复习与思考题

1、复习与思考题1. 转化率的定义是什么？2. 什么是反应速率？写出均相系统反应速率表示方式。3. 什么是化学动力学方程？怎样理解 “反应级数表明浓度对反应速率的敏感程度 ”，“活化能表明温度 对反应速率的敏感程度 ”？4. 什么是本征动力学和宏观动力学？两者有何区别与联系？5. 试说明反应热与活化能的区别与联系。6. 试写出间歇反应系统中，恒温恒容 0 级、1 级、2 级不可逆反应的积分式。7. 何谓变容过程？膨胀因子的定义及其物理意义是什么？8. 什么是复杂反应？复杂反应通常可分为哪几种类型？9. 简述气固相催化反应的宏观过程。10. 根据双膜理论简述气液相反应的宏观过程。11. 解释下列参数

2、的物理意义：膜内转化系数 、增强系数 、反应相内部总利用率 。12. 为什么要建立理想流动模型？它与实际流动状况有哪些区别？在处理过程中作了哪些简化？13. 理想转换与理想混合流动模型各有什么特征？14. 何谓返混？形成返混的原因有哪些？返混对反应过程有什么影响？工程中如何降低返混的程度？4.973K和 294.3 ×103P恒a压下发生反应 C4H102C2H4H2。反应开始时，系统中含 C4H10为 116kg， 当反应完成 50%时，丁烷分压以 235.4×103Pa/s 的速率发生变化，试求下列项次的变化速率： （1） 乙烯分压；（2）H2的摩尔数；（3）丁烷的摩尔

3、分率。 （ 470.8 ×103Pa/s； 3.2kmol/s ； 0.81/s）解题思路5.试证明对一级反应， 在等温条件下转化率达到 99.9%所需时间为转化率达到 50%所需时间的 10 倍。 又设反应为 0 级或 2 级，两者的时间比为多少？ （ n=0时，时间比为 2 倍；n=2时，时间比为 1000 倍）解题思路6.在一均相恒温聚合反应中， 单体的初始浓度为 0.04mol/L 和 0.08mol/L ，在 34min内单体均消失 20%。 求单体消失的速率。 （ （-rA=0.0657cAmol/（L m·in）解题思路7.不可逆反应2A+BA2B 的机理如下

4、：A试推导出该反应的产品生成速率 A2B 的方程式。（复习与思考题1. 解释下列两组概念的物理意义，并说出它们之间的区别与联系：反应时间与停留时间、空时与空 速。2. 反应器的计算方法有哪些？反应器计算的基本方程包括哪几个？3. 何谓理想流动反应器？4. 简述连续操作管式反应器、连续操作釜式反应器的主要特点。5. 用图表示间歇操作釜式反应器、连续操作管式反应器与连续操作釜式反应器的推动力。6. 熟练写出零级、一级、二级不可逆反应在恒温下分别于间歇操作釜式反应器、连续操作管式反应 器与连续操作釜式反应器中进行时的有效体积计算公式。7. 多只连续操作釜式反应器串联时，反应推动力如何表示？各釜浓度如

5、何计算（解析计算与图解计 算）？8. 对同一反应在相同条件下，达到相同转化率，为什么连续操作釜式反应器所需有效体积最大，而 连续操作管式反应器所需有效体积最小，多釜串联连续操作釜式反应器的有效体积介于两者之 间？9. 何谓连续操作釜式反应器的热稳定性？符合什么条件的操作点为稳定操作点？如何分析判断操作 点的稳定与不稳定？哪些参数影响热稳定性？10. 搅拌器的作用是什么？有哪些类型？根据什么原则选型？11. 搅拌釜式反应器的传热装置有哪些？各有什么特点？12. 化工厂常用的高温热源有哪些？各适用于怎样的场合？13. 简述变容情况下，连续操作管式反应器有效体积计算方法。14. 选择反应器型式和操作

6、方式时，应从哪些方面对反应器性能进行比较？15. 对平行反应 P（主产物）i. 何谓选择性？ii. 试讨论平行反应选择性的浓度效应与温度效应。iii. 如何选择合适的反应器类型与操作方式，提高平行反应选择性？计算题?1. 反应物 A，按二级反应动力学方程式恒温分解，在间歇操作釜式反应器中5min 后转化率为 50%，解题思路试问在该反应器中转化 75%的 A 物质，需要增加多少分钟？（ 10min）将二级反应动力学方程与 BR恒温恒容的基础设计式联立推导得反应时间与转化率的关系式。2. 在实验室内用一个间歇搅拌的烧瓶进行一级不可逆反应，反应 2h 后，转化达到 99.9%。若将反应器放大，选用

