2022年化学反应工程第二版课后习题.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载第一章习题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.2方程中的计量系数有何关系. 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 么 . .非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什3如将反应速率写成rAdc A,有什么条件 . . d t4为什么均相液相反应过程的动力学方程试验测定采纳间歇反应器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;1A+2B . C A+C . D 2A+2B . C B+C . D C+DE 32A+2B . C
2、A+C . D 6气相基元反应A+2B 2P 在 30和常压下的反应速率常数kc=2.65104m6kmol-2s-1;现以气相分压来表示速率方程,即- rA =kPpApB2,求 kP=.(假定气体为抱负气体)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;名师归纳总结 8反应 Ag +Bl Cl 气相反应物A 被 B 的水溶液吸取, 吸取后 A 与 B 生成 C;反应动力学方程为:- rA =kcAcB;由于反应物B 在水中的浓度远大第 1 页,共 21 页- - - - - - -精选学习资料 - - - -
3、- - - - - 优秀学习资料欢迎下载以至于 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,9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=0.02 kmol m-3,水溶液流量为10m3hr-1;反应2H22NON22H2O,在恒容下用等摩尔H 2,NO 进行试验,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;1011考虑反应A3P,其动
4、力学方程为rA1dn Akn A试推导在恒VdtV容下以总压表示的动力学方程;A 和 B 在水溶液中进行反应,在25下测得以下数据,试确定该反应反应级数和反应速度常数;12时间 /s 116.8 319.8 490.2 913.8 1188 cA/kmol m-399.0 42.4 90.6 83.0 70.6 65.3 -3cB/kmol m56.6 48.2 40.6 28.2 22.9 0 丁烷在 700,总压为0.3MPa 的条件下热分解反应:C4H 102C2H4+H2名师归纳总结 13A R S 第 2 页,共 21 页起始时丁烷为116kg,当转化率为50%时d pA0.24MP
5、as1,求此时dtdpR,d n Sd t,d yA;d tdt某二级液相不行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?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:- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - CH3 COOHC4 H9OH优秀学习资料欢迎下载2 OH2SO 4CH3 COOC4 H9H1516ABRS反应物配比为:Amol:Bmol=1:4.97,反应
6、在100下进行; A 转化率达50需要时间为24.6min ,帮助生产时间为30min,每天生产2400kg 醋酸丁酯(忽视分别缺失) ,运算反应器体积;混合物密度为750kg m-3,反应器装填系数为0.75;反应 CH 3CO 2O+H 2O2CH3COOH 在间歇反应器中15下进行;已知一次加入反应物料50kg,其中 CH 3CO 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=5.708 107 exp- 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;在 100下,纯 A 在恒容
7、间歇反应器中发生以下气相反应: 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 pA /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 cA0=1.3kmol m-3 降到 0.3 kmol m-3 需多少时间 . -3cA/kmol
8、m 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1.0 1.3 2.0 - rA/kmolm-3min-0.1 0.3 0.5 0.6 0.5 0.25 0.10 0.06 0.05 0.045 0.042 118 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- r A=23pA 2 mol 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CH 4+C2H 2+H2=C2H4+CH 4I A B P I 在反应前各组分的摩尔数分别为nI0=1mol ;nA0=2mol ;nB0=3mol ;
9、nP0=0,名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载求化学膨胀率(用两种方法);2021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 A 30% (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- r A=0.27cA mol 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. 液相一级不行逆分解反应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
10、等温进行;进口反应物浓度为1 kmol 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,生产复原;试运算生产复原时反应器内物料的转化率为多少?名师归纳总结 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23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,出口仍旧为0.3kmol m-3,进料速率为1kmolA hr-1;运算三种情形下,用全混流反应
11、器的体积各为多少. 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- r A=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如全混流反应器体积 VR=0.001m3,可达到的转化率为多少. 24已知 k=1m3kmol-1hr-1,c B0=3kmol m-3,cA 饱和=0.02kmol m-3,水溶液流量为10m3hr-1;在全混流反应器中进行如下等温液相反应:2A BC
12、 rc=k1cA2A B2D rD=2k2cAcBA 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 ;第 4 页,共 21 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 优秀学习资料欢迎下载第 5 页,共 21 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载其次章习题1. 动力学方程的试验测定时,有采纳循环反应器的,为什么 .
