化学反应工程作业答案
15春西交《化学反应工程》在线作业 答案
西交《化学反应工程》在线作业一、单选题（共30 道试题，共60 分。
）1.A.B.C.D.正确答案：B2. 当催化剂颗粒的微孔的孔径小于分子的自由程_______时，分子与孔壁的碰撞成了扩散阻力的主要因素，这种扩散称为努森扩散。
A. 0.01umB. 0.1umC. 1umD. 1nm正确答案：B3.A.B.C.D.正确答案：A4.A.B.C.D.正确答案：B5. 对于反应级数n＜0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用_______。
A. 平推流反应器B. 全混流反应器C. 循环操作的平推流反应器D. 全混流串接平推流反应器正确答案：B6.A.B.D.正确答案：B7. 气相反应A + B →3P + S进料时无惰性气体，A与B以1∶1摩尔比进料，则膨胀因子δA=_______。
A. –2B. –1C. 1D. 2正确答案：D8.A.B.C.D.正确答案：A9. 当反应级数n_______时，宏观流体具有比微观流体高的出口转化率。
A. =0B. =1C. ＞1D. ＜1正确答案：C10.A.B.C.D.正确答案：D11. 对于（）的反应器在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的。
A. 间歇式反应器B. 全混流反应器C. 搅拌釜式反应器D. 平推流管式反应器正确答案：D12.A.B.C.D.正确答案：A13. 对于可逆放热反应，为提高反应速率应_______。
A. 提高压力B. 降低压力C. 提高温度D. 降低温度正确答案：C14.A.B.C.D.正确答案：B15.A.B.C.D.正确答案：C16.A.B.C.D.正确答案：C17.A.B.C.D.正确答案：B18. “三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指( )。
A. 化学反应B. 反应工程C. 反应热力学D. 反应动力学正确答案：D19.A.B.C.D.正确答案：D20.A.B.C.D.正确答案：D21. 非理想流动反应器的方差随偏离平推流反应器的程度而_______。
《化学反应工程》2020年秋季学期在线作业(一)
《化学反应工程》2020年秋季学期在线作业（一）
题目和选项如下图所示：
A:A B:B C:C D:D 答案：A
题目和选项如下图所示：
A:A B:B C:C 答案：C
题目和选项如下图所示：
A:A B:B C:C D:D 答案：C 测定停留时间分布常用的方法有脉冲示踪法和阶跃示踪法，关于这两种方法，下列描述错误的是（）。
A:这两种方法都是物理示踪
法 B:根据脉冲示踪法得到的实验数据，可以直接得到E函数 C:根据阶跃示踪法得到的实验数据，可以直接得到E函数D:根据阶跃示踪法得到的实验数据，可以直接得到F函数答案：C
题目和选项如下图所示：
A:A B:B C:C D:D 答案：A 判断：反应动力学跟热力学的研究内容一样。
A:正确B:错误答案：B 判断：实际反应中绝大多数都是基元反应。
A:正确 B:错误答案：B 判断：由于间歇式反应器中存在着强烈的搅拌，所以物料粒子在这类反应器中的返混程度很大。
A:正确 B:错误答案：B
题目和选项如下图所示：
A:A B:B C:C 答案：B 对于一个气固相催化反应过程，下列属于动力学因素的是（）。
A:气膜扩散 B:孔内扩散 C:反应物的吸附和产物的脱附答案：C 所谓固定
床积分反应器是指反应物一次通过后，转化率大于（）的情况。
A:0.1 B:0.25
C:0.4 D:0.5 答案：B 包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为（）。
A:堆（积）
密度 B:颗粒密度 C:真密度 D:平均密度答案：B
题目和选项如下图所示：。
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
(完整版)化学反应工程课后习题答案.
