度不变) 186。
3kJ/mol 。
11.非等分子反应2SO2+O2==2SO3的膨胀因子等于-0.5 。
12.非等分子反应N2+3H2==2NH3的膨胀因子等于–2/3 .13.反应N2+3H2==2NH3中()= 1/3 （）= 1/214.在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为C A0，转化率为x A,当反应器体积增大到n倍时，反应物A的出口浓度为C A0（1—x A）n,转化率为1-(1—x A）n。
15.在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为C A0，转化率为x A,当反应器体积增大到n倍时，反应物A的出口浓度为，转化率为。
16.反应活化能E越大，反应速率对温度越敏感。
17.对于特定的活化能，温度越低温度对反应速率的影响越大 .18.某平行反应主副产物分别为P和S，选择性S P的定义为(n P-n P0)/ （n S—n S0） .19.某反应目的产物和着眼组分分别为P和A其收率ΦP的定义为（n P—n P0)/ (n A0—n A）。
《化学反应工程》课后习题答案
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
CA(mol/L)
0.9
0.61
0.42
0.28
0.17
0.12
0.08
0.045
0.03
试求反应时间为3.5h的A的水解速率。
解：利用反应时间与组分A的浓度变化数据，作出CA～t的关系曲线，用镜面法求得t=3.5h时该点的切线，即为水解速率。
1绪论
1.1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=2：4：1.3（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）（1）反应的选择性；
（2）（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：
（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
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%
2反应动力学基础
2.1在一体积为4L的恒容反应器中进行A的水解反应，反应前A的含量为12.23%（重量），混合物的密度为1g/mL，反应物A的分子量为88。在等温常压下不断取样分析，测的组分A的浓度随时间变化的数据如下：
切线的斜率为
由（2.6）式可知反应物的水解速率为
2.2在一管式反应器中常压300℃等温下进行甲烷化反应：
催化剂体积为10ml，原料气中CO的含量为3%，其余为N2,H2气体，改变进口原料气流量Q0进行实验，测得出口CO的转化率为：
化学反应工程_习题集(含答案)
《化学反应工程》课程习题集一、单选题1.某反应的速率常数k=0.0462－1，又知初始浓度为0.1mol.dm－3，则该反应的半衰期为:(A) 1/(6.93×10-2×0.12) (B) 15分(C) 30分 (D) 1/(4.62×102×0.1)分2.某一级反应, 当反应物的浓度降为起始浓度的1％时,需要t1秒, 若将反应物的浓度提高一倍, 加快反应速率, 当反应物浓度降低为起始浓度的1％时, 需时为t2, 则:(A ) t1﹥t2 (B) t1=t2(C) t1﹤t2 (D) 不能确定二者关系3.某反应物反应掉7/8所需的时间恰好是它反应掉1/2所需时间的3倍, 则该反应的级数是:(A) 零级 (B) 一级反应 (C) 三级反应 (D) 二级反应4.若两个相同类型的气相双分子反应的△H⊙值相等, 又在400k时,它们的活化熵之差△S1⊙-△S2⊙=10 J.mol-1,则两反应的速率常数之比为:(A) K1/K2=0.300 (B) K1/K2=0.997(C) K1/K2=1.00 (D) K1/K2=3.335.对反应A+B→C, 由下列数据C A0/mol.dm-3 C B0/mol.dm-3 r0/ mol.dm-31.0 1.0 0.152.0 1.0 0.301.02.0 0.15则该反应的速率方程为:(A) r=K C B (B) r=K C A C B(C) r=K C A (D) r=K C A C B26.一个反应的活化能是33kJ·mol-1, 当 T = 300K 时，温度每增加1K，反应速率常数增加的百分数约是___。
A. 4.5%B. 90%C. 11%D. 50%7.下列叙述正确的是_ 。
A. 吸热反应的活化能比放热反应的活化能高B. 一个反应的反应速率与化学方程式中出现的所有作用物浓度都有关C. 催化反应的速率与催化剂的浓度无关D. 反应速率常数与作用物浓度无关8.关于催化剂的使用，下列叙述中不正确的是_ 。
化学反应工程 第二章习题答案
