化学反应工程_陈晓_01习题 (1)
反应工程--习题1
rA C A0
dx A kC A0 (1 x A ) dt
• δA=(3-1)/1=2 yA0=0.5 n0(1+ xA) • xA=n/n0-1=P/P0-1
dP k (2 P0 P) dt
n=n0(1+ yA0δA xA) =
在一全混流反应器中进行下列一级不可逆串联反应： A k1 P k2 S 目的产物为P，反应器体积为V，体积流量为v0，进料为纯A 组分，浓度为CA0。 （1）各组分的浓度表达式； （2）导出产物P的总收率、选择性表达式； （3）导出产物P浓度达到最大所需的空时，即最优空时。 • 解： 全混流反应器中对A组分作物料衡算
• 解：当 n=0时，反应速率与反应物浓度无关，故与反应器 型式无关。 • 当n＞0时，反应速率与反应物浓度呈正效应，而平推流反 应器的浓度水平明显高于全混流型式，故选择平推流反应 器。 • 当n＜0时，反应速率与反应物浓度呈负效应，而平推流反 应器的浓度水平明显高于全混流型式，故选择全混流反应 n=0 n＞0 n=0 F / F / F / 器。 (-r ) (-r ) (-r )
1 xA C A0 1 (n 1) x A
nxA 1 (n 1) x A
在间歇反应器中进行等温二级反应A==B，反应速率：
2 rA 0.01C A mol/( L s)
当CA0分别为1、5、10mol/L时，分别计算反应至CA=0.01mol/L所 需的时间。
化学反映工程试题库
化学反映工程考试题库（分三个部份）（一）（综合章节）温习题一、填空题：1.所谓“三传一反”是化学反映工程学的基础，其中“三传”是指质量传递、热量传递和动量传递，“一反”是指反映动力学。
2.各类操作因素关于复杂反映的阻碍尽管各不相同，但通常温度升高有利于活化能高的反映的选择性，反映物浓度升高有利于反映级数大的反映的选择性。
3.测定非理想流动的停留时刻散布函数时，两种最多见的示踪物输入方式为脉冲示踪法和阶跃示踪法。
4.在均相反映动力学中，利用实验数据求取化学反映速度方程式的两种最要紧的方式为积分法和微分法。
5.多级混合模型的唯一模型参数为串联的全混区的个数N ，轴向扩散模型的唯一模型参数为Pe（或Ez / uL）。
6.工业催化剂性能好坏的三种最要紧的性质是活性、选择性和稳固性。
7.平推流反映器的E函数表达式为,()0,t tE tt t⎧∞=⎪=⎨≠⎪⎩，其无因次方差2θσ= 0 ，而全混流反映器的无因次方差2θσ＝ 1 。
8.某反映速度常数的单位为m3 / (mol hr )，该反映为 2 级反映。
9.关于反映22A B R+→，各物质反映速度之间的关系为(-r A)：(-r B)：r R＝1：2：2 。
10.平推流反映器和全混流反映器中平推流更适合于目的产物是中间产物的串联反映。
11.某反映的计量方程为A R S→+，则其反映速度表达式不能确信。
12.物质A按一级不可逆反映在一间歇反映器中分解，在67℃时转化50％需要30 min, 而在80 ℃时达到一样的转化率仅需20秒，该反映的活化能为×105(J / mol ) 。
13.反映级数不可能（可能/不可能）大于3。
14. 关于单一反映，在相同的处置量和最终转化率条件下，选择反映器时要紧考虑 反映器的大小 ；而关于复合反映，选择反映器时要紧考虑的则是 目的产物的收率 ；15. 完全混合反映器（全混流反映器）内物料的温度和浓度 均一 ，而且 等于 （大于/小于/等于）反映器出口物料的温度和浓度。
化学反应工程第一章习题答案
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)2B ↔C ↔ D(2)2B ↔C ↔D →E(3)2A+2B ↔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2B →2P 在30℃和常压下的反应速率常数2.65×104m 621。
化学反应工程课后习题解答全解PPT教案
pA 0.0586t3 3.3119t2 82.305t 996.12
（3）对回归方程求导，得到微分方程
dpA 0.1758t2 6.6238t 82.305 dt
（4）由微分方程求各点的斜率，如下表
第78页/共94页
时间 0.0 2.5 5.0 10.0 15.0 20.0
/min
总压 1000 1400 1666 2106 2386 2586
/Pa
.5 .5 .4 .4
pA 1000 800 666. 446. 306. 206.