积分之
2.10在催化剂上进行三甲基苯的氢解反应：
反应器进口原料气组成为66.67%H2,33.33%三甲基苯。在0.1Mpa及523K下等温反应，当反应器出口三甲基苯的转化率为80%时，其混合气体的氢含量为20%，试求：
（1）（1）此时反应器出口的气体组成。
（2）（2）若这两个反应的动力学方程分别为：
组分
摩尔分率yi0
摩尔数ni0(mol)
CH3OH
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XA，甲醛的收率为YP，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nA、nP和nc分别为：
组分
摩尔质量
摩尔分率yi
CO
28
15.49
H2
2
69.78
CO2
44
0.82
CH4
16
3.62
N2
28
10.29
总计
100
其中冷凝分离后气体平均分子量为
M’m=∑yiMi=9.554
又设放空气体流量为Akmol/h，粗甲醇的流量为Bkg/h。对整个系统的N2作衡算得：
5.38B/28×1000+0.1029A=2.92 (A)
20
30
40
50
60
70
试求当进口原料气体流量为50ml/min时CO的转化速率。
解：是一个流动反应器，其反应速率式可用（2.7）式来表示
化学反应工程网上作业四套答案全
作业名称：2015年春季网上作业2 出卷人：SA作业总分：100 通过分数：60起止时间：学员成绩：95标准题总分：100 标准题得分：95详细信息：题号:1 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5内容:图形:A、B、C、D、标准答案:B学员答案:D本题得分:0题号:2 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5内容:对简单不可逆二级反应，根据要求的处理量、初浓度和转化率，所需的（）反应器体积最小。
A、间歇釜B、平推流C、全混流D、循环反应器（β=1）标准答案:B学员答案:B本题得分:5学员答案:D本题得分:5题号:6 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5内容:若一气固相催化反应过程，本征级数为n级。
当内扩散影响严重时，则其表观反应级数表现为（）。
A、n/2级B、 n级C、 (n+1)/2级D、(n+1)级标准答案:C学员答案:C本题得分:5题号:7 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5内容:下列不存在返混的反应器是（ )。
A、间歇釜B、流化床C、全混釜D、循环反应器标准答案:A学员答案:A本题得分:5题号:8 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5内容:图形:A、B、C、D、标准答案:A学员答案:A本题得分:5题号:9 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5内容:图形:A、B、C、D、标准答案:C学员答案:C本题得分:5题号:10 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5内容:在固定床反应器中进行气固催化反应，若床层出口端的内扩散效率因子比进口端小，则反应的级数可能（）。
A、等于1级B、小于1级C、大于1级D、不能判断标准答案:B学员答案:B本题得分:5题号:11 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容:图形:A、B、C、D、标准答案:D学员答案:D本题得分:5题号:12 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容:对串联反应A→P→S而言，必然存在最优反应时间使反应的（）最大。
化学反应工程课后习题答案
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 moln 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 moln N=n N0=43.28 mol所以，反应器出口气体组成为：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，大部分经循环压缩机后与原料气混合返回合成塔中。
下图是生产流程示意图原料气Bkg/h 粗甲醇Akmol/h100kmol 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 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 2 1.46 0.82 CH 4 0.55 3.62 N 22.9210.29粗甲醇的组成为CH 3OH 89.15%,(CH 3)2O 3.55%,C 3H 9OH 1.10%,H 2O 6.20%,均为重量百分率。
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。
(0751)《化学反应工程》网上作业题及答案
[0751]《化学反应工程》第一次作业[论述题]计算题反应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12.6分钟，而在340K时达到同样的转化率仅需3.20分钟，求该反应的活化能E。
参考答案：E=29.06kJ/mol，详细计算过程见附件1253762549155.doc[论述题]简述全混流模型的基本特征。