化学反应工程课后答案化工103班2-1银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应O H HCHO O OH CH 223222+=+ O H CO O OH CH 22234232+=+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2co 生成量O H HCHO O OH CH 223222+=+O H CO O OH CH 22234232+=+已知：%72=a x %2.69=Y%724.27=+yx ①0111A A c c kt -=A A c c kt 1122-=9.0=A x 99.0=A x091A kc t =0902A kc t =10:1:21=t t等温一级反应AA t c c k 0ln=同上解得kt t 10ln 21==1:1:21=t t 等温零级反应A A c c kt -=0同上解得kc t A 09.01=kc t A 009.02=1:10:21=t t2-5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dtV dn r AA ⋅=积分后：()()⎪⎪⎭⎫- ⎝⎛--===--⎰⎰11111100n A n A c c c c n A A C A A c c n k kc dc r dc t A AA A A%90min 18%80min 821====A A x t x t()()()()⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛----=------1111112001001111118111118n A n A n A n A n A n A x c c n k x c c n k 2=n2A A kcr =∴2-6某一气相一级反应S R A +→2，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。
《化学反应工程》第三版(陈甘堂著)课后习题答案
《化学反应工程》第三版(陈甘堂著)课后习题答案第二章均相反应动力学基础2－4三级气相反应2NO+O22NO2，在30℃及1kgf/cm2下反应，已知反应速率常数2kC=2.65×104L2/(mol2 s)，若以rA=kppApB表示，反应速率常数kp应为何值？解：原速率方程rA=dcA2cB=2.65×104cAdt由气体状态方程有cA=代入式（1）2－5考虑反应A课所以kp=2.65×104×(0.08477×303) 3=1.564后当压力单位为kgf/cm2时，R=0.08477，T=303K。
答p p 2rA=2.65×10 A B =2.65×104(RT) 3pApBRT RTp表示的动力学方程。
解：.因，wwnAp=A，微分得RTVdaw案24网pAp，cB=BRTRT3P，其动力学方程为( rA)=dnAn=kA。
试推导：在恒容下以总压VdtVδA=3 1=21dnA1dpA=VdtRTdt代入原动力学方程整理得wdpA=kpAdt设初始原料为纯A，yA0=1，总量为n0=nA0。
反应过程中总摩尔数根据膨胀因子定义δA=n n0nA0 nA若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！Y http://.cn.co（1）mol/[L s (kgf/cm2) 3]m（1）则nA=nA01(n n0)δA1(P P0)δA（2）恒容下上式可转换为pA=P0所以将式（2）和式（3）代入式（1）整理得2－6在700℃及3kgf/cm2恒压下发生下列反应：C4H10发生变化，试求下列各项的变化速率。
（1）乙烯分压；（2）H2的物质的量，mol；（3）丁烷的摩尔分数。
解：P=3kgf/cm2，（1）课MC4H10=58，（2）w.krC2H4=2( rC4H10)=2×2.4=4.8kgf/(cm2 s)PC4H10=PyC4H101 dpC4H10= P dt2.4-1==0.8 s 3w（3）nC4H10=nyC4H10=n0(1+δC4H10yC4H10,0xC4H10)yC4H10dnH2dtdnH2dt=hdaw后n0=nC4H10,0=δC4H10rC4H10=反应开始时，系统中含C4H*****kg，当反应完成50%时，丁烷分压以2.4kgf/(cm2 s)的速率dyC4H10dt答1rCH=2.4224wdnC4H10dt案116×1000=2000mol582+1 1==21网dyC4H10=n0(1+δC4H10yC4H10,0xC4H10) dt=2000×(1+2×1×0.5)×0.8=3200 mol/s若侵犯了您的版权利益，敬请来信通知我们！Y http://.cno2C2H4+H2，dP=k[(δA+1)P0 P]=k(3P0 P)dtm（3）dpA1dP= dtδAdt2－9反应APS，( r1)=k1cA , ( r2)=k2cp，已知t=0时，cA=cA0 ，cp0=cS0=0, k1/k2=0.2。
化学反应工程(梁斌)习题答案
温度/℃
58.1
77.9
k/(1/h)
0.117
0.296
• 求该反应的活化能和指前因子
习题2.6
• 知识点:活化能、指前因子、Arrhenius方程
E
ln
k2 k1
45321.5(J / mol)
11
RT1 RT2
• K0=1641236.4 (1/h)
习题2.7
• 乙醇同乙酸在盐酸水溶液中的可逆酯化反应 CH3COOH+C2H5OH=H2O+CH3COOC2H5,实验测得 100℃时的反应速率常数为:
Guldberg and Waage[J. Prckt. Chem. 19, 71(1879)]指出：化学反应的速率与反应物的有效 质量成正比 只有基元反应在反应物浓度不太大的情况下才符 合质量作用定律
习题2.4
• 工业上以氮氧化物生产硝酸,氮氧化物由氨和空气 气相氧化得到
4NH3+5O2→4NO+6H2O 如果进气中含氨15%,进气状态为8.2at,227℃.试求: (1)进气总浓度和氨浓度; (2)恒压间歇反应器中,分别写出反应转化率对pi,Ci,
b)
个物系总摩尔数的变化值.
