第7章化学反应工程习题答案
化学反应工程练习题解答
第一章习题1有一反响在间歇反响器中进行，经过8min 后，反响物转化掉80％，经过18min 后，转化掉90％，求表达此反响的动力学方程式。
解2A A min 18A0min 8A0AA A0d d 219.019.0181)(218.018.081)(11kc tc kc kc x x c kt =-=-⋅==-⋅=-⋅=为假设正确，动力学方程 2在间歇搅拌槽式反响器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反响式为：()()()()S R B A O H H COOC CH OH H C COOH CH 2943SO H 94342+−−→−+反响物配比为：A(mol):B(mol)=1:4.97，反响在100℃下进行。
A 转化率达50％需要时间为24.6min ，辅助生产时间为30min ，每天生产2400kg 醋酸丁酯〔忽略别离损失〕，计算反响器体积。
混合物密度为750kg·m -3，反响器装填系数为0.75。
解3313111111i 1.2m 0.750.8949总体积反应0.8949m 0.910.9834有效体积反应0.91hr6054.6折合54.6min 3024.6总生产时间hr 0.9834m 750737.5换算成体积流量hr 737.5kg 634.1103.4总投料量hr 634.1kg 744.97724.1B 4.97:1B :A hr 103.4kg 601.724折算成质hr 1.724kmol 0.50.862的投料量A ，则50%转化率hr 0.862kmol 116100hr 100kg 2400/24R 116 74 60 M S R B A ==⨯==+=⋅=+⋅=⨯⨯=⋅=⨯⋅=⋅=⋅=+→+-------器器投料量则量流量产量3反响(CH 3CO)2O+H 2O →2CH 3COOH 在间歇反响器中15℃下进行。
一次参加反响物料50kg ，其中(CH 3CO)2O 的浓度为216mol·m -3，物料密度为1050kg·m -3。
化学反应工程 陈甘棠 第三版 课后答案【整理版】
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。
化学反应工程1_7章部分答案
第一章绪论习题1.1 解题思路:（1）可直接由式（1.7）求得其反应的选择性（2）设进入反应器的原料量为100 ，并利用进入原料气比例，求出反应器的进料组成(甲醇、空气、水)，如下表：组分摩尔分率摩尔数根据式（1.3）和式（1.5）可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数、和。
并根据反应的化学计量式求出水、氧及氮的摩尔数，即可计算出反应器出口气体的组成。
习题答案:(1) 反应选择性(2) 反应器出口气体组成：第二章反应动力学基础习题2.1 解题思路:利用反应时间与组分的浓度变化数据，先作出的关系曲线，用镜面法求得反应时间下的切线，即为水解速率，切线的斜率α。
再由求得水解速率。
习题答案:水解速率习题2.3 解题思路利用式（2.10）及式（2.27）可求得问题的解。
注意题中所给比表面的单位应换算成。
利用下列各式即可求得反应速率常数值。
习题答案:(1)反应体积为基准(2)反应相界面积为基准(3)分压表示物系组成(4)摩尔浓度表示物系组成习题2.9 解题思路:是个平行反应，反应物A的消耗速率为两反应速率之和，即利用式（2.6）积分就可求出反应时间。
习题答案:反应时间习题2.11 解题思路:（1）恒容过程，将反应式简化为：用下式描述其反应速率方程：设为理想气体，首先求出反应物A的初始浓度，然后再计算反应物A的消耗速率亚硝酸乙酯的分解速率即是反应物A的消耗速率，利用化学计量式即可求得乙醇的生成速率。
（2）恒压过程，由于反应前后摩尔数有变化，是个变容过程，由式（2.49）可求得总摩尔数的变化。
这里反应物是纯A，故有：由式（2.52）可求得反应物A的瞬时浓度，进一步可求得反应物的消耗速率由化学计量关系求出乙醇的生成速率。
习题答案:（1）亚硝酸乙酯的分解速率乙醇的生成速率（2）乙醇的生成速率第三章釜式反应器习题3.1 解题思路:(1)首先要确定1级反应的速率方程式，然后利用式（3.8）即可求得反应时间。