参考答案：全混流模型，亦称理想混合模型或连续搅拌糟式反应器模型，是一种返混程度为无穷大的理想化流动模型。
它假定反应物料以稳定流量流人反应器，在反应器中，刚进人反应器的新鲜物料与存留在反应器中的物料瞬间达到完全混合。
反应器中所有空间位置的物料参数都是均匀的，而且等于反应器出口处的物料性质，即反应器内物料浓度和温度均匀，与出口处物料浓度和温度相等。
物料质点在反应器中的停留时间参差不齐，有的很短，有的很长，形成一个停留时间分布。
搅拌十分强烈的连续搅拌槽式反应器中的流体流动可视为全混流。
[填空题]1. 化学反应工程中的"三传一反”中的三传是指。
2．气―固相催化反应的内扩散模数（Thiele模数）Φ=(V p/S p)(k v/D eff)1/2，它是表征内扩散影响的重要参数，数值平方的大小反映了与之比。
3.对于反应aA+bB-->pP+sS，则rP =__ ___(-rA)。
4. 平行反应A-->P（主），A-->S（副）均为一级不可逆反应，若E主>E副，选择性Sp与_______无关，仅是_______的函数。
5. 平推流反应器内返混为_______。
6. 全混流反应器t=0时,E（t）=_______。
7. 阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为_______。
参考答案：1.传质、传热、动量传递2．表面反应速率、内扩散速率3．p/a4．浓度温度5．零6．1/t m7． F(t)曲线第二次作业[论述题]计算题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，D eff=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。
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。
《化学反应工程》课后习题答案
5.16 9.7xA2 4.35 xA22 0
xA2 0.88
（4）两个0.25m3的PFR 串联
VR V0
CA0
dx xA1
A
0 k CA21
CA0
dx xA2
A
k C xA1
2 A2
0.25 7.14 10 3
35 min
xA1 dxA xA2 dxA 4.35
35kCA0
3517.4106 7.14103 4.35
4.35 9.7xA1 4.35 xA21 0; xA1 0.62
xA2 0.62 (1 xA2 )2
4.35
4.97 9.7xA2 4.35 xA22 0
xA2 0.80
（2）一个0.25m3的CSTR，后接一个0.25m3的PFR
(1 xAfp )
（2）CSTR k xAfc
(1 xAfc )
（1） （2）
操作条件不变，等体积反应器，则
k xAfc ln 1 ln 1 2.303
(1 xAfc ) (1 xAfp ) (1 0.9)
xAfc
2.303 3.303
0.697
习题3-4解答
3-7 已知： A P rA kCACP ; CP0 0 k 10 2 m3 /(kmol s); V0 0.002 m3 / s
CA0 2kmol / m3; 问xA 0.98时，
下列各种情况下的反应体积。
解： （1）单个PFR
根据
VR V0
CA0
xA dxA 0 rA
VR2 331 .63(s); V0
化学反应工程作业解答
解
19.有如下化学反应
CH4+C2H2+H2=C2H4+CH4
解
非理想流动
1．有一有效容积VR=1m3，送入液体的流量为1.8m3hr-1的反应器，现用脉冲示踪法测得其出口液体中示踪剂质量浓度变化关系为：
t/min
0
10
20
30
40
50
60
70
80
c/kg·m-3
0
3
6
5
4
3
2
1
0
求其停留时间分布规律，即F(t)，E(t)， ，
解
示踪法求停留时间分布规律
t/min
本题若用PFR及CSTR模型计算时，物料出口中A组分的转化率是多少?
解
1凝集流模型：
时间t/min
c/kg·m-3
F(t)
0
0
0
0
0
0
10
3
0.125
0.5
0.125
0.0625
20
6
0.375
0.667
0.25
0.16675
30
5
0.5833
0.75
0.2083
0.156225
40
4
0.75
0.8
40
50
60
70
80
cA/kg·m-3
0
化学反应工程习题答案
• 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: rA=k1CACB-k2CpCs k1=4.76×10-4 m3/(min· kmol) k2=1.63×10-4 m3/(min· kmol) 今有一反应器,充满0.3785m3水溶液,其中含CH3COOH90.8kg, 含C2H5OH181.6kg,所用盐酸浓度相同,假定在反应器中的水 分不蒸发,物料密度恒定为1043kg/m3,求: (1) 反应120min后, CH3COOH转化酯的转化率; (2) 忽略逆反应影响,反应120min后,乙醇的转化率; (3)平衡转化率
习题 2.1
• 如果该题目改为:人对反应的水份不产生影响.且不 给出CO2的出口浓度,则:
20.96(1 x) 100% 16.1% 20.96(1 x) 79 0.04 20.96 x 20.96 x
1
CB 0 C A 0
(1 x ) C B0
• x=0.418 乙醇转化率: (CB0-CA0x)/CB0=0.839 • (3) 平衡转化率
rA k1C A0 (1 x)(CB 0 C A0 x) k2 (C p 0 C A0 x)C A0 x 0
• xe=0.5465
• 知识点:化学反应速率常数
习题2.6
• 有一反应,已知下列速率常数:
温度/℃ k/(1/h) 58.1 0.117 77.9 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
《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_ 。
（完整版）化学反应工程作业答案
（完整版）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 xB 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。
（1） 0R v v τ==30.251027.14=35mm ，设转化率为12,f f x x 12011(1)f A f x k C x τ=-?121(1)f f x x -=4.35 ?1f x =0.622∴ 101(1)A A f C C x =-=7.14×（1-0.622）=2.7mol/L 22221221(1)(1)f f A f f x x k C x x τ=--=1.64∴ 20.467f x = 12(1)Af A f C C x =-=1.44 ∴ 0(1)0.80Af A Af Af C C x x =-?= （2） 00.2510007.14R V V τ?===35min 12011(1)f A f x k C x τ=-?121(1)f f x x -=4.35 ?1f x =0.622 ∴ 101(1)A A f C C x =-=7.14×（1-0.622）=2.7mol/L 2212211.64(1)(1)f f A f f x x k C x x τ=?=--∴20.62f x =12(1)Af A f C C x =-=2.7×（1-0.62）=1.026∵0(1)Af A Af C C x =-∴ 0.856Af x = （3） 00.2510007.14R v v τ?===35min 1011(1)f A f x k C x τ=?-1f x =0.813∴ 101(1)A A f C C x =-=7.14×(1-0.813)=1.3422121(1)f A f x k C x τ=-?222(1)f f x x -=0.816∴ 2f x =0.347∴ 12(1)Af A f C C x =-=1.34×（1-0.347）=0.875 ∵0(1)∴ 0.877Af x = （4） 35min τ=1011(1)f A f x k C x τ=?-1f x =0.813101(1)A A f C C x =-=1.342121(1)f A f x k C x τ=?-2f x 0.449∴ 12(1)Af A f c C x =-=1.34×（1-0.449）=0.738 ∵0(1)Af A Af C C x =-0.897Af x =3-7 液相⾃催化反应A →P,反应速率23,10/()A A p r kc c k m kmol s -==?，进料体积流量300.002/,V m s =进料浓度3002/,0.01A p c kmol m c ==。
《化学反应工程》第一至第六章作业答案
第一章1. Fogler 《化学反应工程》（英文版）Page 31，P1-11B.解：摩尔衡算：0Vj j j j dN F F r dV dt-+=⎰C ：the corn steep liquor ；R ：RNA ；P ：penicillin.假设细胞为全混釜反应器，C 完全反应，R 不排出反应器，P 全部排出反应器 在非稳态操作条件的摩尔平衡：（质量平衡类似，将各量表示成以质量为基准就行）0C F =，0CdN dt=，00C C F r V += 00R F =，0R F =，R R dN r V dt=0P F =，0CdN dt=，0P P F r V -+=2. Fogler 《化学反应工程》（英文版）Page 33，P1-15B.解：由题目给出的条件可知，对于A B →的反应F A0=5 mol/h ，v 0=10 L/h ，C A0=0.5 mol/L对于CSTR ： 摩尔衡算：0A AAF F V r -=- 动力学：（1）A r k -=（2）A A r kC -=（3）2A A r kC -=摩尔流率与浓度关系：000A A F C v =0A A A F C v C v ==浓度为变量的摩尔衡算方程：00000A A A AA AC v C v C C V v r r --==--当消耗99%的组分A 时，00.01A A C C =，代入上式可得：000000.010.99A A A A AC C C V v v r r -==--代入动力学： （1）00000.990.99A A A C C V v v r k==- 代入数据得到：V=99 L （2）000000000.990.990.9999(0.01)A A A A A A C C C v V v v v r kC k C k====- 代入数据得到：V=2750 L （3）000000022000.990.990.999900(0.01)A A A A A A A C C C v V v v v r kC k C kC ====- 代入数据得到：V=66000 L对于PFR ： 摩尔衡算：AA dF r dV= 动力学：（1）A r k -=（2）A A r kC -=（3）2A A r kC -=摩尔流率与浓度关系：000A A F C v =0A A A F C v C v ==浓度为变量的摩尔衡算方程：0()A A d C v r dV= 0AAdC dV v r = 00AA C AC AdC V v r =⎰代入动力学： （1）000000000000.99()(0.01)AA A