习题2.4
• nt=n0+δAnA0x
pA
PyA
nA0 (1 nt
x)
p
nA0 (1 x)
n0 AnA0 x
P
0.15(1 x) 1 0.0375x
P
CA
pA RT
P RT
yA
nA0 (1 x) nt
p RT
nA0 (1 x) n0 AnA0 x
P RT
0.15(1 x) C 1 0.0375x
《化学反应工程》试题及参考答案
《化学反应工程》习题答案一、单选题1、下列属于均相反应的是（ B ）A 煤炭燃烧B 氢气燃烧C 离子交换D 加氢裂解2、一级连串反应AS K 1K 2P 在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C （B ） A 122)(210K K K A K K C − B 22/1120]1)/[(+K K C A C 122)(120K K K A K K C − D 22/1210]1)/[(+K K C A3、反应器中等温进行着A →P(1)和A →R(2)两个反应，当降低A 的浓度后，发现反应生成P 的量显著降低，而R 的生成量略降低，表明( A )A 反应(1)对A 的反应级数大于反应(2)B 反应(1) 对A 的反应级数小于反应(2)C 反应(1)的活化能小于反应(2)D 反应(1)的反应速率常数大于反应(2)4、四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值 2θσ为( B )A 10B 025C 050D 05、全混流反应器的返混为（ B ）A 最小B 最大C 零D 一样大6、催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为dm i d C k dt d ψψ=−，当进料中的杂质吸附极牢以及对产物无内扩散阻力时，d 为（ A ）A ≈0B =1C →3D ≈17、对一平行—连串反应R A QP A → → → )3()2()1( ，P 为目的产物，若活化能次序为：E2<E1<E3，为了目的产物的收率最大，则最佳操作温度序列为（ B ）。
A ．先高后低B 先低后高C ．高温操作D ．低温操作8、对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时为( B )反应器A 全混流B 平推流C 全混流或平推流D 全混流串平推流 9、CH 2 = CH CH = CH 2(A) + CH 2 = CH COOCH 3(B)COOCH 3(C)该反应在全混流反应器中进行，以AlCl3为催化剂，反应温度20℃，液料的体积流速为05 m3/h ，丁二烯和丙烯酸甲酯的初始浓度分别为=0A C 965 mol/m3，=0B C 184 mol/m3，催化剂的浓度为=D C 663 mol/m3。
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第一章（摩尔衡算）作业答案：P1-11A 在一个连续流动的反应器中反应：AB等温进行，计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 （b ） -r A =kC A ， k=0.0001s -1 时 （c ） -r A =kC A 2， k=3 L/mol.h 时消耗99%的组分A （即C A =0.01C A0）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 。
[注意：F A =C A v 。
当体积流量恒定时，v=v 0, 因此，F A =C A v 0。
故C A0=F A0/v 0=（5 mol/h ）/(10L/h)=0.5mol/L 。
