师范类《化工基础》课件 化学反应工程基础习题解答

1、第七章习题下册P19：4，6下册P44：3，4，7，9，117/26/202214.乙烷进行热裂解，其活化能为75kJ/mol，问923K时的分解速率比773K时的快多少倍？(设指前因子A为常数)。解：根据不同温度下的速率常数之比为：即923K时的分解速率比773K时快倍。7/26/202226.设某反应的速率方程式为rA=0.85cA2，其单位为kmol.m-3.s-1。当A的初始浓度分别为(1)1kmol.m-3；(2)5kmol.m-3，若要求A的残余浓度为0.01kmol.m-3，问各需要多少时间？当rA=0.05cA2 时，又如何？解：二级反响的浓度与反响时间的关系为：速率常数为时：

2、cA0-3时cA0-3时速率常数为时：计算说明：当最终浓度很小时，反响时间与初始浓度的关系不大。7/26/202233.在间歇搅拌釜式反应器中，用醋酸和丁醇生产醋酸丁酯，反应方程式为：其反应物的配比为：n(醋酸)：n(丁醇)=1：4.97。假设反应物的密度在反应前后不变，均为750kg.m-3， 反应在373K时进行，转化率达50%时需34.5min，而加料、卸料、清洗等辅助时间为30min，现要求每天生产2400kg醋酸丁酯（分离损失不计），试计算反应釜的容积（=0.85）。解：醋酸、丁醇、醋酸丁酯的摩尔质量分别为60、74、 116。含1mol醋酸的初始溶液的体积为：那么醋酸的初始浓度为：

3、7/26/20224处理物料的流量为：反响体积为：实际的反响器容积为：7/26/202254.在平推流反应器中进行等温液相反应：A+BP，反应系二级反应，速率方程式为rA=kcAcB。在反应进行温度下反应速率常数k=0.9710-3m3.kmol-1.min-1。cA=cB=4kmol.m-3。当反应物的体积流量qv=0.171m3.h-1时，试问：（1）要使反应物A的转化率xA=80%时，平推流反应器的有效容积为多少？（2）当其他条件不变时，xA为90%时，它的有效容积为多少？（3）当反应物A和B的初始浓度cA0=cB0=8kmol.m-3。而xA仍为80%时，它的有效容积为多少？解：按二级

4、反响在平推流反响器内的空间时间计算式有：其中7/26/20226cA0=cB0=4，xA时：cA0=cB0=4，xA时：cA0=cB0=8，xA时：7/26/202277.在某全混流反应器中进行均相液相反应：AP，其动力学方程为rA=kcA2，转化率为50%。（1）如果反应器体积为原来的6倍，其他保持不变，则转化率为多少？（2）如果体积相同，换成平推流反应器，其他保持不变，则转化率为多少？解：在全混流反响器中进行的二级反响，其反响体积为：反响器体积变为原来的6倍时，其转化率为xA，那么有两式相比：7/26/20228设换成相同体积的平推流反应器时，转化率为，则有：与全混流反响器的计算相比为：解

5、得：解得：7/26/202299.醋酐按下式水解为醋酸：(CH3CO)2O+H2O2CH3COOH。根据实验测定，反应为一级反应：rA=kcA。在288K时，反应速度常数k=0.0806min-1；在313K时， k=0.380min-1。现设计一全混流反应器，每天处理的溶液量为14.4m3，进料的醋酐初始浓度cA0=0.095kmol.m-3，试问：(1) 当醋酐转化率xA=80%时，反应温度为288K，反应器的容积为多少？(2) 当温度提高到313K，反应器的容积取(1)所得容积时，醋酐转化率为多少？(3) 当反应温度为288K，而醋酐转化率为90%时，反应器的容积应为多少？(4) 改用平

6、推流反应器，在288K时， xA为80%、90%时反应器容积各为多少？(5) 288K时，选用等容积的两釜串联，xA为90%时，求每釜容积及总容积。7/26/202210解：(1) 全混流反响器中：288K，xA时醋酐水解为一级反响。物料的体积流量为：(2) 上述全混流反响器中：313K时解得：(3) 全混流反响器中：288K，xA时7/26/202211(4) 平推流反响器中：288K， xA、 xA时xA：xA：(5) 两个等容釜串联：288K， xA2时解得：7/26/202212每釜体积为：总反响体积为：7/26/20221311.在四个串联反应釜中进行醋酐水解反应，反应系一级反应，各釜温度如下表： 釜号 1 2 3 4 T(K) 283 288 298 313k(min-1) 0.0567 0.0806 0.158 0.380各釜容积为0.80m3，进料醋酐浓度cA0=4.5kmol.m-3，进料量为0.1m3.min-1，求：(1) 各釜的出口浓度为多少？(2) 如果各釜温度都保持在288K，则用0.80m3的反应器需要几个