A C C A AA A A A A C C A v v v dC dC V v v C C C C C r k k k k ===-=-=-⎰⎰ 代入数据得到：V=99 L （2）00000000ln ln ln1000.01AA C A A AC A A A v C v C v dC V v kC k C k C k ====-⎰代入数据得到：V=127.9 L （3）000020001111()()0.01AA C A C AA A A A v v dC V v kC k C C k C C ==-=--⎰ 代入数据得到：V=660 L 对于BR ： 摩尔衡算：AA dN r V dt= 动力学：（1）A r k -=（2）A A r kC -=（3）2A A r kC -=浓度为变量的摩尔衡算方程：AA C A A C dC dt r =⎰代入动力学： （1）000.001A A C C t k-=代入数据得到：t=9.99h （2）001ln0.001A A C t k C =代入数据得到：t=19.2h （3）00111()0.001A A t k C C =- 代入数据得到：t=666h3. Fogler 《化学反应工程》（中文版）Page 23，P1-12C.解：由题目条件可知，反应A B C →+，在恒体积、等温、完全混合的间歇釜中进行，且V=20 L ，N A0=20 mol ，C A0=N A0/V=1 mol/L （1） 摩尔衡算：AA dN r V dt= 动力学：A A r kC -=物质量与浓度的关系：A A N C V =浓度为变量的摩尔衡算方程：()A A d C V r V dt= A A dC V r V dt=AA dC dt r =0AA C AC AdC t r =⎰代入动力学：001ln AA C A A C A A C dC t kC k C ==-⎰代入数据得：t=7.99 min（2） 摩尔衡算：AA dN r V dt= 动力学：2A A r kC -=物质量与浓度的关系：A A N C V = 浓度为变量的摩尔衡算方程：()A A d C V r V dt= A A dC V r V dt=AA dC dt r =0AA C AC AdC t r =⎰代入动力学：020111()AA C A C AA A dC t kC k C C ==--⎰ 代入数据得：t=9.5 min（3）假设反应气体为理想气体： 状态方程：PV NRT =00208.31440033256000.02N RT P Pa Pa V ⨯⨯=== 408.31440066512000.02t t N RT P Pa Pa V ⨯⨯===第二章1. 在一个恒体积的间歇反应器中进行液相等温不可逆反应：A B →若反应为二级、一级、零级均相反应，分别求出转化率由0至0.9所需时间与转化率由0.9至0.99所需时间之比。
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V0 0.002m3 / s, 进料浓度 cA0 2kmol / m3, cp0 0.01。问当 xA =0.98 时，下列各种情况下的反应 器体积。 (1) 单个平推流反应器； （2）单个全混流反应器； （3）两个等体积全混流反应器串联。 解：
（1） cAf =2×（1-0.98）=0.04
加料流量为 7.14L/min， CA0 =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 0.25 m3 的全混流反应器。
（2）一个 0.25 m3 的全混流反应器，后接一个 0.25 m3 的平推流反应器。
（3）一个 0.25 m3 的平推流反应器，后接一个 0.25 m3 的全混流反应器。
0
2 t
t2 E(t)dt (t)2
0
t2 c(t)
0
c(t)
(t)2 23962.5 20.252 64.44(s2 ) 50.5
∴
0
2
2 t
tm2
64.44 20.252
0.157
2
2 Pe
2
De uL
∴
De 0.0785 uL
4－7 解：
（1） xA
1 1 1 ktm
k
1 CA1
xf 2 (1 x f 2 )2
xf 2 (1 x f 2 )2
=1.64
∴ x f 2 0.467
CAf CA1(1 x f 2 ) =1.44
∴ CAf CA0 (1 xAf ) xAf 0.80
（2）
VR V0
0.25 1000 7.14
=35min
k
1 CA0
xf1 (1 x f 1)2
0 时， cLf 最大。
此时 cAf 2cA0 1，不取。
又 0 cAf cA0
∴当 cLf =0 cL 最大， 此时 cLmax cA0
（2） 对 L 物料衡算： v0CL v0 (CL dCL ) rL VR v0dCL rLVR
对 A 物料衡算： v0CA V0 (cA dcA ) rAvR v0dcA rAVA
∵ CAf CA0 (1 xAf )
∴ xAf 0.856
（3）
vR v0
0.25 1000 7.14
=35min
k
1 CA0
xf1 (1 x f 1)
x f 1 =0.813
∴ CA1 CA0 (1 x f 1) =7.14×(1-0.813)=1.34
k
1 CA1
xf 2 (1 x f 2 )2
达 99%，试计算：
（1） 该反应器的平均停留时间及方差； （2） 若实验反应器以多釜串联模型描述，可达到的转化率为多大？
t/s
1 2 3 4 5 6 8 10 15 20 30 41 52 67
C（t） 9 57 81 90 90 86 77 67 47 32 15 7 3 1
解：（1）
t tE(t) dt
CA1 CA0 (1 x f 1) =1.34
k
1 CA1
