李绍芬版本 反应工程 课后习题全解 反应动力学基础.doc

2.1 解：利用反应时间与组分A的浓度变化数据，作出CA～t的关系曲线，用镜面法求得t=3.5h时该点的切线，即为水解速率。 切线的斜率为 由（2.6）式可知反应物的水解速率为 ? 2.2 解：是一个流动反应器，其反应速率式可用（2.7）式来表示 故反应速率可表示为： 用XA～VR/Q0作图，过VR/Q0=0.20min的点作切线，即得该条件下的dXA/d(VR/Q0)值α。 VR/Q0min 0.12 0.148 0.20 0.26 0.34 0.45 XA% 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 ? 故CO的转化速率为 2.3 解：利用（2.10）式及（2.28）式可求得问题的解。注意题中所给比表面的单位换算成m2/m3。 2.4 解：由题中条件知是个等容反应过程，且A和B的初始浓度均相等，即为1.5mol/l，故可把反应速率式简化，得 由（2.6）式可知 代入速率方程式 化简整理得 积分得 解得XA=82.76%。 ? 2.5 解：题中给出450℃时的k2值，而反应是在490℃下，故首先要求出490℃时的k2值。 利用（2.27）试，求出频率因子A: 490℃的Kp值由题给公式计算出 求k1值： 求各组分的分压值： 各组分的分率及分压值为 NH3 10% pNH3=3MPa N2 19.06% pN2=5.718MPa H2 57.18% pH2=17.15MPa Ar+ CH4 13.79% pAr+ CH4=4.137MPa 反应速率为： 2.7解：从题中可知，反应条件除了温度不同外，其它条件都相同，而温度的影响表现在反应速率常数k上，故可用反应速率常数之比来描述反应速率之比。 2.8 解：（1）求出转化率为80%时各组分的分压： 以100mol为基准 x SO2 O2 SO3 N2 ∑ 0 7.0 11.0 0 82.0 100.0 0.80 7(1-0.80)=1.4 11-5.6×0.5=8.2 5.60 82.0 97.2 （2）求与上述组成对应的平衡常数KP值： (3)求平衡温度Te (4)利用（2.31）式求逆反应活化能值 (5)利用（2.31）式求最佳温度TOP 2.9 解：反应物A的消耗速率应为两反应速率之和，即 利用（2.6）式 积分之 2.10 解：以100mol为计算基准，设X为三甲基苯的转化率，Y为生成的甲苯摩尔数。 （1）?? 用物料衡算求出口气体组成： 组分名称 X=0时 X=0.8时 三甲基苯(A) 33.33 33.33（1-X） 氢（B） 66.67 66.67-33.33X-Y 二甲基苯(C) 0 33.33X-Y 甲烷(D) 0 33.33X+Y 甲基苯（E） 0 Y ∑ 100.0 100.0 由题给条件可知，混合气中氢的含量为20%，所以有： 66.67-33.33X-Y=20 解得Y=66.67-33.33×0.8-20=20.01kmol（甲苯量） 生成的二甲基苯量：33.33×0.8-20.01=6.654kmol 生成的甲烷量：33.33×0.8+20.01=46.67kmol 剩余的三甲基苯量：33.33×（1-0.8）=6.666kmol 氢气含量为：20kmol 故出口尾气组成为：三甲基苯6.666%，氢气20%，二甲基苯6.654%，甲烷46.67%，甲基苯20.01%。 （2）?? 由题给条件可知，三甲基苯的出口浓度为： ? 2.11 解：（1）恒容过程，其反应式可表示为： 反应速率式表示为： 设为理想气体，反应物A的初始浓度为： 亚硝酸乙脂的分解速率为： 乙醇的生成速率为： （2）恒压过程，由于反应前后摩尔数有变化，是个变容过程，由（2.49）式可求得总摩尔数的变化。 由于反应物是纯A，故有：yA0=1。 由（2.52）式可求得组分的瞬间浓度： 乙醇的生成速率为： ? 2.12 解：（1）由题意可将反应速率表示为： 对于恒容过程，则有 当XA0=0.8时 （2）对于恒压过程，是个变容反应过程，由（2.49）式可求得总摩尔数的变化 反应物A的原始分率： 由（2.52）式可求得转化率为80%时的浓度： 2.13 解：方法（1），先求出总摩尔变化数。 首先将产物的生成速率变为对应的反应物的转化速率： 总反应速率为： 以一摩尔反应物A为基准，总摩尔变化数为： 初始浓度为： 则有 方法（2），可将CA表示为： 方法（3），利用物料衡算可分别求出反应物A生成R及S的瞬间选择性SR,SS,因而可求出产物R及S的收率yR,yS,求得A转化率为85%时的分率： 其中： ? 2.14 解：根据速率控制步骤及定态近似原理，除表面反应外，其它两步达到平衡，描述如下： 以表面反应速率方程来代表整个反应的速率方程： 由于