化学反应工程 第二版课后习题

第一章习题

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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? ?

水溶液流量为10m 3hr -1。 9 反应O 2H N 2NO 2H 222+→+，在恒容下用等摩尔H 2，NO 进行实验，测

得以下数据

总压/MPa

0.0272 0.0326 0.0381 0.0435 0.0543 半衰期/s 265 186 135 104 67

求此反应的级数。

10 考虑反应3P A →，其动力学方程为V

n k t n V r A A A d d 1=⋅-=-试推导在恒容下以总压表示的动力学方程。

11 A 和B 在水溶液中进行反应，在25℃下测得下列数据，试确定该反应反

2A →R+S

A 组分分压与时间关系见下表:

t /sec 0 20 40 60 80 100 120 140 160 p A /MPa 0.1 0.096 0.080 0.056 0.032 0.018 0.008 0.004 0.002 试求在100℃，0.1MPa 下，进口物流中包含20%惰性物，A 组份流量为100mol·hr -1，达到95%转化率所需的平推流反应器的体积。

17间歇操作的液相反应A→R，反应速率测定结果列于下表。欲使反应物浓度由c A0=1.3kmol·m-3降到0.3 kmol·m-3需多少时间?

c A/kmol·m-30.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1.0 1.3 2.0

(−r A)/kmol·m-3min-

0.1 0.3 0.5 0.6 0.5 0.25 0.10 0.06 0.05 0.045 0.042

1

c A0=c B0=5mol·m3，动力学方程式为−r A=kc A c B，其中k=100m3kmol-1min-1。

求：(1)反应在平推流反应器中进行时出口转化率为多少？(2)欲用全混流反应器得到相同的出口转化率，反应器体积应多大?(3)若全混流反应器体积V R=0.001m3，可达到的转化率为多少?

已知k=1m3kmol-1hr-1，c B0=3kmol·m-3，c A饱和=0.02kmol·m-3，水溶液流量为10m3hr-1。

24在全混流反应器中进行如下等温液相反应：

2A→B＋C r c=k1c A2

A＋B→2D r D=2k2c A c B

A的初始浓度为 2.5kmol·m-3，A和C的出口浓度分别为0.45和-3

6.平行液相反应

A→P r P=1

A→R r R=2c A

A→S r S=c A2

已知c A0=2kmol·m-3，c Af=0.2kmol·m-3，求下列反应器中，c P最大为多少?

(1)平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)两相同体积的全混流反应器串联，

c A1=1 kmol·m -3。

7. 自催化反应A+P →2P 的速率方程为：−r A =kc A c P ，k =l m 3kmol -1min -1，原料

组成为含A 13%，含P 1%（摩尔百分数），且c A0+c P0= l kmol·m -3，出口流中c P = 0.9 kmol·m -3，计算采用下列各种反应器时的空间时间(τ=V R /V 0)。(1)

c A0=10kmol·m -3，c R0=0，处理量为5.4 m 3hr -1。如何排列这4个反应器（串联、并联、或串并联结合）才能获得最大的最终转化率？最大的转化率是多少？

15. 一级不可逆连串反应C B A 21−→−−→−k

k ，k 1=0.25hr -1，k 2=0.05hr -1，进料流率V 0为1m 3hr -1，c A0=1kmol·m -3，c B0=c C0=0。试求：采用两个V R =1m 3

的全混流反应器串联时，反应器出口产物B的浓度。

16.某气相基元反应：

A+2B→P

已知初始浓度之比c A0:c B0=1:3，求x d

A的关系式。

1．有一有效容积V R=1m3，送入液体的流量为1.8m3hr-1的反应器，现用脉冲t/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80

c/kg·m-30 3 6 5 4 3 2 1 0

求其停留时间分布规律，即F(t)，E(t)，t，2

t

σ

2． 对某一反应器用阶跃法测得出口处不同时间的示踪剂质量浓度变化关系

为：

t /min 0 2 4 6 8 10 12 14 16 c /kg·m -3 0 0.05 0.11 0.2 0.31 0.43 0.48 0.50 0.50

(a) F (1)，(b) E (1)，(c) F (0.8)，(d) E (0.8)，(e) E (1.2)

(3) 若反应器为一非理想流动反应器，试求

(a)F (∞)，(b) F (0)，(c) E (∞)，(d) ()θθd 0⎰∞

F ，(e) ()θθθd 0⎰∞E

8． 液体以1m 3hr -1的流量通过1m 3的反应器。定常态时用惰性示踪物以恒定流

量2×10-4mol·hr -1送入反应器（可以忽略示踪物流对流动的影响）。若反应

器分别为PFR 或CSTR ，求示踪物料加入后1.2hr 时，反应器出口物流中示踪物的浓度为多少？

9． 请推导层流流动系统的物料停留时间分布密度函数和停留时间分布函数。

第四章习题

附都很弱，问此时对丁烯是几级反应。

4、 在氧化钽催化剂上进行乙醇氧化反应：

其反应机理为：

a 1

11152152H σA σA H σO σH C 2σOH H C 2

1+−−←−→−+k k