-（dp4A/）dt 对r8A 2.3ddptA66~.8pA
75 53.5
分7别5取自然8 对数，8 得到数据如下 33.6 22.5 20.1
pA 10500 84040 68616. 44476. 30036. 24096.
/min
总压 1000 1400 1666 2106 2386 2586
/Pa
【解】
（1）参照例2-.57将系.统5 总压.力4 转化.4为A
组分分压数
pA
pA0
P0 A
P
其中
A
31 2 1
pA
pA0
pA0 2
P
1.5 pA0
P 2
1500
0.5P
由此式可得到 A 组分分压随时间的变化数据见下表
因产物P的选择率为
S rP 2cA 2 0.6667 66.67% rP 2rR 3cA 3
所以产物P的收率为
YA S xA 0.66670.8571 0.5714 57.14%
第167页/共94页
3-9 A P T 555K, P 0.3MPa,
yA0 0.30, y惰0 0.65, FA0 6.3mol/ s,
《化学反应工程》课后习题答案1
（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 0.5 5.30(h) 当x A 0.5时， t1 0.615 0.307 (1 0.5) 1 0.9 47.70(h) 当x A 0.9时， t1 0.615 0.307 (1 0.9) 1 0.99 524.70(h) 当xA 0.99时， t1 0.615 0.307 (1 0.99)
VR 2 V0 kcA0
dxA 2 x A dxA 0.5 (1 x A ) k 0.5 x A
xA
2 xA 2 3.892 0.98 [ln ]0.5 389.2s kCA0 (1 x A ) 0.01 2
VR V0 0.002 389.2 0.778 3 m
2 当cB0 / cA0 5时， (rA ) kcA0 (1 xA )(5 xA )
1 t2 kcA0
（完整版）化学反应工程习题
（完整版）化学反应工程习题化学反应工程习题第一部分：均相反应器基本理论1、试分别写出N 2+3H 2=2NH 3中用N2、H 2、NH 3的浓度对时间的变化率来表示的该反应的速率；并写出这三种反应速率表达式之间的关系。
2、已知某化学计量式为S R B A 2121+=+的反应，其反应速率表达式为B AA C C r 5.02=，试求反应速率B r =？；若反应的化学计量式写成S R B A +=+22，则此时反应速率A r =？为什么？3、某气相反应在400 oK 时的反应速率方程式为221061.3AA P d dP -?=-τh kPa /，问反应速率常数的单位是什么？若将反应速率方程改写为21AA A kC d dn V r =?-=τh l mol ./，该反应速率常数k 的数值、单位如何？4、在973 oK 和294.3×103Pa 恒压下发生下列反应：C 4H 10→2C 2H 4+H 2 。
反应开始时，系统中含丁烷为116kg ，当反应完成50%时，丁烷分压以235.4×103Pa /s 的速率发生变化，试求下列项次的变化速率：（1）乙烯分压；（2）H 2的摩尔数；（3）丁烷的摩尔分率。
5、某溶液反应：A+B →C ，开始时A 与B 摩尔数相等，没有C ，1小时后A 的转化率为75%，当在下列三种情况下，2小时后反应物A 尚有百分之几未反应掉？（1）对A 为一级、B 为零级反应；（2）对A 、B 皆为一级反应；（3）对A 、B 皆为零级反应。
6、在一间歇反应器中进行下列液相反应： A + B = R A + R = S已知原料组成为C A0 = 2 kmol/m 3，C B0 = 4 kmol/m 3，C R0 = C S0 = 0。
反应混合物体积的变化忽略不计。
反应一段时间后测得C A = 0 .3 kmol/m 3，C R = 1.5 kmol/m 3。
计算这时B 和S 的浓度，并确定A 的转化率、生成R 的选择性和收率。
(完整)《化学反应工程》选择题
1。
“三传一反”是化学反应工程的基础,其中所谓的一反是指_______。
（D ）A ．化学反应B 。
反应工程C 。
反应热力学D 。
反应动力学 2.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是_______。
(A)A 。
能量传递B 。
质量传递C 。
热量传递 D. 动量传递 20。
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 21.下列属于均相反应的是_______。
（A ）A. 乙酸乙酯水解B. CuO 的还原C. 加氢脱硫D. 电石水解 22.下列属于均相反应的是_______。
（C ）A. 催化重整 B 。
催化裂解 C. HCl 与NaOH 的中和 D. 水泥制造 23.下列属于非均相反应的是_______。
（D)A. 乙酸乙酯水解B. 氢气燃烧C. HCl 与NaOH 的中和D. 催化裂解 24。
