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第2章 化学计量学 2 3 根据化学计量系数矩阵确定下列体系的独立反应数和独立的反应式 Br2 2Br Br H2 HBr H H Br2 HBr Br HBr H Br H2 2Br Br2 解 5 个反应式可写成矩阵形式 0 0 0 0 0 00021 11110 01111 11110 00021 2 2 H HBr H Br Br A A A A A 将系数矩阵第一行加到第五行 得 00021 11110 01111 11110 00021 将系数矩阵第二行加到第四行 得 00000 00000 01111 11110 00021 第一行的 1 倍加到第三行 并且 00000 00000 01110 11110 00021 将第二行的 1 倍加到第三行 得 00000 00000 10200 11110 00021 得到 3 个线性独立的行向量 故秩 k 3 有三个独立反应 矩阵前三 行即为所求的独立反应 02 0 02 2 2 2 HH HHBrHBr BrBr 即 BrBr2 2 2 2 2HH HBrHHBr 2 6 在银催化剂上进行甲醇氧化得到甲醛 进口气体的成分为 CH3OH 空气 水蒸气 2 4 1 3 物质的量比 反应后气体含甲醇 甲醛 HCHO 水汽 CO 及过剩的空气 若入口空气 含 N279 O221 甲醇的转化率为 72 生成甲醛的选择性为 92 用原子矩阵法求独立 反应和反应器出口气体的组成 解 1 先写出其原子矩阵 N2 H2O O2 CH4OCO CH2O C O H N ji 111000 111210 204020 000002 对原子矩阵进行初等变换 将矩阵最左的子方阵变换为单位降 变换 的结果为 OHCH O OH N C O H N 3 2 2 2 111000 2 1 10100 120010 000001 矩阵的秩 r 4 独立反应 n r 2 按原来建立矩阵的规则可以写出下列 反应式 OHHCHOOOHCH OHCOOOHCH 223 223 2 1 2 2 假设进口气体中 CH3OH 2mol 空气 4mol 水蒸气 1 3mol N2未反应 4mol 79 3 16mol 剩余甲醇 2mol 1 72 0 56mol 生成的甲醛 2mol 72 92 1 32mol 生成的 CO 2mol 72 1 92 0 12mol 消耗的 O2 0 12mol 1 2 1 32 0 78mol 剩余 4mol 21 0 78 0 06mol 生成的 H2O 2 0 12 1 32 1 56mol 剩余 1 3 1 56 2 86mol 反应后的气体总量为 8 08mol
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