(2)理解间歇反应器的反应时间取决于反应状态，即反应物初始浓度、反应温度和转化率，与反应器的体积大小无关习题答案:(1)反应时间t=169.6min.(2)因间歇反应器的反应时间与反应器的体积无关,故反应时间仍为169.6min.习题3.5 解题思路:（1）因为B过量，与速率常数k 合并成，故速率式变为对于恒容过程，反应物A和产物C的速率式可用式（2.6）的形式表示。
化学反应工程第二版习题解答
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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?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。
(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》复习题及答案全解
单选题1. 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_______。
（A ）（A ）平推流反应器 （B ）全混流反应器（C)平推流串接全混流反应器 （D ）全混流串接平推流反应器2. 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_______.（P22）(A ）加料时间 (B)反应时间 （C ）物料冷却时间 （D)清洗釜所用时间3. 下列单位不属于反应速率的是_______。
（P13）（A)mol/(g ﹒s) (B ）m 3/s （C ）mol/（m 2﹒s) (D)mol/（m 3﹒s)4．反应 A B C →+,12.50 k s -=，则反应级数为_______。
（P 13）A ． 0 (B)1 （C ）2 （D ）35。
反应NaOH + HClNaCl + H 2O ，已知mol s l k /1.0⋅=，则反应级数n=_______。
(P 13）（A ）0 (B ）1 （C)2 （D ）36. 气相基元反应 B A →2，进料时反应物A 和稀释剂C 以等摩尔比加入，则膨胀率为_______。
(P58）(A ）-1 （B ）-0。
25 (C ）0。
25 (D)0.57。
下面反应器中不属于理想反应器的是_______。
（P21）(A ）间歇反应器 (B ）全混流反应器 （C ）平推流反应器 (D ）膜反应器8。
下面哪种反应器组合形式可以最大程度降低反应器体积_______。
（B ）（A ）平推流反应器串联 （B ）全混流反应器串联（C)平推流反应器并联 （D ）全混流反应器并联9. 在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ，0.01 /A A r C mol L s -=⋅，当C A0=1 mol/L 时,求反应至C A0=0。
01 mol/L 所需时间t=_______秒。
（P43)(A ）400 （B)460 （C)500 (D)56010. 在间歇反应器中进行等温二级反应A → B ,20.01 /A A r C mol L s -=⋅，当C A0=1 mol/L 时,求反应至C A0=0.01 mol/L 所需时间t=_______秒。
《化学反应工程》(第四版)课后习题答案详解
（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 A1
0
xA2 dxA dxA 4.35 2 2 x A1 (1 x ) (1 x A1 ) A1
1 1 1 1 4.35 1 x A1 1 x A2 1 x A1 1 1 4.35; 1 x A1 1 5.35 4.35; 1 x A2 1 5.35; x A1 0.81; 1 x A1
1 1 8.314 0.7 1 ln[ / ln ] 423 T2 83.681000 1 0.7 1 0.6 1 1 8.314 0.9347 ; 423 T2 83.681000
T2 441K
习题3-5解答
C A0
1 C B 0 2.0 1.0mol / L 2 CP 0 CR 0 0; xAf CB 0 xBf 1.0 0.8 0.533 xBf 0.8; ; C A0 1.5 CA 1.5 (1 0.533) 0.7; CP CR CB0 xBf 1.0 0.8 0.8;