下列属于非均相反应的是_______.(B ）A 。
乙酸和乙醇的酯化 B. 加氢脱硫 C 。
氢气燃烧 D. 烃类气相裂解 25.化学反应O H CH H CO 2423+⇔+,其中化学反应计量系数为—1的是哪种物质______。
(A ） A. CO B. 2H C. 4CH D 。
O H 226。
化学反应O H N H NO 222222+⇔+，其中化学反应计量系数为+2的是哪种物质______。
（D) A. NO B 。
2H C. 2N D. O H 227.对于一非恒容均相化学反应αA AαB B，反应组分A 的化学反应速率=-A r _______。
（A ）A.Vdt dn r A A -=- B 。
Vdt dn r B A -=- C 。
dt dCr AA -=- D 。
dt dC r B A -=-28。
对于一非恒容均相化学反应αA A αB B，反应产物B 的化学反应速率=B r _______.（B ）A. Vdt dn r A B =B. Vdt dn r BB = C. dt dC r A B =D 。
化学反应工程-习题集(含答案)(2024版)
可编辑修改精选全文完整版《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》试题及答案(K12教育文档)
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《化学反应工程》试题库一、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/(m 3·h ）,速率常数k 的因次为 m 3/(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 m 3/kg ·h 。
7. 反应速率2/1A A kC r =-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2.1010000ln +-=Tk ，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。
化学反应工程习题(1) 贵州大学
作业内容 1. 化学反应工程是一门研究____化学反应的工程问题_________________________________的科学。
2. 所谓数学模型是指_____无论设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量描述，要用数学式来表达各参数间的关系，简称数学模型。
3. 化学反应工程的数学模型包括__动力学方程式___________、_物料衡算式___________、____热量衡算式________、___动量衡算式_________和____参数计算式________。
4. 所谓控制体积是指_____________________________________________。
5. 模型参数随空间而变化的数学模型称为_____________________。
6. 模型参数随时间而变化的数学模型称为_____________________。
7. 建立物料、热量和动量衡算方程的一般式为_________________________。
8.三传一反：动量传递、热量传递、质量传递谓三传。
反应动力学为一反。
作业内容第二章均相反应动力学基础1. 均相反应是指___________________________________。
2. 对于反应aA + bB → pP + sS，则r P=_______r A。
3.着眼反应物A的转化率的定义式为_______。
4. 产物P的收率ΦP与得率ХP和转化率x A间的关系为_________________________________________________。
5. 化学反应速率式为r A=k C C AαC Bβ，用浓度表示的速率常数为k C，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数k P，则k C=___k P。
6.对反应aA + bB → pP + sS的膨胀因子的定义式为___________________。
7.膨胀率的物理意义为＿当反应物A全部转化后系统体积的变化分率＿＿______＿＿＿＿。
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2分，共20分）1. 化学反应工程主要研究的是（）。
A. 反应器的设计B. 反应过程的优化C. 反应动力学D. 反应器的放大答案：B2. 反应速率常数k与温度的关系遵循（）。
A. 阿伦尼乌斯方程B. 范特霍夫方程C. 吉布斯自由能方程D. 亨利定律答案：A3. 在一个恒温恒压的容器中，如果反应物A的浓度增加一倍，反应速率将（）。
A. 增加一倍B. 增加两倍C. 不变D. 增加四倍答案：A4. 以下哪种类型的反应器是理想流动反应器（）。
