化学反应工程郭锴第二版习题解答Word文档格式.docx
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CA+C?
D
「A
kieACbkzCc
k3eAeC
k4CD
「B
2kieAeB2k2eC
解.
(1)
「c
kieAeBk2eC
k3eAeC
k4^D
「D
k3eAeCk4eD
KCaCbkzCc
2kieACb2k2CC
k3CBCc
⑵
2
rCk1CAeBk2eCk3eBeCk4eDk5CCCDk6CE
rDk3eBeCk4eDk5eceDk6eE
kc=2.65x104mikmol-2s-1。
现
kcCAcBkcR^
Pb
RT
22
2k|CACB2k?
Cck3CACck4C°
rc
2kjCACb2k?
Cc
k1CACBk2CCk3CACCk4CD
k3CACck4CD
气相基元反应A+2B^2P在30C和常压下的反应速率常数
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)
T27330303K
kc2.65104m6kmol2s1c卫
kpPapB
kp
2.65
104m6kmol
3
(RT)8.314kJkmol1K1
303K
1.655106kmolm3s-1kPa-3
有一反应在间歇反应器中进行,经过
8min
后,
80%,经过18min后,
转化掉90%,求表达此反应的动力学方程式。
kt1
Ca01
Xa
1
0.8
(kCA0)8min
81
0.9
(kCA0)18min
—
18
10.9
假设正确,
动力学方程
为
反应物转化掉
dCA
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5m时C的生成量。
已知k=1nikmol-1hr-1,CB°
=3kmol•rrf,
CA饱和=0.02kmol•m3,水溶液流量为10nihr-1。
解
rAkcAcB由已知条件,cA与cB均为常数
rA10.0230.06kmolm3hr1
反应时间即液相在反应器中的停留时间
C的生成量Nc0.06kmolm3hr10.5hr
5m3
10m3hr1
0.5hr
5m0.15kmol
dp.
PndPAkpdt
9反应2H22NON22H2O,在恒容下用等摩尔H2,NC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
n1
Pa
kpt
Pao
P1nP1n
pA0pA
tt12
O.5Pao
11
4Pan1
00.51n
PA0kpt12
10.51
n
P1n
tV2ln
10.51n
1nln
PA0lnt12
Pao1P总
kpn
“PA0
kpn1
0.1360
0.1630
0.1905
0.2175
0.2715
t^'
InPao
1.995
1.814
1.658
1.526
1.304
lnt.2
5.580
5.226
4.905
4.644
4.205
t12
PndPA
Int12对InpA0作图,得直线
Parameter
Value
Error
A
1.60217
0.01399
B
-1.9946
0.00834
斜率1.9946
1.9946
1n
n3
Y=A+B*X
三级反应
—dnAk试推导在恒容下以
VdtV
10考虑反应A3P,其动力学方程为rA总压表示的动力学方程。
P
P总
t0
nA0
PA0
tt
nA
3nA0
3Pa0
3Pa02Pa
1a
3Pa0P总V
2RT
dnA
V
dp总
3pA0
p总V
k-
3Paop总
11.A和B在水溶液中进行反应,在25C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
oo
cA/kmolm-3
99.0
90.6
83.0
70.6
65.3
42.4
cB/kmolm'
56.6
48.2
40.6
28.2
22.9
由Ca-Cb=42.4可知反应应按下列方式A+M产物进行
设为二级反应
kcAcB积分得:
kt
ln
CASo
CA0CB0CA0CB
t
y1lnCa
Ca0Cb0Cb
0.0132
0.0149
0.0169
0.0216
0.0247
cA对t作图若为直线,则假设正确。
CB
由Cao-Cbo=42.4整理得数据如下:
In
线性回归:
0.01166
1.84643E-4
1.08978E-5
2.55927E-7
y1.0898105t0.01166
k1.0898105m3kmol1s1
1.0898105cacb
12丁烷在700C,总压为0.3MPa的条件下热分解反应:
GH。
—2GH4+H2
(A)(R)(S)
起始时丁烷为116kg,当转化率为50%寸
dPA
dt0.24MPas
1,求此时
dpRdnsdyA
dpR
dpA
20.241
dps
dp
ns型
116
2kmol
“A0
58
1kmol
,nR
2kmol,ns
ntRT
4RT
300
dns
Vt
dPs
4dps4
0.48MPa
0.5时
Ikmol
RTdt300dt
nt4kmol
240.032kmols1
dyA
1dpA1
p总dt0.3
0.240.8s1
13某二级液相不可逆反应在初始浓度为5kmol•m时,反应到某一浓度需要285s,初始
_3._3
浓度为1kmol-m时,反应到同一浓度需要283s,那么,从初始浓度为5kmol-m反应到1kmol-m3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:
CH3COOHC4H9OHH2S°
4CH3COOC4H9H2O
ABRS
反应物配比为:
A(mol):
B(mol)=1:
4.97,反应在100C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•m3,反应器装填系数为0.75。
ABRS
Mi6074116
11001
R产量2400/24100kghr10.862kmolhr1
转化率50%,则A的投料量08621.724kmolhr1
0.5
折算成质量流量1.72460103.4kghr1
A:
B1:
4.97则B投料量1.7244.9774634.1kghr1
总投料量103.4634.1737.5kghr1
7375
换算成体积流量0.9834m3hr1
750
546
总生产时间24.63054.6min折合沖0.91hr
60
反应器有效体积0.98340.910.8949m3
089493
反应器总体积1.2m3
0.75
15反应(CH3CO)20+HO2CHCOOH在间歇反应器中15'
C下进行。
已知一次加入反应物料
50kg,其中(CfCObO的浓度为216mol•m3,物料密度为1050kg•m3。
反应为拟一级
7_1_1
反应,
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