1 5 0.99 t2 ln 5.81(h) 4 0.615 0.307 5 (1 0.99)
分析：等当量配料，随转化率提高，反应时间迅速增长； 若采用过量组分配料，随转化率提高，反应时间增长放慢。
《化学反应工程》教材课后习题答案 李绍芬 天津大学
其中 xi=yiMi/∑yiMi。进料的平均摩尔质量 Mm=∑yiMi=10.42kg/kmol。 经冷凝分离后的气体组成（亦即放空气体的组成）如下：
组分 摩尔质量 摩尔分率 yi CO H2 CO2 CH4 N2 总计 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 对整个系统就所有物料作衡算得： 100×10.42=B+9.554A 联立（A） 、 （B）两个方程，解之得 A=26.91kmol/h 反应后产物中 CO 摩尔流量为 FCO=0.1549A+9.38B/(28×1000) 将求得的 A、B 值代入得 FCO=4.431 kmol/h 故 CO 的全程转化率为 B=785.2kg/h (B) (A) 28 2 44 16 28 15.49 69.78 0.82 3.62 10.29 100
dX A dX A C A0 dVR d (VR / Q0 )
用 XA～VR/Q0 作图，过 VR/Q0=0.20min 的点作切线，即得该条件下的 dXA/d(VR/Q0)值 α。 VR/Q0min 0.12 0.148 0.20 0.26 0.34 0.45 XA% 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0
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
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》试题及答案
《化学反应工程》试题及答案一、选择题（每题5分，共25分）1. 以下哪个选项不属于化学反应工程的研究范畴？A. 化学反应速率B. 反应器设计C. 催化剂制备D. 产品分离和提纯答案：D2. 以下哪种反应器类型不属于理想反应器？A. 平推流反应器B. 全混流反应器C. 非理想反应器D. 等温反应器答案：C3. 以下哪个因素对化学反应速率影响最小？A. 反应物浓度B. 温度C. 催化剂D. 反应时间答案：D4. 在全混流反应器中，以下哪个参数表示反应器的时空产率？A. 空时B. 时空产率C. 反应时间D. 反应速率答案：B5. 以下哪个选项描述的是化学反应工程的主要任务？A. 研究化学反应机理B. 设计和优化反应器C. 分析和解决生产过程中的问题D. 所有以上选项答案：D二、填空题（每题5分，共25分）6. 化学反应工程的主要研究内容包括____、____、____。
答案：化学反应动力学、反应器设计、反应器操作7. 在间歇操作反应器中，反应物的浓度随时间变化的关系为____。
答案：指数衰减8. 反应器的设计和操作过程中，需要考虑的主要因素有____、____、____。
答案：反应速率、反应温度、反应压力9. 以下反应器类型中，属于连续操作反应器的是____、____。
答案：平推流反应器、全混流反应器10. 在反应器操作过程中，以下哪个参数表示反应物的转化率？答案：转化率三、计算题（每题25分，共50分）11. 某一级反应在间歇操作反应器中进行，已知反应速率常数为k=0.1 min^-1，反应物初始浓度为C0=1 mol/L。
求反应进行1 min后，反应物的浓度。
解：根据一级反应的动力学方程，反应物浓度随时间的变化关系为：ln(C/C0) = -kt代入已知数据：ln(C/1) = -0.1 1C = 1 e^(-0.1)C ≈ 0.9048 mol/L答案：反应进行1 min后，反应物的浓度为0.9048 mol/L。
化学反应工程 陈甘棠 第三版 课后答案
A nA0 pA0 nA pA
P 0 0 3nA0 nA 3 pA0 pA
p总 pA0 3 pA0 2 pA
解 由 cA-cB=42.4 可知反应应按下列方式 A+B→产物进行 设为二级反应
dcA 1 c c kcA cB 积分得： kt ln A B0 dt cA0 cB0 cA0cB
以
1 c ln A 对 t 作图若为直线，则假设正确。 cA0 cB0 cB
t
