反应工程习题答案
第一章习题 (1)
第二章习题 (14)
第三章习题 (31)
第四章习题 (38)
第五章习题 (51)
第六章习题 (56)
第七章习题 (64)
第八章习题 (71)
(1)
第一章习题
1 化学反应式与化学计量方程有何异同
2 ?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。
3 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。
dc A
r A ----------
4 若将反应速率写成
dt
， 5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。
6 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。
7 现有如下基元反应过程，8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 T E (3) 2A+2B ? C A+C? D 解
2
k i C A C g
k ?C c k 3C A C C k^D
r B
r c
2 2 k i C A C g
2k ?C c k i C A C g k ?C c
k 3C A C C k 4C D
「D k3C A C c k4C D (1)
k C k p
r B
r c
⑵r D
r B
r c
⑶r D
k1C A C B k2C C
2
2 k1C A C B 2k?C c k3g C C k4C°
2
k1C A C B k z C c k s C p C C k q C。k s CcS k e C E
k3S C C k q C。k5C c C D k e C E
2kQ A C B 2k2C c k3C A C c k4C°
2 2
Z^C A C B 2k2C c
2 2
k1C A C B k2C c k3C A C c k4C D
k3C A C c k q C D
气相基元反应A+2B T2P在30C和常压下的反应速率常数气相分压来表示速率方程，10即(-「A)=k p p A p B2, 11 273 30 303K
2.65 104m6kmol
P
RT
k C C A C B k C—
RT
k p P A p B
? 2.65
2
P B
RT
104m6kmol 2s 1
(RT)38.314kJ kmol 1K 1
1.655 10 6kmol m 3s-1kPa-3
303K
12 有一反应在间歇反应器中进行,
过18min 后，16转化掉90%, 13 17
kt 1 C A 0
(kC A0)
8min
go) 18min
假设正确, dCA ,
X A
1 0.8
8 1 0.8
1 0.9
18 1 0.9
动力学方程
1
2
2
为
k c=2.65 x 104m6kmol-2s-1。现以
求k p=?(假定气体为理想气体)
经过8min后，14
求表达此反应的动力学方程
式。
反应物转化掉80%, 15 经
18 反应A(g) +B(l) T C(l)气相反应物
动力学方程为：-r A=kc A C B。由于反应物B在水中的浓度远大于 A , 20在反应过程中可
A被B的水溶液吸收，19 吸收后A与B生成C。反应
视为不21 变，而22 反应物A 溶解于水的速率极快，23 以至于A 在水中的浓 度恒为其饱和溶解度。试求此反应器中液相体积为5m 3时C 的生成量。已知 k=1m 3kmol -1hr -1, 24 C B0=3kmol m -3, 25 C A 饱和=0.02 kmol m -3, 26 水溶液流量
为 10m 3hr -1。 解
「A kC A C B
由已知条件，C A 与C B 均为常数
「A 1 0.02 3 0.06kmol m 3hr 1
反应时间即液相在反应 器中的停留时间 C 的生成量 N C 0.06kmol m 3hr 1 0.5hr
27反应2出
2NO N 2
2
出0 , 28 在恒容下用等摩尔出，29 NO 进行实验，30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
dp A dt k p p A
p n dp A k p dt
P A
n
t 1 2 P dp A
dt P A 0
n 1
P A
P A
k p t
1
1 n 1 n p A 0
p A
k p t
n 1
n 1
P A 0
t
t 12
P A 0.5P A0
1 1 D P A 0n 0.51n P
A0 k p t
12
n 1
1
0.5n
1 n
1 0.51 n
1
.p A0 切2
ln
1 n ln P A 0 ln t i
2 P A0
- p 总 k p n 1
k p n 1
2
P
A0
0.1360 0.1630 0.1905 0.2175 0.2715
t
1'2 265 186
135 104 67
ln P A 0 1.995
1.814 1.658 1.526 1.304
ln tn 5.580 5.226 4.905 4.644 4.205
5m 3
3 . 0.5hr 10m 3hr 1
5m 3 0.15kmol
求此反应的级数。 解
dC A
kt
—1—In c A c B0
kC A C g
c c c c
dt 积分得：
C A0 C B0
C
AO C B
-^l nC A 以C AO C BO
C
B
对t 作图若为直线，则假设正确。
由C AO -C BO =42.4整理得数据如下：
116.8
319.8
490.2
913.8
1188
时间/s 116.8
319.8 490.2 913.8 1188 oo
3 C A /kmol m 99.0 90.6 83.0
70.6 65.3 42.4 3
C B /kmol m 56.6 48.2 40.6
28.2
22.9
试确定该反应反应级
35 A 和B 在水溶液中进行反应，34在25C 下测得下列数据, 数和反应速度常数。 解 由C A -C B =42.4可知反应应按下列方式 A+B T 产物进行 设为二级反应
Parameter Value
Error A 1.60217
0.01399
B
-1.9946
0.00834
斜率 1.9946 1.9946 1 n n 3 31 考虑反应 A
3P , 32
其动力学方程为
以总压表示的动力学方程。 解
A P p 总
t 0
n A0 0
P AO 0 P AO
t t
n A 3 n Ao n A
P A 3 P AO P A
3P AO 2P A
1 3P AO p 总 V
P A 3P AO
p 总 n A
2
2RT
dn A
dp 总
2RT
V
dp 总 3P AO
p 总V
1 2RT 2RT
dn A
dt
k ——
V 试推导在恒容下
3 P AO p 总
33
Int i2对In P AO 作图，得直线
Y = A + B * X 三级 dt V
V dp
总 dt
1
C A0
C B0
C B
Y = A + B * X
Parameter
Value Error
A
0.01166 1.84643E-4
B
1.08978E-5
2.55927E-7
y 1.0898 5
10 t 0.0116
k 1.0898 10 m kmol s
1
等 1.0898 10 5CA C B
36 丁烷在700C, 37总压为0.3MPa 的条件下热分解反应：
C 4H 10T 2C 2H 4+H 2 (A)
(R) (S)
dP A
0.24MPa s 1 起始时丁烷为116kg ，当转化率为50%时 dt
，求此时
dp R dn s dy A dt ' dt ' dt 。
解
葩 2 血 2 0.24
0.48MPa s 1
dt dt
In
C A 0.0132 0.0149 0.0169 0.0216 0.0247
线性回归:
0.026
t