A. 完全混合反应器B. 平推流反应器C. 活塞流反应器D. 循环流反应器答案：C5. 反应器的停留时间分布（RTD）是用来描述（）。
A. 反应物的转化率B. 反应器内的温度分布C. 反应器内的压力分布D. 反应物在反应器内的停留时间答案：D6. 在一个反应器中，如果反应物A的转化率增加，那么（）。
A. 反应速率一定增加B. 反应速率一定减少C. 反应速率可能增加也可能减少D. 反应速率不变答案：C7. 以下哪种催化剂是固体催化剂（）。
A. 酸催化剂B. 金属催化剂C. 酶催化剂D. 所有选项都是答案：D8. 反应器的体积效率是指（）。
A. 反应器体积与反应物体积的比值B. 反应器体积与催化剂体积的比值C. 反应器体积与产物体积的比值D. 反应器体积与反应物转化率的比值答案：B9. 在一个反应器中，如果反应物A的浓度增加，那么（）。
A. 反应速率一定增加B. 反应速率一定减少C. 反应速率可能增加也可能减少D. 反应速率不变答案：A10. 以下哪种类型的反应器是理想混合反应器（）。
A. 完全混合反应器B. 平推流反应器C. 活塞流反应器D. 循环流反应器答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 阿伦尼乌斯方程中，温度每增加10°C，反应速率常数k增加的倍数为______。
答案：e^(Ea/(R*10))2. 在一个反应器中，如果反应物A的浓度为[A]，反应速率常数为k，那么反应速率v可以表示为______。
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响：3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+ 32222CH OH 3O 2CO 4H O +→+进入反响器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3〔摩尔比〕，反响后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。
试计算（1） 〔1〕 反响的选择性；（2） 〔2〕 反响器出口气体的组成。
解：〔1〕由〔1.7〕式得反响的选择性为：0.629Y S 0.961196.11%X 0.720====〔2〕进入反响器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3〔摩尔比〕，A P 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结合上述反响的化学计量式，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 mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol1. 1. 2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反响如下：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，反响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，即将反响后的气体冷却，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局部放空，大局部经循环压缩Bkg/h 粗甲醇100kmol 放空气体原料气和冷凝别离后的气体组成如下：〔mol 〕组分 原料气 冷凝别离后的气体 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 2 1.46 0.82 CH 4 0.55 3.62 N 2 2.92 10.29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。
化学反应工程习题精选与解答
第一章 绪论1. 化学反应工程是一门研究______________的科学。
（化学反应的工程问题）2. 化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以_______作为研究对象，又以_______为研究对象的学科体系。
（化学反应、工程问题）3. _______是化学反应工程的基础。
（ 三传一反）4. 化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。
（分批式操作、连续式操作、半分批式）5. 化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指_______、_______、_______。
（传质、传热、动量传递）6. 不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称_______。