7、一个连续 操作釜式反应器进行此反应，其它工艺条件不变，平均停留 时间为 2h，试计算该反应的最终出口转化率。 （ 87.35%）解题思路 利用 BR 中的条件求得反应速率常数，代入 CSTR的 计算式中即可求得。3. 在连续操作釜式反应器进行某一级可逆反应，操作条件下测得化学反应速率常数为 k1=10h-1 , k2=2h-1 ,在反应物料 A 中不含有 B，其进料量为 10m四个体积相同的连续釜式反应器串联操作，进行液相反应，其动力学方程式为（-rA）=0.6cAmol/L h·，反应物 A的初始浓度 cA0=1mol/L ，物料在反应系统中平均停留时间为4 小时，试用图解法求最终

8、转化率。（90%）解题思路 有一等温连串反应： 在两个串联的连续操作釜式反应器中进行。每个釜的 有效体积为 2L，加料速度为 1L/min ，反应物 A 的初始浓度 cA0=2mol/L ，两个釜在同一温度下操作。/h ，当反应的转化率达到 50% 时，平均停留时间和反应器的有效体积各为多少？（0.125h；1.25m3） t VRCA0xACA0xAV0 k1CA k2CB k1CA0 （1 xA） k2CA0xA解题思路将一级可逆反应动力学方程代入CSTR基础设计式求解k1=0.5min-1 , k2=0.25min -1，试求第一釜和第二釜出口物料浓度。 （第一釜： cA1=1mol/L

9、，cR1=0.67mol/L， cS1=0.33mol/L ；第二釜： cA2=0.5mol/L ， cR2=0.78mol/L ，cS2=0.72mol/L ）解题思路4. 在一恒温间歇操作釜式反应器中进行某一级液相不可逆反 应， 13min 后反应转化掉 70%，今若把此反应移到连续操 作管式反应器或连续操作釜式反应器中进行，为了达到相 同的转化率，所需的空时、空速各为多少？(连续操作管 式反应器中， =13mi，n SV=0.076min-1；连续操作釜式反应 器中， =25.2min， SV=0.0397min-1；)解题思路5. 555K，0.3MPa 下，在连续操作管式反应器中进行

10、反应 AP。 已知进料中含有 30%A( mol%)，其余为惰性物料，加料流 量为 6.3molA/s ，动力学方程式为 (-rA)=0.27cAmol/(m 3·s)，为 了达到 95%的转化率，试求： ( 1)所需的空速为多少？ ( SV=0.0901min-1)；(2)反应器有效体积。 (VR=3.656m3)解题思路6. 醋酐按下式水解为醋酸： (CH3CO)2O H2O 2CH3COOH，实验测定该反应为一级不可逆反应( -rA) =kcA，在 288K时，反应速率常数 k为 0.0806min-1。现设计一理想反应器， 每天处理醋酐水溶液 14.4m3, 醋酐的初始浓度

11、cA0为 95mol/m 3,试问 (1)当采用连续操作釜式反应器 , 醋酐转化率为 90%时，反应 器的有效体积是多少？( 1.12m3)(2)若用连续操作管式反应器，转化率不变，求反应器有效体积。 (0.286m3)(3)若选用两个体积相同的连续操作釜式反应器串联操作，使第一釜醋酐转化率为 68.4%，第二釜醋酐转化率仍为 90%，求反应器总有效体积。 (0.536m3)解题思路7. 进料浓度 cA0=1mol/L 的纯 A溶液以 v0=10L/min 的流量流经有效体积为 10L的连续操作管式反应器，发生一级反应， k=0.01min-1，求所达的出口转化率。若为二级反应， k=0.01

12、L/mol .min ，则出口转化 率又为多少？（一级反应为 1%；二级反应为 0.99%）解题思路8. 乙烷裂解反应 C2H6C2H4H2 在连续操作管式反应器中进行。生产平均操作压力为318.5kPa，操作温度为 1073K，实验测得反应速度常数 k=1.18kmol/（m 3·kPa·s），已知进料质量流速为 100kg/（m 2·s）， 裂解稀释水蒸汽用量占进料气体体积的 25%。试计算当乙烷转化率为 65%时反应管长。（ 133.3m）解题思路9. 在连续操作釜式反应器中进行一均相液相反应AP,（-rA）=kcA2,反应一小时的转化率为 50%.i. 如果反应器体积为原来的 6 倍,其它保持不变 ,则转化 率为多少 ?（ 75%）ii. 如果是体积相同的管式反应器 ,其它保持不变 ,则转化率为多少 ?（ 66.7%）解题思路计算题?1.有一反应，在间歇反应器中进行，经过 8min 后，反应物转化掉 80%，经过 18min 后转化掉 90%， 求表达此反应的动力学方程式。 （n=2）解题思路2.在间歇反应器中进行等温二级反应 AB，反应速率方程式为： （ rA） 0.01cA* 1 2 3mol/（L