] 解：（a ）在CSTR 中，组分A 的摩尔平衡方程为：Ao AAF F V r -=- 00.0110/0.5/0.990.99990.05/.--⨯====⨯=Ao A Ao A Ao C v C v C v C v vC L h mol LV L k k k mol h L对PFR ，组分Ａ的摩尔平衡方程为：A A dFr dV=摩尔流率与体积流率之间的关系：A A F C v = 由于体积流率v 恒定，故有：A A A dF dC v dCv dV dV dV== 对零级不可逆反应，反应速率可写为：A r k -= 将r A 代入方程得到：AA dC vr k dV==- 整理得：A vdC dV k-=反应器入口的条件：当V=0 时 C A =C A0对上式子积分：0AA C VA C v dC dV k -=⎰⎰给出方程：0()A A vV C C k=- 将C A0、C A 、v 和k 的数值代入方程，得：10/(10.01)0.5/990.05/=-⨯=⋅L hV mol L L mol h L（b ）在CSTR 中，组分A 的摩尔平衡方程为：Ao AAF F V r -=- 0100.0110/999927500.010.00013600---====⨯=⨯⨯⨯Ao A Ao A A A C v C v C v C v v L hV L kC k C k h根据（a ）中PFR 的求解方法，得出一级不可逆反应的V 的表达式：0ln A Av C V k C = 将C A0、C A 、v 和k 的数值代入方程，得到：110/1ln 127.90.000136000.01-==⨯L h V L h （c ）在CSTR 中，组分A 的摩尔平衡方程为：Ao AAF F V r -=- 00022000.0110/9900990066000(0.01)3/0.5/--====⨯=⨯⋅⨯AA A A A A A C v C v C v C v v L hV L kC k C kC L mol h mol L 根据（a ）中PFR 的求解方法，得出二级不可逆反应的V 的表达式：011()A A v V k C C =- 将C A0、C A 、v 和k 的数值代入方程，得到：10/11()6603/0.50.010.5=-=⋅⨯L h V L L mol h第二章（转化率和反应器尺寸）作业答案：在体积为2.5 m 3的理想BR 中进行液相反应：A B P +→，反应温度维持在75℃，实验测定反应速率方程为：A A B r k C C -=，32.7810/.-=⨯k l mol s ，004/==A B C C mol l ，0684/min =A F mol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。
（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C A ＝C B ，所以反应速率可表达为2A A kC r =-（1）由BR 设计方程可得反应所需的时间为：)(7.359)8.01(41078.28.0)1()1(3022000200s X kC X X KC dX C KC dX C r dX VNV r dX N t AA AAX A A A A A A A X AAA X A A A A A X A =-⨯⨯⨯=-=-==-=-=-⎰⎰⎰⎰（2）由CSTR 的设计方程可得反应器的体积为：0022320(684/60)0.85125.9()(1) 2.781044(10.8)-⨯====--⨯⨯⨯⨯-A AA A AA A F X F X V L r kC X （3）由PFR 的设计方程可得反应器的体积为：0022230684/600.81025.2()(1)(1) 2.781044(10.8)-⨯=====---⨯⨯⨯⨯-⎰⎰AAX X A A A A A A A A A A A dX F dX F X V F L r KC X KC X （4）由PFR 的设计方程可得当转化率为50％时反应器的体积为：0.50022230.5684/600.5256.3()(1)(10.5) 2.781044(10.5)-⨯=====---⨯⨯⨯⨯-⎰⎰AX A A A A A A A A A dX FdX F V F L r KC X KC 当转化率由50％到80％时所需反应器的体积为：0.80.8000222230.50.5000.80.5684/600.80.5()768.9()(1)(10.8)(10.5) 2.781044(10.8)(10.5)-===-=-=----⨯⨯⨯--⎰⎰A A A A A A A A A A A dX FdX F F V F L r KC X KC KC （5）由CSTR 的设计方程可得当转化率为50％时反应器的体积为：0022320(684/60)0.5512.6()(1) 2.781044(10.5)-⨯====--⨯⨯⨯⨯-A AA A AA A F XF X V L r kC X 当转化率由50％到80％时所需反应器的体积为：021021223202()()(0.6841000/60)(0.80.5)1922()(1) 2.781044(10.8)---⨯⨯-====--⨯⨯⨯⨯-A A A A A A AA A F X X F X X V L r kC X第三章（速度定律和化学计量方程）作业答案：P3-12A （1）将2H 作为计算的基准，建立等压等温流动系统中等摩尔2N 和2H 进料时下列反应的完整的化学计量表。
