化学反应工程习题的答案 梁斌.ppt

习题2.1 一个75kg的人大约每天消耗6000kJ热量的食 物,假设食物为葡萄糖,其反应方程式为 C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O△H=2816kJ如 果人吸入的空气中含CO20.04%、O20.96%, 呼出的气体中CO2含量上升到41%、O2含量 降低到16.1%,请问人每千克体重代谢所消 耗的空气的速率。  习题2.1 CcH1,O+60,+inert=6CO,+ 6H,O+inert mo 20.96790.04 79t=0 mo20.96(1-×)790.04+20.96×20.96X79t=t 反应前后O2与CO2摩尔数之和应不变,则反应后总 摩尔数为: 21/202×100=103.96(mo) O2浓度:20.961-×)103.96=16.1% 则转化率为:X=0201 反应需O2:6000/2816/0.201×6=63.6(mo) 空气消耗速率:63.6/0.2096/75=4.05mo/kg  习题2.2 在210℃等温条件下,进行亚硝酸乙酯的气相分解反 该反应为一级不可逆反应,反应速率常数与温度的关系 为 活化能E的单位为 cal/mol,若反应在恒容下进行,系统起 始状态为1at的纯亚硝酸乙酯,试计算亚硝酸乙酯分 解率为80%时,亚硝酸分解速率及乙醇的生成速率.  习题2.2 C2HSONO-N0+0.5CH3 CHO+0.5C2HSOH 0.5X 0.5X 反应总压力:P=1+x=1.8(at) P41+P=0.2(a)CA=4=4.98(mlm3) RT k=1.39×10exp( 37700 37700×4.18 饣x)=139×102ex )=0.00126 RI r=KC4=000m07)r2=0.5kCA=000314(m/l/Om ·知识点:反应速率:(-n) dCA d Arrhenius law k=ke、 RT  习题23 ·对于不可逆基元反应:aA+bB—cC+dD 其速率方程式可表示为:rA= kCac.b 如果以A为基准物,反应方程式两边除以A有 计量系数a,方程式可写为 A+(b/a B(claC+(d/a)D 则其动力学方程按此方程式可写为 r=kca/a 请问后一种速率方程式是否正确,为什么?  习题2.3 冒什么是基元反应? 反应物分子在碰撞中一步直接转化为生成物分子的反应 通常对基元反应而言,可以说:单分子反应、双分 子反应、三分子反应 a Guldberg and Waage[J. Prckt. Chem 19, 71(1879指出:化学反应的速率与反应物的有效 质量成正比 ■只有基元反应在反应物浓度不太大的情况下才符 合质量作用定律  习题2.4 工业上以氮氧化物生产硝酸,氮氧化物由氨和空气 气相氧化得 4NH3+5O2→4NO+6H2O 如果进气中含氨15%进气状态为82at,27℃.试求 (1)进气总浓度和氨浓度 (2)恒压间歇反应器中,分别写出反应转化率对pi,Ci 和体积V的函数 (3)恒容间歇反应器中,分别写出反应转化率对pi,Ci 和总压P的函数  习题2.4 进气总浓度:C 197.26(m0l/) RZ 氨浓度:CA=15%C=2959(mom) 4NH+50.+ inert- 4NO +6H.o+ inert n t=0 A A-1A0 nBo(b/anAo np=npo+(p/a)nOx ns=nso+(s/a )nAoX 膨胀因子:当每消耗(或生成) 1mo反应物A或产物P时整(+s)-(a+b) 个物系总摩尔数的变化值  习题2.4 t-notOAnAoX (1-x 0.15(1-x) P n n+6Ana0x1+0.0375x RBh0(1-x)P=n1(1-x)P_0.151-x) PA P B,R7=+8R1+0975 恒容反应:P=P1+0.0375X) 恒压反应:P=PoV=V(+0.0375x) 膨胀率:当反应物A全部反应后,系统体积的变化率 ·以膨胀率表征变容程度时,不但要考虑反应的计量关系,还 要考虑系统内是否含有惰性气体而以膨胀因子表达时,与 惰性物料是否存在无关