116.8 319.8 490.2 913.8 1188
由 cA0-cB0=42.4 整理得数据如下：
4
y
线性回归：
0.026
1 c ln A cA0 cB0 cB
0.013 2
0.014 9
0.016 9
0.021 6
-3
13
解
t=285-283=2s
反应前后体积不变的不可逆反应，已经反应掉的部分不会对反应产生任何 影响。反应过程中的任意时刻都可以作为初始时刻和终了时刻。 14 在间歇搅拌槽式反应器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为： 2 SO 4 CH3COOH C4 H9OH H CH3COOC4 H9 H 2O A B R S 反应物配比为：A(mol):B(mol)=1:4.97，反应在 100℃下进行。A 转化率达 50％需要时间为 24.6min，辅助生产时间为 30min，每天生产 2400kg 醋酸 -3 丁酯（忽略分离损失） ，计算反应器体积。混合物密度为 750kg·m ，反应 器装填系数为 0.75。 解
t t1 2
pA 0.5 pA0
1 0.51n 1n pA 0 t1 2 k p n 1 pA0 t1 2 ln pA0 ln t1 2 0.1360 265 5.580 186
化学反应工程第七章流固相非催化反应-
CAS CAC
RC)/4RSRCDeff
1/4CAC RC2k
CAg
1
4RS2kG
4RRSSRC RD Ceff
41RC2k
3. 未反应芯半径与反应时间的关系
d d n tA b 1 d d n tB b 1 d d t(M B B4 3R C 3 ) 4 b M B R B C 2d d R tC
CAS
d d n tAb 1d d n tB4R S 2k G (C A gC A S)
CAC
dd ntAb 1dd ntB4R C 2kCAC
CAg
d d n tA b 1 d d n tB 4R 2 D e f f d d C R A R C R R S 4R C 2 D e f f d d C R A R R C
2．第二阶段
1）A作外扩散，CAf→CAS； 2）A从颗粒外表面扩散通过“产物层”外壳到达反应区边 界Rm； 3）A进入反应区进行扩散―反应， “产物层”不断增厚，反应区逐渐 收缩，直至反应结束。
第一阶段：未形成固体产物层，反应区为整个颗粒； 第二阶段：形成固体产物层，且不断扩展；与此同时，反
1）A从流体主体通过边界层扩散到达未反应芯表面 ―外扩散，CAf→CAC；
2）A和B在未反应芯表面进行化学反应； 3）流体产物F通过外扩散进入流体主体，CFC→CFf。
应用范围 反应过程中没有形成“产物层”外壳，其余同颗粒大
小不变时的应用范围相同。
二、整体反应模型
当颗粒的孔隙率较大时，流体可以扩散到颗粒中心， 在整个颗粒上起反应。这种模型称为整体反应模型。
A (f)+ b B (s ) fF (f)+ s S (s )
《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_ 。
化学反应工程习题及答案
答案：在一般情况下，对低黏性均相液体混合，可选用任何形式的搅拌器；对非均相液体分散混合，选用 旋桨式、涡轮式搅拌器为好；在有固体悬浮物存在，固液密度差较大时，选用涡轮式搅拌器，固液密度差 较小时，选用桨式搅拌器；对于物料黏性很大的液体混合，可选用锚式搅拌器。 答案关键词：低黏性，非均相液体，固体悬浮物，密度差，黏性很大
xA
k1= k2
xA
=
x A1
t1cA0 1 x A t2cA0 1 xA
50%
75%
5 cA0 1 50% = t2 cA0 1 75%
t2 =15min
t
' 2
=t2
t1 =15-5=10min
计算的最后结果数字： 10min
题目编号： 0103 第 1 章 2 节 页码
题目编号： 0108 第 1 章 1 节 页码
难度系数： A (A B C 三级，A 简单，C 最难)
题目：试述釜式反应器的适用范围及特点？ 答案：主要应用于液-液均相反应过程，在气-液、液-液非均相反应过程也有应用。既可适用于间歇操作过 程，又可单釜或多釜串联适用于连续操作过程，而以在间歇生产过程中应用最多。它具有温度和压力范围 宽、适应性强，操作弹性大，连续操作时温度、浓度容易控制，产品质量均一等特点。但若应用在需要较 高转化率的工艺要求时，却有需要较大容积的缺点。通常在操作条件比较缓和的情况下操作，如常压、温 度较低且低于物料沸点时，应用此类反应器最为普遍。 答案关键词：液-液均相反应，非均相反应，间歇，连续，适应性强，操作弹性大，浓度容易控制，质量 均一