（数学模型）7. 在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_______。
（累积量=输入量-输出量）8.“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指_______。
（D ）A ．化学反应 B. 反应工程 C. 反应热力学 D. 反应动力学 9.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是_______。
（A ）A. 能量传递B. 质量传递C. 热量传递D. 动量传递第二章 均相反应动力学1. 均相反应是指_。
（参与反应的物质均处于同一相）2. aA + bBpP + sS 对于反应，则=P r _______)(A r -。
（ap）3.着眼反应组分K 的转化率的定义式为_______。
（00K KK K n n n -=χ）4.当计量方程中计量系数的代数和等于零时，这种反应称为_______，否则称为_______。
（等分子反应、非等分子反应）5. 化学反应速率式为βαB A C A C C K r =-，用浓度表示的速率常数为C K ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数P K ，则C K =_______P K 。
(完整版)化学反应工程习题
2
18、有一等温二级不可逆液相反应，其动力学方程式为rAkC2A，已知293K时反应速度常
数k为10 m3/kmol.h，反应物A的初始浓度CA0为0.2kmol/m3，加料速率V0为2 m3/h，试比较下列理想反应器组合方案的出口转化率。
其它条件不变，出口处转化率应为多少？
12、在管式反应器中进行一裂解反应A=R+S，实验测得该反应为一级不可逆反应，其动力
33
学方程式为rAkPPA（mol/m.s），若反应在P=101.3 10 Pa，T=546K的条件下进行，反 应速度常数kP=7.75 10-6mol / m3.s.Pa，试计算：
7、一级可逆反应A = R在等温下进行。已知CA0= 500mol/m3，CR0= 0。若该反应在一间歇 反应器中进行，且在反应温度下xAe0.667。经480 s后测得xA0.333。（1）试确定此
反应的动力学方程； （2）计算xA分别达到0.6和0.65所需的反应时间； （3）比较计算结果， 你有什么体会？
1）、两个有效体积均为2 m3的PFR反应器串联；
2）、一个PFR反应器后串联一个CSTR反应器，二者有效体积均为2 m3；
反应开始时，系
统中含丁烷为116kg，当反应完成50%时，丁烷分压以235.4×103Pa/s的速率发生变化， 试求下列项次的变化速率： （1）乙烯分压； （2）H2的摩尔数；（3）丁烷的摩尔分率。
5、某溶液反应：A+B C，开始时A与B摩尔数相等， 没有C，1小时后A的转化率为75%， 当在下列三种情况下，2小时后反应物A尚有百分之几未反应掉？
始时没有醋酸存在， 各釜反应均在150℃下进行，此时反应速率常数k=0.0806min-1，转化率 达到90%，求： （1）若为单釜操作时，所需反应器有效容积为多少？ （2）若为多釜串联操作时，已知各釜反应器容积为单釜操作时有效容积的1/10，则需几个
化学反应工程习题精选与解答
化学反应工程习题精选与解答第一章绪论1.化学反应工程是一门科学。
（化学反应的工程问题）2.化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以_______作为研究对象，又以_______为研究对象的学科体系。
（化学反应、工程问题）3._______是化学反应工程的基础。
（三传一反）4.化学反应过程分为操作。
（批量操作、连续操作、半批量操作）5.化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指_______、_______、_______。
（传质、传热、动量传递）6.无论是设计、放大还是控制，都需要对研究对象进行定量描述，即需要用数学公式来表示参数之间的关系，简称。
（数学模型）7建立数学模型时，物质、热量和动量平衡的一般公式为。
（累计=投入产出）8.“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指_______。
（d）a、化学反应B.反应工程C.反应热力学D.反应动力学9“三通一逆”是化学反应工程的基础。
以下不是三通。
（a）a.能量传递b.质量传递c.热量传递d.动量传递第二章均相反应动力学1.均相反应是指_。
（参与反应的物质均处于同一相）2.aa+bbpp+ss对于反应，则rp?_______(?ra)。
（pa）?k?3.着眼反应组分k的转化率的定义式为_______。
（）4.当计量方程中计量系数的代数和等于零时，这种反应称为_______，否则称为_______。