2231322+→N H NH（2）如果入口总压为16.4atm ，入口温度为1727℃，计算2H 的转化率为60%时氨和氢气的浓度。
（3）如果将2N 作为计算的基准，2N 的转化率能达到60%吗？解：（1）以2H 作为计算基准，化学反应式整理为：2231233+→H N NH化学计量表为：（2）由理想气体定律可得入口处A 的浓度为：000.516.40.05(/)0.082(/)(1727273)⨯===⋅⋅⨯+A A y P atmC mol L RT L atm mol K K对于反应2231233+→H N NH ，2121333δ=--=-入口处：F A0＝F B0，则y A0＝0.5，所以A01y 3ε=⨯δ=-由于压力和温度保持不变，2H A A0A01X 1X 10.6C C C C 0.050.025(mol /L)111X 1X 10.633⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪---⎛⎫===== ⎪ ⎪ ⎪+ε⎝⎭ ⎪ ⎪--⨯⎝⎭⎝⎭3C NH C A0A0222X 0X 0.6333C C C C 0.050.025(mol /L)111X 1X 10.633⎛⎫⎛⎫⎛⎫Θ++⨯ ⎪ ⎪ ⎪===== ⎪ ⎪ ⎪+ε ⎪ ⎪ ⎪--⨯⎝⎭⎝⎭⎝⎭ （3）以2N 作为计算基准，化学反应式整理为：22332+→N H NH'2312δ=--=-，y A0＝0.5，所以A0y 1ε=⨯δ=-2N A0A01X 1X 10.6C C C 0.050.05(mol /L)1X 1X 10.6---⎛⎫⎛⎫⎛⎫==== ⎪ ⎪ ⎪+ε--⎝⎭⎝⎭⎝⎭2B H A0A03X 13X 130.6C C C 0.050.1(mol /L)1X 1X 10.6Θ---⨯⎛⎫⎛⎫⎛⎫====- ⎪ ⎪ ⎪+ε--⎝⎭⎝⎭⎝⎭2H C 不能小于0，所以以2N 作为计算基准，2N 的转化率不能达到60%。
第四章（等温反应器设计计算）作业答案：P4-12B 在一个等温管式（活塞流）反应器中，发生不可逆气相基元反应B A →2。
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 %。
如果A 的摩尔进料流率减少一半，假设C 的进料流率保持不变，那么A 的转化率为多少？假设气体的理想性和反应器的温度保持不变。
解：对于不可逆气相基元反应B A →2，整理为0.5A B →膨胀因子δ＝0.5-1＝-0.5对于二级反应，由课本P147公式（4-17）得：222(1)2(1)ln(1)1A A F X V X X kC X εεεε⎡⎤+=+-++⎢⎥-⎣⎦第一种情况下：因为00A C F F =，所以00.5A y =00.5*(0.5)0.25A y εδ==-=-000.5A T T A y P PC RT RT== 第二种情况下： 因为0'00.5A A F F =，0'00C C A F F F ==所以0'0.333A y =''0.33*(0.5)0.165A y εδ==-=-0''00.33A A T T y P P C RT RT==所以0'00.5A A F F =，0'023A A C C =222(1)2(1)ln(1)1A A F X V X X kC X εεεε⎡⎤+=+-++⎢⎥-⎣⎦（1） 代入已知量，整理得到：22.9A A VkC F =''2''''''2''2'(1)2(1)ln(1)()1A A F X V X X k C X εεεε⎡⎤+=+-++⎢⎥-⎣⎦ （2） 把式（1）/式（2），整理得：'2'''''2''(1)2(1)ln(1) 2.581X X X Xεεεε++-++=- 代入'A ε，试差得：'X ＝0.76可见当A 的摩尔进料流率减少一半，而C 的进料流率保持不变，A 的转化率为76％。