反应器和全混流反应器所需有效体积之比。反应级数越高，容积效率越低；转化率越高，容积效率越低。
师范类《化工基础》PPT课件 第七章化学反应工程基础习题解答
解得： x'A 0.75
设换成相同体积的平推流反应器时，转化率为
VRqv0qv0kcA0(x1'A 'x'A ' )
x
'' A
，则有：
与全混流反应器的计算相比为：
VR VR
q
v0
kcA
0
x
'' A
(1
x
'' A
)
q
v0
kc A 0
xA (1
xA
)2
x
'' A
(1
x
A
)2
x
A
(1
x
'' A
)
x
7
第四章习题
7. 在某全混流反应器中进行均相液相反应：A→P，其动力学方程为rA=kcA2，转 化率为50%。（1）如果反应器体积为原来的6倍，其他保持不变，则转化率为 多少？（2）如果体积相同，换成平推流反应器，其他保持不变，则转化率为 多少？
解： 在全混流反应器中进行的二级反应，其反应体积为：
解： 醋酸、丁醇、醋酸丁酯的摩尔质量分别为60、74、 116。含1mol醋酸的初始 溶液的体积为：
2020/6/8
604.97740.57(m3)
750
则醋酸的初始浓度为：
cA00.7 1501.753(km ol/m 3)
4
第四章习题
处理物料的流量为：
1160.522440 0601.7530.01639(m 3/m in)
VRqv0qv0kcA0(x 1A xA)2
反应器体积变为原来的6倍时，其转化率为xA’，则有
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第7章化学反应工程习题答案7-1 试述物理吸收与化学吸收的区别。
解：对于物理吸收过程*=A A A P H C 0 对于化学吸收过程**+=AA BA P P C C αα10,式中A KH =α，其中K 为化学平衡常数；0B C 为吸收剂中的活性组分浓度；0A C 是与A 组分分压*A P 平衡的气体浓度；A H -A 组分溶解度系数。
从以上两式可以看出物理吸收和化学吸收区别如下：1．物理吸收气体溶解度与气体压力呈正比关系，化学吸收呈渐近线关系，当分压较高时，气体溶解度趋近化学计量的极限，因此为了减低能耗，导致操作方式不同，压力较低宜采用化学吸收，压力较高宜采用物理吸收。
2．热效应不同，物理吸收热效应较小，每摩尔数千焦耳，而化学吸收可达数万焦耳。
导致吸收剂的再生方式不同，物理吸收过程吸收剂减压再生为主，化学吸收过程的吸收剂再生除减压外还需加热。
3．物理吸收选择性主要体现各种气体在溶解度系数的差异，而化学吸收取决于A KH =α，由于化学反应特定性，吸收选择性不同。
化学吸收选择性高于物理吸收。
7-2解释下列参数的物理意义：无因次准数M 、增大因子β及液相利用率η。
分别写出一级不可逆和二级不可逆反应无因次准数M 的计算式。
解：无因次准数M 的物理意义通过液膜传递速率液膜内的化学反应速率增大因子β的物理意义为速率单纯物理吸收时的传质过气液界面的传质速率液膜内有化学反应时通液相利用率η的物理意义为的反应速率液相均处于界面浓度下吸收速率对于一级不可逆反应211LAL L L k kD k k M ==δ对于二级不可逆反应22LBLAL k C k D M =7-3 纯二氧化碳与氢氧化钠水溶液进行反应，假定液相上方水蒸气分压可不计，试按双膜模型绘出气相及液相二氧化碳浓度分布示意图。
解：气模 液膜 P CO2,gP CO2,iC CO2,i C CO2,L7-4应用双模理论对下列情况分别绘出气相及液相中反应物及反应产物浓度分布示意图：（1）反应两种气体A、B被同一吸收剂S同时吸收，A的吸收是0=ALC的中速反应，B的吸收是1〈〈MaL慢；（2）反应两种气体A、B被同一吸收剂S同时吸收，A的吸收是气膜控制的瞬间反应，B的吸收是1〉〉MaL慢速反应。
解：（1）(2)P A,iP A,g气模液膜C S,LC S,iC A,i→ALC≠=LxAdxdcδC S,L气模液膜P B,gP B,iC B,i气模液膜P A,gC A,iC S,LC S,i7-5 一级不可逆反应过程，已知s m k L /104-=，s m D L /105.129-⨯=，试讨论：（1） 反应速率常数1k 高于什么数值时，将是膜中进行的快反应过程；1k 低于什么数值时，将是液流主体中进行的慢反应。