（等分子反应、非等分子反应）??5.化学反应速率式为?ra?kccacb，用浓度表示的速率常数为kc，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速nk0?nknk0率常数kp，则kc=_______kp。
（(rt)()）kf，k（(rt)n）然后KC=________fkk7.化学反应的总级数为n，如用浓度表示的速率常数为kc，用气体摩尔分率表示的速率常数y，则kc=_______y。
K6的总反应速率常数表示为总反应速率常数rtp（?）8.在构成反应机理的基元反应中，如果一个基元反应的速率比其他基元反应的速率慢得多，则其反应速率代表整个反应的速率，其他基元反应可视为at __;。
化学反应工程_陈晓_01习题 (1)
解：设反应为一级可逆反应
rA kcA k '(cA0 cA )
dcA dt
k[cA
1 K
(cA0
cA )]
ln(cA0 cAe ) k(1 1 )t
cA cAe
K
K k k'
cAe
k
k' k
'
cA0
作图ln[(ca0-cae)/(ca-cae)]-t,如下：
n总(1 0.0375xA )
p0V nRT V ' = V0
n' n
V '=V（0 1+0.0375xA）
(2)恒压间歇反应器中，x、 pi、ci和V的函数
V '=V（0 1+0.0375xA） p0V nRT
ci
ni V'
V（0nN1H+30,0.(0137x5Ax)A）（c1N+H03 ,.00(3175xxAA)）
解：rA kccN2OcO2
c p
rA
kc
(
pNO RT
)2
pO2 RT
kc (RT )3
pN2 O pO2
RT
kp
kc (RT )3
2.65104 L2 / mol2 s (8.314 303)3(J / mol)3
1.66106 L2 mol / J 3 / s
习题1.4：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：
膨胀率
物系体积随转化率的变化不仅仅是膨胀因子
的函数，而且与其它因素，如惰性物的存在 等有关，因此引入第二个参数膨胀率。
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4NH3+5O2 =4NO+6H2O
如果进气中含氨 15%，进气状态为8.2atm，227ºC 。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和体积 V的函数。 （3）恒容间歇反应器中，分别写出反应转化率对pi，ci和总压 的函数。
解：(1)进气总浓度和氨浓度
p
8.2 1.01105
c0 RT 8.314 (273.15 227) 0.1972mol / L
cNH3,0 0.15 c0 0.02958mol / L
★ ★ ★变容反应过程
适用于气相反应 如果产物反应物的计量系数不匹配，恒压
，则变容。 变容，则浓度变化，影响反应速率 膨胀因子和膨胀率
rA
dCA dt
k1CA0 (1 x)(CB0
CA0 x) k2 (Cp0
CA0 x)CA0 x
rA
dCA dt
(k1 k2 )CA02 x2
(k1(CA0
CB0 ) k2CP0 )x k1CA0CB0
A (k1 k2 )CA02
B (k1CA0 k1CB0 k2CP0 )CA
令
D
B2 C 4A2 A
E B 2A
t
CA0 2 AD
ln
x
E E
D D
ln
x
E E
D D
t
CA0 2 AD
ln
E E
D D
x x
E E
D D
• CA0=4.066mol/m3 CB0=10.43mol/m3
• CP0=17.96mol/m3 x=0.356
习题1.2：210ºC等温条件下，进行亚硝酸乙酯的气相分解反应
C2H5ONO NO+0.5CH3CHO+0.5C2H5OH
该反应为一级不可逆反应，反应速率常数与温度的关系为
k 1.391014 exp( 37700) (1/ s) 活化能E的单位为cal/mol，若反应在恒R容gT下进行，系统起始状态为
• (2):忽略逆反应的影响
rA
dCA dt
k1CA0 (1 x)(CB0
CA0x)
k1t
CB0
1
CA0
ln
CB0 CA0x
(1 x)CB0
• x=0.418 乙醇转化率: (CB0-CA0x)/CB0=0.839 • (3) 平衡转化率
rA k1CA0 (1 x)(CB0 CA0x) k2 (Cp0 CA0x)CA0x 0 • xe=0.5465
膨胀因子
反应式： aA bB rR sS
计量方程： II AA BB RR SS 0
定义膨胀因子：
A
I
A
即关键组份A的膨胀因子等于反应计量系数 的代数和除以A组分计量系数的相反数。
2A B 3C
A
2 1 3 2
0
膨胀因子是由反应式决定的，一旦反应式确
定，膨胀因子就是一个定值，与其它因素 无关。
a 1
习题1.5：NO和O2氧化为NO2的反应是一个三级反应
在30
2NO+O2 2NO2 k
ºC及1kg/cm2下测得其反应速率常数为：
k0
exp(
E RT
)
kc 2.65104 L2 / (mol2 s)
