复杂反应体系习题—解答

1、复杂反应体系习题、有如下一级反应系统1-丁烯顺2 丁烯片舞之反2 丁烯计算化学平衡组成。二、设有一四组分一级反应系统，按下图集总:a2原系统中反应速率常数按下法标记：kj表示i组分生成j组分的速率常数，证明当且仅当kl3kl4k23k24k31 k32k41k42同时成立时，上述系统符合精确适合集总条件。三、在mr gc80型高压微型反应器中对己烷在pd/hm型催化剂上的临氢异构化动力学进行了研究，该反应体系如下图所示：3)正己烷 2,2-二甲基烷(%)己烷在pd/hm型催化剂上的反应体系正己烷3甲基戊烷其反应组成向量中各元素的次序为2甲基戊烷。2，3二甲基丁烷2，2二甲基丁烷在 245、氢油

2、比8、总压为20 公斤/厘米2 的条件下，从 a(0) 阵中的五组初始反应向量出发反应，截取反应时间为 0.25 小时的产物组成向量构成a(0.25) 阵，求各反应的反应速率常1.00000.001200000.99310.00270.00020.0002a(0)00.00570.98180.00320.0028000.01550.99380.00030000.00270.99670.66980.07900.06620.02530.00190.11410.31830.29490.14770.00860.17230.47290.49250.30750.01490.03260.10350.1160

3、0.45660.02680.01110.02950.03040.06290.9479a(0.25).解:1 丁烯摩尔分数令组成向量为:a=顺2 丁烯摩尔分数反2 丁烯摩尔分数速率常数矩阵为14.068k= 10.3443.7244.63210.2485.6161.0003.3714.371 在平衡时，由丝=0和a=1dt得：-14.068ai+4.632a2+1.000a3=010.344a-10.248a2+3.371ab=03.724ai+5.616a2-4.371a3=0a1+a2+a3=1由(4)式和(1)(2)(3)式中任2式解得平衡组成：a=0.14380.32130.5349按照

4、反应速率常数标记法：kj表示i组分生成j组分的速率常数矩阵为：4k1jk21k31k41j 1k124k2jk32k42k=j 24k13k23k3 jk43j 34k14k24k34k4jj 44kjk21k31k41j 14110 0k12k2 jk32k42j 2mk=4=0 0 11.k13k23k3jk43j 34k14k24k34k4j.证明:，则速率常数j 4k13k14km=k12k12k211 1 0 00011k21k12k21为满足精确适合集总的条件,则:k12k12k 21k21k 21mk= km:k13+k14=k23+k24= k12k31+k32=k41+k42

5、= k21,此为精确适合集总条件的充要条件. 解：本题用等时间法，用 matlab 软件可计算得a(0)-1=1.0000-0.00120.00000.00000.000001.0070-0.0028-0.0002-0.00020-0.00581.0186-0.0033-0.002900.0001-0.01591.0063-0.00030-0.00000.0000-0.00271.0033a(t)*a(0) -1=0.66980.07840.06680.02520.00170.11410.31870.29720.14760.00770.17230.47310.49550.30770.01340

6、.03260.10350.11060.45900.02640.01110.02950.03000.06060.9509求取 a(t)*a(0)-1 的特征向量及特征值，x 为特征向量， b 为特征值x =-0.1896-0.17290.8364-0.13210.0129-0.2989-0.2278-0.22900.4008-0.7059-0.4907-0.3684-0.41190.46790.7080-0.2063-0.1011-0.2694-0.7757-0.0129-0.76900.87880.07620.03720.0002b =1.0006000000.9215000000.60750

7、00000.3431000000.0213=log(b)/0.25a =0.002200000-0.326900000-1.993800000-4.279400000-15.4055x-1=-0.5127-0.5150-0.5134-0.5128-0.5086-0.5258-0.4482-0.4445-0.37710.68860.9508-0.1547-0.1778-0.34760.0324-0.12550.26330.2470-0.98120.0342k=x* a * x -10.0071-0.85410.5587-0.10540.0020k =-1.68730.55080.30070.02470.00400.6878-9.8445