反应工程课后答案解析

第二章 均相反应动力学

1、有一反应在间歇反应器中进行，经过8min 后，反应物转化掉80％，经过18min 后，转化掉90％，求表达此反应的动力学方程式。

2

A A min 18A0min 8A0A

A A0d d 2

19.019.0181)(21

8.018.081)(11kc t

c kc kc x x c kt =-

=

-⋅==

-⋅=-⋅=

为假设正确，动力学方程

3、 在间歇反应器中有一级液相可逆反应P A ⇔，初始反应时C A0=0.5mol/L ，C P0=0

反应8min 后，A 的转化率为1/3，而平衡转化率是2/3，求此反应的动力学方程式。 解：p A A

C k C k dt

dC 21-=-

210021

22)

1(k k x C x C C C K k k Ae A Ae A Ae Pe ==-===即

根据一级可逆反应积分式

1212121min 08664.08

2

ln 3

1

3

2ln 18ln

1-==

+∴+=-+=k k k k x x x k k t A

Ae Ae 121

1m in 02888.0m in 05776.0--==∴k k

P A p A A

C C C k C k dt

dC 02888.005776.021-=-=-

5、恒温恒容的气相反应A →3P ，其动力学方程为V

n k dt dn V r A A

A =-

=-1)(，在反应过程

中系统总压p t 及组分A 的分压均为变量，试推导

)(A t

p f dt

dp =的表达式。

解：A

t

A

A A

t

A A A A A

A

A A t A A t A A A t kp dt

dp RT p

k kc V n k dt dp RT dt dp RT dt dp RT dt dc r V n k dt dn v r dt

dp

dt dp p p p p p p p 221211(1)(22)(3)0

0======-=-=-=-=--=--=-+=得即

8、纯气相组分A 在一等温等容间歇反应器中按计量式P A 5.2⇔进行反应，实验测得如下

数据，

时间/min 0 2 4 6 8 10 12 14 ∝ 分压p A /MPa

0.1 0.08 0.0625 0.051 0.042 0.036 0.032 0.028 0.020 用积分法求此反应的动力学方程式。

解：由于当∞→t 时，02.0=A p 常数，因此假设为一级可逆反应。

）即，即，达到平衡时，020220

20220212

121210215

1

(5.125.25.125.25.210)(5.2101002

.02.02.0)02.01.0(5.2)(5.25.2A A A A A A A A A A A

Ae pe pe

Ae

A A p p

A A

p p k p k p k p k p k p k p p k p k dt

dp k k p p k k RT p k RT p k MPa

p p p c k c k dt

dc p

A e -

=-=-+-=-⋅-=-

====∴

==-=-=-=-→∞

t

k

t

k p p p p p p p kt

p p kdt

p p dp A A A A A

A A p

p A A A A

A

A

A 220

000

000

5.1202

.008

.0ln 5.125

18.0ln 5151

ln

5.1251ln 5.125

10

==-=--=⎥⎦⎤

⎢⎣⎡--=--

1

11

22min 126.0min 0126.01581.05.121581.0--====k k k 即，斜率

)2.0(0126.05.120126.0126.0,0A A A p A A

p p dt

dp

c c dt dc -⨯=--=-

即

第三章 均相反应过程

1、液相一级等温反应在间歇釜中达到70%转化率需要12min ，若此反应移到同温度下平推流反应器和全混流反应器中进行时，所需要的空时和空速各为多少？

解：10011

min 0429.070

3

1

min

3.233

70

)7.01(1.07.0)

1()(min 083.012

1

1

min

12min 1.07.01ln 12111ln 111

ln

---==

=

∴==-⨯=

-=

=-====

====-=∴-=c

v A A

A A A f A A A c v BR A A

x k x kc x c r x c CSTR t PFR x t k x kt τδττδ中在空速中所需的空时在

3、液相反应在一间歇反应器中进行，反应速率如下表所示： C A /mol/L

0.1

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

0.7

0.8

1.0

1.3

2.0

(-r A )/mol/(L.mi n)

0.1 0.3

0.5

0.6

0.5

0.25 0.10 0.06 0.05 0.045

0.04

2

（1） 若C A0=1.3mol/L ，，则反应时间为多少？

（2） 若反应移至平推流反应器中进行，C 0A =.5mol/L ，F A0=1000mol/h ，求x A0=0.30时所需反应器的大小。

（3） 当C A0=1.2mol/l ，F A0=1000mol/h ，x A =0.75时，求所需全混流釜式反应器大小。

解：由)(~A A r c -表作出

A A c r ~)

(1

-曲线