如果将速率方程式表示为分压的函数： 反应速率常数kp值和单位是什么？
rA k p pN2O pO2
(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
解：分析反应过程如下：
• CH3COOH+C2H5OH=H2O+CH3COOC2H5
• CA0
CB0
Cp0
t=0
• CA0(1-x) CB0-CA0x Cp0+CA0x CA0x t=t
习题1.3：对于不可逆基元反应
aA bB cC dD
其速率方程式可表示为
rA kcAacBb
若以A为基准物，反应方程式两边同时除以A的计量系数a，方程式
可写为
AbB cCd D
a aa
r 动力学方程式可按此式写为： A
kcAcBb/a
请计算后一种速率方程式是否正确，为什么？
解：
rA kcAcBb/a kcAacBb
1.5
1
y = 0.1633x - 0.0222 R²= 0.9991
k(1 1 ) 0.163 K
0.5
0 0
5
10
15
20
k 0.13 k ' 0.033
rA 0.13cA 0.033(cA0 cA )
习题1.7 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:
解：每千克体重的人每天消耗O2的摩尔数=每千克体重的人每天生成的CO2
摩尔数。
6000kJ / d 6 0.1705 mol / kg d 2816kJ / mol 75kg
设人每公斤每天代谢所消耗空气为 x mol，呼出x’ mol 。
C6H12O6 +6O2 =6CO2 +6H2O
反应前 0.2096x 0.0004x
4NH3+5O2 =4NO+6H2O
反应前 n总= nNH3，0 +nO2，0
反应量
n x NH3 ,0 A
5 4 nNH3 ,0 xA
n x NH3 ,0 A
6 4 nNH3 ,0 xA
反应后 n总’= n总+1/4 nNH3，0 x
n总'=n总+0.25nNH3,0xA n总+0.25 0.15n总xA
反应前 0.1610x’ 0.0410x’
消耗 0.1705 0.01705 产生
0.2096x 0.1610x' 0.041x' 0.0004x 0.1705
0.21x 0.202x'
x 4.038mol
人每千克体重代谢所消耗的空气速率（mL/min）为 ：
4.038mol 22400mL / mol 62.81mL / min 24h / d 60 min/ h
反应量
n x NH3 ,0 A
5 4 nNH3 ,0 xA
n x NH3 ,0 A
6 4 nNH3 ,0 xA
反应后 n总’= n总+1/4 nNH3，0 x
n总'=n总(1 0.0375xA ) pV0 nRT
p ' = p0 n ' n0
p '=p（0 1+0.0375xA）
(3)恒容间歇反应器中，x、 pi、ci和V的函数
膨胀率
物系体积随转化率的变化不仅仅是膨胀因子
的函数，而且与其它因素，如惰性物的存在 等有关，因此引入第二个参数膨胀率。
膨胀率的概念：
A
VxA 1 VxA 0 VxA 0
即A组分的膨胀率等于物系中A组分完全转化所 引起的体积变化除以物系的初始体积。
A
VxA 1 VxA 0 VxA 0
VxA 1 VxA 0 (1 A )
试确定该反应的速率方程式。注：1kgf/m2=9.8065Pa
解：设反应为一级可逆反应
rA kcA k '(cA0 cA )
dcA dt
k[cA
1 K
(cA0
cA )]
ln(cA0 cAe ) k(1 1 )t
cA cAe
K
K k k'
cAe
k
k' k
'
cA0
作图ln[(ca0-cae)/(ca-cae)]-t,如下：
cA0
p RT
1.01105 8.314 (273.15 210)
25.14mol / m3 0.02514mol / L
消耗率为0.8时，亚硝酸乙酯的初始浓度为：
cA cA0(1 x) 0.02514(1 0.8) 0.005028mol / L
rA kcA =0.001196 0.005028=6.0110-6mol / L / s rC 0.5rA =3.0010-6mol / L / s
CCEpE, SWUN
第一章 化学反应动力学 习题解析
授课人：陈 晓
1
习题解析
习题1.1：一个体重为75kg的人大约每天消耗6000kJ热量的食 物，假设食物为葡萄糖，其反应方程式为：
C6H12O6 +6O2 =6CO2 +6H2O H 2816kJ
如果人吸入的空气中含CO2 0.04%，O2 20.96%,呼出气体中 含有CO2 4.1%，O2 16.1%,,计算人每千克体重代谢所消耗的 空气速率（mL/min）。
t/min
0
2
4
6
8
10 12 14 ∞
p/(kgf/m2) 1
0.80 0.625 0.51 0.42 0.36 0.32 0.28 0.2
ln[(ca0- 0
0.29 0.63 0.95 1.29 1.61 1.9 2.3 ∞
cae)/(ca-
cae)