xf 2 (1 x f 2 )
xf 2
0.449
∴ cAf CA1(1 x f 2 ) =1.34×（1-0.449）=0.738
∵ CAf CA0 (1 xAf )
xAf 0.897
3-7 液 相 自 催 化 反 应 A → P, 反 应 速 率 rA kcAcp , k 102 m3 /(kmol s) ， 进 料 体 积 流 量
xf1 (1 x f 1)2
=4.35
x f 1 =0.622
∴ CA1 CA0 (1 x f 1) =7.14×（1-0.622）=2.7mol/L
k 1 x f 2 x f 2 1.64 CA1 (1 x f 2 ) (1 x f 2 )
∴ x f 2 0.62
CAf CA1(1 x f 2 ) =2.7×（1-0.62）=1.026
（2）
VR
V0cA0 xAf (rA ) f
102
0.002 2 0.98 0.04 (2.01 0.04)
4.97(m3 )
（3）
V0 (cA1 cA2 ) kcA2 (2.01 cA2 )
V0 (cA0 cA1) kcA1(2.01 cA1)
VR
即
cA1 0.04 2 cA1 2 cA1 1 0.0788 2.01cA1 cA21 2cA1 cA21 cA1
0
t c(t)
0
c(t)
5283 7.98(s) 662
0
2 t
t2E(t)dt (t)2
0
t 2c(t )
0
c(t)
(t)2 81932 7.982 60(s2 ) 662
0
2
2 t
tm2
0.9422
(2)
m
1
2
1.096
平推流 xA 1 ek 即 0.99 1 e7.98k
为1m3 、 2m3 时，所需的反应时间是多少？
解： A B C D
rA k CA CB 设 A 的转化率为 xA ，B 的转化率为 xB
xA
nA0 nA nA0
nA nA0
xB
nB0 nB nB 0
nB nB 0
∵ nA0 nB0 ， nA nB ，
∴ CA CB
xAf
t= CA0
∴ cA1 0.3014
3-11 对平行反应 A L rL 1 ;A M rM 2cA ;A N rN cA2 。其中 L 为目的产物，在等 温操作中证明：
（1） 采用全混流反应器则 cLmax cA0 ；
（2） 采用平推流反应器则 cLmax cA0 /(1 cA0 )
解：
（1）
∴
dcL
rL rA
dcA
cL
cL 0
dcL
cAf cA0
rL rA
dcA
cAf cA0
1 (cA 1)2
dcA
1 cAf 1
1 cA0 1
∴当 cLf =0 cL 最大， 此时 cLmax cA0 /(1 cA0 )
3－12 在平推流反应器中进行基元反应
L 为目的产物，已知 k2 k1 k3 ，求 L 的最大收率及最优接触时间。
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 CH3COOC2H5 NaOH CH3CHCOONa C2H5OH
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
（4）两个 0.25 m3 的平推流反应器串联。
解：
（1）
vR v0
=
0.25 103 27.14
=35mm，
设转化率为 x f 1, x f 2
k
1 CA0
xf1 (1 x f 1)2
xf1 (1 x f 1)2
=4.35
x f 1 =0.622
∴ CA1 CA0 (1 x f 1) =7.14×（1-0.622）=2.7mol/L
（3）
F (t)
1 e2t/tm
1
2t tm
代入数据：
F
(17.8)
1
e217.8/100
1
2
17.8 100
0.050
即不合格产品所占分率为 5%
4－9 解：题目改：k＝0.25s－1
tm
0
tC(t) C(t)
11
25
38
410 58 6 6 7 4 8 3 9 2.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12
解： cA
c ek2t A0
dcL dt
k1cA k2cL
k1cA0ek2t
k2cL
由常微分方程的通解，可解得： cL ek2t ( k1cA0ek2t ek2t dt c)
4－1 有一理想搅拌釜式搅拌器，已知反应器体积为 100L，流量为 10L/min，试估计离开反
应器的物料中，停留时间分别为 0～1min，2～10min 和大于 3min 的物料所占的分率。
0.865
PFR: xA 1 ektm 1 e7.5103272.5 0.870
CSTR:
xA
1 1 1 ktm
1
1
7.5
1 103
272.5
0.671
4-4 用脉冲示踪法测得实验反应器的停留时间分布关系如下表所示，今有一液相反应 A+B
P，已知 cA0 = cB0 ，若此反应在具有相同停留时间的平推流反应器中进行，转化率可
ektC(t)
xA 1
ekt t E t dt 1
0
0
C (t )
0
1 e7.5103144 0.1 e7.5103192 0.5 e7.5103240 10.0 e7.5103288 8.0 e7.5103336 4.0 22.6
1 0.3396 0.1 0.2369 0.5 0.165310.0 0.11538.0 0.0805 4.0 22.6
时间/min
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
K浓M度n/O（4g/ m3 0 2
6
12 12 10 5
2
1
0.5 0
设示踪物加入对流型无影响，试确定液体在反应器中的平均停留时间及 De/ uL 值
解：
t tE(t)dt
0
t c(t)
0
c(t)
1022.5 20.25(s) 50.5