13、2. 为什么可逆吸热反应宜选平推流反应器且在高温下操作,而可逆放热反应却不是 .依据可逆放热反应的特点,试问选用何种类型反应器相宜 .为什么. 3.一级反应 AP,在一体积为VP的平推流反应器中进行,已知进料温度为150,活化能为84kJ mol-1,如改用全混流反应器,其所需体积设为Vm,就 Vm/Vp 应有何关系 .当转化率为0.6 时,假如使Vm=Vp,反应温度应如何变化 .如反应级数分别为 变?n=2,1/2,- 1 时,全混流反应器的体积将怎样改4.5.在体积 VR=0.12m3 的全混流反应器中,进行反应ABk1RS,式k2中 k1=7m3kmol-1min-1,k2=3m3kmo
14、l-1min-1,两种物料以等体积加入反应器中,一种含2.8kmolA m-3,另一种含1.6kmolA m-3;设系统密度不变,当B 的转化率为75时,求每种物料的流量;可逆一级液相反应AP,已知c A 00 .5 kmolm3,c P00;当此反应在间歇反应器中进行,经过8min 后, A 的转化率为33.3%,而平稳转化率是 66.7%,求此反应的动力学方程式;6.平行液相反应-3,求以下反应器中,cP 最大为多少 . A P rP=1 A R r R=2cAA S r S=cA2已知 cA0=2kmol m-3,cAf=0.2kmol m1平 推流反应器; 2全混流反应器;cA1=1
15、kmol m-3;3两相同体积的全混流反应器串联,名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 7.优秀学习资料欢迎下载自催化反应A+P 2P 的速率方程为: - rA =kcAcP,k=l m3kmol-1min-1,原料组成为含 A 13%,含 P 1%(摩尔百分数) ,且 cA0+cP0= l kmolm-3,出口流中 cP= 0.9 kmolm-3,运算采纳以下各种反应器时的空间时间=VR/V0;1平推流反应器;2全混流反应器; 3平推流与全混流反应器的正确组合;4全混流反应器与一分别器的正确组合;8.在两个串联的全混
16、流反应器中进行一级反应,进出口条件肯定时,试证明当反应器大小相同时,两个反应器的总容积最小;9.半衰期为20 小时的放射性流体以0.1m3hr-1 的流量通过两个串联的40m3全混流反应器后,其放射性衰减了多少?10.11.A 进行平行分解反应,其速率式为R r R=1 kmol m-3min-1A S r S=2cA kmol m-3min-1T r T=cA kmol m-3min-1其中 R 是所要求的目的产物,cA0=1kmol m-3;试问在下述反应器进行等温操作时,估计最大的cR 为多少 .1全混流反应器;2平推流反应器;在 0时纯气相组分A 在一恒容间歇反应器依以下计量方程反应:
17、A2.5P,试验测得如下数据:时间 /s 0 2 4 6 8 10 12 14 pA /MPa 0.020 0.1 0.08 0.0625 0.051 0.042 0.036 0.032 0.028 求此反应的动力学方程式;12.气相反应 A+B=R 的动力学方程为- r A=kpApB- pR/KP,式中k3.5108exp2620molm3 s1 Pa2TKP70.1012exp3560Pa1T请确定正确反应温度与转化率之间的关系;名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 21 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载13. 某液相一级不行逆
18、反应在体积为 VR的全混釜中进行,假如将出口物料的一半进行循环, 新奇物料相应也削减一半,速率有什么变化?产品物料的转化率和产物生成14.有一自催化反应A R, 动力学方程为- rA=0.001cAc R kmol m-3s-1; 要求0.1m 3 的 全 混 流 反 应 器 中 进 行 , 反 应 物 初 始 浓 度反 应 在4个cA0=10kmol m-3,cR0=0,处理量为 5.4 m3hr-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?15.一级不行逆连串反应Ak1Bk2C,k1=0.25hr-1,k2=0.05hr-1,进料16
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- 2022 化学反应 工程 第二 课后 习题
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