《化学反应工程》第三版 (陈甘堂 著)课后习题答案.pdf

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1、第二章均相反应动力学基础2－42三级气相反应2NO+O22NO2，在30℃及1kg/cm下反应，已知反应速率常数f4222k=.265×10L/(mol⋅s)，若以−r=kpp表示，反应速率常数kp应为何值？CApABdcA42解：原速率方程−r=−=.265×10cc（1）AABdtppAB由气体状态方程有c=，c=ABRTRT24⎛pA⎞⎛pB⎞4−32代入式（1）−rA=.265×10⎜⎟⎜⎟=.265×10(RT)pApB⎝RT⎠⎝RT⎠2当压力单位为kg/cm时，R=0.08477，T=3

2、03K。f4−32−3所以k=.265×10×.0(08477×303)=.1564mol/[L⋅s⋅(kg/cm)]pf2－5dnnAA考虑反应A3P，其动力学方程为(−r)=−=k。试推导：在恒容下以总压AVdtVp表示的动力学方程。3−1解：δ==2A1npdn1dpAAAA因，=，微分得=VRTVdtRTdtdpA代入原动力学方程整理得−=kp（1）Adt设初始原料为纯A，y=1，总量为n=n。反应过程中总摩尔数A00A0n−n0根据膨胀因子定义δ=An−nA0A1则n=n−(n−n)AA0

3、0δA1恒容下上式可转换为p=P−(P−P)（2）A00δAdpA1dP所以=−（3）dtδdtA将式（2）和式（3）代入式（1）整理得dP=k[(δ+)1P−P]=k3(P−P)A00dt2－62在700℃及3kg/cm恒压下发生下列反应：C4H102C2H4+H2，f2反应开始时，系统中含C4H10116kg，当反应完成50%时，丁烷分压以2.4kg/(cm⋅s)的速率f发生变化，试求下列各项的变化速率。（1）乙烯分压；（2）H2的物质的量，mol；（3）丁烷的摩尔分数。116×1000解：M=

4、58，n=n==2000molC4H100C4H100,5822+1−1P=3kg/cm，δ==2fC4H1011（1）−r=r=4.2C4H102C2H42r=(2−r)=2×4.2=8.4kg/(cm⋅s)C2H4C4H10f（2）P=PyC4H10C4H10dyC4H101⎛⎜dpC4H10⎞⎟4.21-−=−==s8.0dtP⎜⎝dt⎟⎠3（3）n=ny=n1(+δyx)yC4H10C4H100C4H10C4H100,C4H10C4H10dnH2dnC4H10⎛⎜dyC4H10⎞⎟=−=n1

5、(+δyx)−dtdt0C4H10C4H100,C4H10⎜dt⎟⎝⎠dnH2=2000×1(+2×1×)5.0×8.0=3200mol/sdt2－9k1k2反应APS，(−r)=kc(,−r)=kc，已知t=0时，c=c，11A22pAA0c=c=,0k/k=2.0。反应在等温、间歇反应器中进行，过程为恒容过程，求反应产物p0S012P的瞬时收率与总收率。解：c=ce−k1tAA0c=c⎛⎜k1⎞⎟(e−k2t−e−k1t)PA0⎜⎟k−k⎝12⎠⎛⎜k1⎞⎟(e−k2t−e−k1t)⎜⎟rPk2

6、cPk2⎝k1−k2⎠ϕ==1−=1−P−rkcke−k1tA1A1=1−⎛⎜k2⎞⎟(e(k1−k2)t−)1⎜⎟k−k⎝12⎠=k1−⎛⎜k2⎞⎟e(k1−k2)t=.125e−4k1t−.025⎜⎟k−kk−k12⎝12⎠⎛⎜k1⎞⎟(e−k2t−e−k1t)c⎜k−k⎟.0251(−e−4k1t)P⎝12⎠Φ===Pc−c1−e−k1tek1t−1A0A1cA或由Φ=−ϕdc计算。P∫pAc−ccA0A0A第三章均相反应过程3-11111解：（1）k=ln=ln=0.0926min-1t1−

7、x131−7.0A1111τ=ln=ln=13mink1−x.009261−7.0A（2）平推流反应器111-S===.00769minVτ13x7.0Aτ===252.mink1(−x).00926×1(−)7.0A（3）全混流反应器111-S===.00397minVτ252.3－2在555K及3kg/cm2下，在平推流反应器中进行反应：AP，已知进料中含30%A（摩尔分率），其余为惰性物料，加料流量为6.3mol/s，动力学方程为：(−r)=.027c（mol/m3·AAs），为达到95%转化

8、率。试求：（1）所需空速是多少？（2）反应器容积大小。F0RT3.6×.008206×5553解：v===99.42L/s=0.09942m/s045p3×.981×10.1/013×101111τ=ln=ln=11s1.k1−x.0271−.095A-1S=/1τ=/1111.=.009sV3V=vτ=.009942×111.=.1104m03－4均相气相反应A3P，服从二级反应动力学。在5kg/cm2，350℃和v3/h下，采0=4m用一个2.5cm内径，2m长的