化学反应工程第一章习题答案Word格式文档下载.docx
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A+C↔D
解
(1)
(2)
(3)
6气相基元反应A+2B→2P在30℃和常压下的反应速率常数kc=2。
65×
104m6kmol—2s—1。
现以气相分压来表示速率方程,即(−rA)=kPpApB2,求kP=?
(假定气体为理想气体)
7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.
8反应A(g)+B(l)→C(l)气相反应物A被B的水溶液吸收,吸收后A与B生成C。
反应动力学方程为:
−rA=kcAcB。
由于反应物B在水中的浓度远大于A,在反应过程中可视为不变,而反应物A溶解于水的速率极快,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5m3时C的生成量。
已知k=1m3kmol-1hr—1,cB0=3kmol·
m-3,cA饱和=0。
02kmol·
m—3,水溶液流量为10m3hr—1。
9反应
,在恒容下用等摩尔H2,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。
Y=A+B*X
Parameter
Value
Error
A
1。
60217
01399
B
—1。
9946
00834
10考虑反应
,其动力学方程为
试推导在恒容下以总压表示的动力学方程。
11A和B在水溶液中进行反应,在25℃下测得下列数据,试确定该反应反应级数和反应速度常数。
时间/s
116.8
319.8
490。
2
913。
8
1188
∞
cA/kmol·
m-3
99。
90.6
83。
70。
6
65.3
42.4
cB/kmol·
m—3
56。
48。
40。
28.2
22。
9
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
积分得:
以
对t作图若为直线,则假设正确。
由cA0-cB0=42。
4整理得数据如下:
t
116。
319。
490.2
913.8
0132
0149
0169
0.0216
0.0247
线性回归:
Y=A+B*X
01166
1.84643E—4
08978E-5
2。
55927E—7
12丁烷在700℃,总压为0。
3MPa的条件下热分解反应:
C4H10→2C2H4+H2
(A)(R)(S)
起始时丁烷为116kg,当转化率为50%时
,求此时
。
13某二级液相不可逆反应在初始浓度为5kmol·
m—3时,反应到某一浓度需要285s,初始浓度为1kmol·
m—3时,反应到同一浓度需要283s,那么,从初始浓度为5kmol·
m-3反应到1kmol·
m—3需要多长时间?
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:
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醋酸丁酯(忽略分离损失),计算反应器体积。
混合物密度为750kg·
m—3,反应器装填系数为0.75。
15反应(CH3CO)2O+H2O→2CH3COOH在间歇反应器中15℃下进行。
已知一次加入反应物料50kg,其中(CH3CO)2O的浓度为216mol·
m-3,物料密度为1050kg·
m—3。
反应为拟一级反应,速率常数为k=5.708×
107exp(−E/RT)min-1,E=49。
82kJ·
mol-1。
求xA=0。
8时,在等温操作下的反应时间。
16在100℃下,纯A在恒容间歇反应器中发生下列气相反应:
2A→R+S
A组分分压与时间关系见下表:
t/sec
20
40
60
80
100
120
140
160
pA/MPa
0.1
096
0.080
0.056
032
0.018
008
0.004
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cA0=1.3kmol·
m—3降到0.3kmol·
m-3需多少时间?
0.2
0.3
4
0.5
7
0.8
3
2.0
(−rA)/kmol·
m—3min-1
5
25
10
0.06
05
045
042
图解积分
0.4
0.6
0.7
1.0
3.33
16。
20。
23。
18一气相分解反应在常压间歇反应器中进行,在400K和500K温度下,其反应速率均可表达为−rA=23pA2mol·
m—3s—1,式中pA的单位为kPa.求该反应的活化能。
19有如下化学反应
CH4+C2H2+H2=C2H4+CH4
(I)(A)(B)(P)(I)
在反应前各组分的摩尔数分别为nI0=1mol;
nA0=2mol;
nB0=3mol;
nP0=0,求化学膨胀率(用两种方法)。
方法一
方法二
20在555K及0.3MPa下,在平推流管式反应器中进行气相反应A→P,已知进料中含A30%(摩尔分数),其余为惰性物料,加料流量为6。
3mol·
s—1,动力学方程式为−rA=0.27cAmol·
m-3s—1为了达到95%转化率,试求:
(1)所需空速为多少?
(2)反应器容积大小?
21液相一级不可逆分解反应A→B+C于常温下在一个2m3全混流反应器(CSTR,MFR,连续搅拌槽式反应器)中等温进行。
进口反应物浓度为1kmol·
m-3,体积流量为1m3hr-1,出口转化率为80%.因后续工段设备故障,出口物流中断。
操作人员为此紧急停止反应器进料.半小时后故障排除,生产恢复.试计算生产恢复时反应器内物料的转化率为多少?
22第17题中的反应,
(1)当cA0=1.2kmol·
m—3,进料速率1kmolA·
hr-1,转化率为75%;
(2)cA0=1.3kmol·
m—3,进料速率2kmolA·
hr—1,出口为0。
3kmol·
m—3;
(3)cA0=2。
4kmol·
m—3,出口仍然为0。
m—3,进料速率为1kmolA·
hr—1。
计算三种情况下,用全混流反应器的体积各为多少?
23反应A+B→R+S,已知VR=0.001m3,物料进料速率V0=0。
5×
10—3m3min—1,cA0=cB0=5mol·
m3,动力学方程式为−rA=kcAcB,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VR=0。
001m3,可达到的转化率为多少?
已知k=1m3kmol—1hr—1,cB0=3kmol·
m—3,cA饱和=0.02kmol·
m-3,水溶液流量为10m3hr-1。
平推流
(1)全混流
(2)
24在全混流反应器中进行如下等温液相反应:
2A→B+C
rc=k1cA2
A+B→2D
rD=2k2cAcB
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0.75kmol·
m-3。
假设进口物流中不含B、C、D,反应时间为1250sec,求:
1.出口物流中B和D的浓度;
2.k1和k2。
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