（2） 如果111.0-=s k 。
试问L a 达到多大以上反应方能在液流主体中反应完毕，此时传质表面上的平均液膜厚度将是多少？ （3） 如果1110-=s k ，30=L a ，试求η和β。
解：(1)当3≥M 时将是在膜中进行的快反应过程，即921≥LAL k k D ，解1160-≥s k当02.0≤M 时将是在膜中进行的快反应过程，即421104-⨯≤LAL k k D ，解1311067.2--⨯≤s k（2）当()M th M a L 11〉〉-时反应方能在液流主体中反应完毕，由于即1105.1101.0105.128921〈〈⨯=⨯⨯==---LAL k k D M ，此时M M th →，上式可以简化为()M a L 〉〉-1,6.67≥L α。
气模 液膜 P B,g P B,i C B,iC S,L C B,L →0m k D L L L 549105.110105.1---⨯=⨯==δ （3）5.11010105.18921=⨯⨯==--LAL k k D M ，此时满足()M th M a L 11〉〉-，所以45.1==M th M β 032.0)(1==M th M L αη或带入原公式()[]()[]44.115.15.1)130(5.1)130(22.15.1111=+-+-=+-+-=th th M th M a Mth aM ML Lβ7-6 对于不可逆一级快速反应过程，试讨论温度和浓度对吸收速率的影响。
()[]()[]032.0111=+-+-=M th M a M a M th a M LLLη解：气-液反应它与均相反应有着根本不同的特性，气-液反应必须首先通过气体的溶解，然后与液相中的反应物进行反应，因此它是气体的溶解和与液相反应的一种总和。
对于不可逆一级快速反应过程，其吸收速率i L i L C D k C k M N 1== 温度对吸收速率的影响：气体溶解绝大多数为放热过程，即随着温度升高溶解度系数降低，使气体在气-液界面浓度i C 降低，温度提高使反应速率常数1k 和扩散系数增加，因此温度对气-液吸收速率的影响吸收速率取决于反应速率常数、扩散系数和气体溶解度的此消彼涨，例如氨水碳化过程的实验数据表明：温度对它们的影响刚好对消，因此吸收速率与温度无关。
反应物浓度的影响：反应物浓度升高通常会是反应速率加快，但是当反应物浓度增高时，溶液中反应物和生成物浓度都随之升高，气体在液相中的溶解度系数降低，并且溶液浓度的增加会使溶液粘度增大，导致扩散系数和传质系数降低，因此对于大多数气-液反应系统，存在一个最佳浓度。
7-7在20℃下用9=pH 的缓冲溶液吸收二氧化碳分压力为0.01MPa 的气体，已知s m k L /104-=，14110-=s C k OH ，s m D L O C /104.129,2-⨯=，若反应可视为拟一级不可逆反应，气膜传质阻力可以忽略不计，1000=α，)/(0014.032MPa m kmol H CO •=，试求吸收速率。
解：2854921104.1101010104.1----⨯=⨯⨯⨯==LAL k k D M 14104.110002=⨯⨯=-M L α属于持液大的拟一级慢反应，此时 934.0)1(=+-=M M M L L αδβ由于气膜传质阻力可以忽略不计，因此气相主体二氧化碳分压等于气液界面分压。
吸收速率)/(103.10014.001.010934.0394,2s m kmol C k N i CO L •⨯=⨯⨯⨯==--β7-8 用42SO H 来吸收压力MPa 005.0的3NH ，该反应为极快的不可逆反应，为了使吸收过程以最快的速率进行。
试问吸收时42SO H 的浓度最低应为多少？试求吸收速率。
已知数据：)/(100.824s MPa m kmol k g •⋅⨯=-，s m k L /1035-⨯=，1/,,423=L SO H L NH D D解：反应方程式为：424423)(2121SO NH SO H NH =+为了使吸收过程以最快速率进行，硫酸浓度必须达到临界浓度。
354/0667.0005.01031085.0))(()(242342m kmol p D D k k C CO SO H NH L g c SO H =⨯⨯⨯⨯==--υ 吸收速率)/(104005.010821082s m kmol p k N CO g •⨯=⨯⨯==--7-9 用OH N a 吸收气体中的2NO ，2NO 分压为0.005MPa ，溶液中的OH N a 浓度为0.5L mol /，如果)/(0.52h MPa m kmol k g ••=，s m k L /1055-⨯=，二级反应速率常数)/(10342s kmol m k •=，)/(25.032MPa m kmol H NO •=，s m D L CO /108.129,2-⨯=，7.1/,,2=LCOL OH N D D a,试求吸收速率；并判断是否可用拟一级反应模型计算？解：对于二级不可逆反应:601055.010108.1549,2=⨯⨯⨯⨯==--LLB L kC kD M首先按气流主体二氧化氮分压计算二氧化氮在气-液界面i CO C ,2值，如果按此值计算i β值已经很大，那么实际i β还会更大。
681)005.025.01/(5.07.11)/(1,,22=⨯⨯⨯+=+=i CO L CO NaOH L NaOH i C D C D υβ由上述计算可知：M i 2φβ,因此可用拟一级反应模型计算。
此时M =β 此吸收过程为不可逆反应，液流主体中二氧化氮平衡分压为零 吸收速率为**=-=C K C C K N L L L )( 其中Lg L k k H K β11+=，带入数据得： 18.513105601)3600/5(25.0115=⨯⨯+=+=-L g L k k H K β，s m K L /1095.13-⨯= )/(1043.2005.025.01095.1)(233s m kmol C K C C K N L L L •⨯=⨯⨯⨯==-=--**7-10 气体中2CO 在2000φmm 塔中被30℃的氨水鼓泡吸收，2CO 含量由10％降低至1％，气量（STP ）为6500h m /3，设氨水游离氨为0.3L mol /，操作压力0.56MPa （绝压），反应过程可视为虚拟一级不可逆反应，设氨水2CO 的二级反应速率常数)/(30032s kmol m k •=，鼓泡层液相混合均匀，试求鼓泡层的VS d a 、、ε和该塔所需净有效高度。
已知：)/(146.032MPa m kmol H CO •=，s m D L CO /105.129,2-⨯=，s m k L /1034-⨯= ，)/(0.12h MPa m kmol k g ••=，氨水物性：3/960m kg L =ρ，s Pa L •⨯=-3109.0μ ，m N L /1062-⨯=σ。
解：按气相为平推流、液相为全混流的简化模型考虑，折合成反应条件下氨气的加料速率为h m /1305)56.0/1013.0()273/303(65003=⨯⨯ 表观气速 s m u OG /115.01360013052=⨯⨯=π气泡直径按12.012.02235.0226---⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛=R OG L L R L L R RvsgDu gD gD D d μρσρ计算12.05.012.023235.022])281.9(115.0[])109.0(960281.9[)106960281.9(226-----⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=VS dm 31033.1-⨯=气含率按247434)1(⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-LL L L L OG G Gg u C μσρσμεε计算，对电解质25.0=C5.0])109.0(81.9)106(960)[106109.0115.0(25.0)1(24/74332234=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-----G Gεε 经试差解得 2.0=G ε 比表面积 323/9021033.12.066mm d a VS G =⨯⨯==-ε 由题可知，此二级反应可按拟一级反应处理；5.1)103(3.0300105.1,249223=⨯⨯⨯⨯==--L LNH L k C k D M由M 值不能判断该反应特征，需要进一步判别。