反應工程答案

1、1.11.1在銀催化劑上進行甲醇氧化為甲醛的反應：在銀催化劑上進行甲醇氧化為甲醛的反應：3222CHOHO2HCHO2HO???32222CHOH3O2CO4HO???進入反應器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸氣進入反應器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸氣=2=2：4：1.31.3（摩爾比）（摩爾比），反應后甲醇的轉，反應后甲醇的轉化率達化率達72%72%，甲醛的收率為，甲醛的收率為69.2%69.2%。試計算。試計算（1）反應的選擇性；反應的

2、選擇性；（2）反應器出口氣體的組成。反應器出口氣體的組成。解：（解：（1）由（）由（1.71.7）式得反應的選擇性為：）式得反應的選擇性為：0.629YS0.961196.11%X0.720????（2）進入反應器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸氣）進入反應器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸氣=2=2：4：1.31.3（摩爾比）（摩爾比），當進入反，當進入反應器的總原料量為應器的總原料量為100mol100mol時，則反應器的進料組成為時，則反

3、應器的進料組成為組分組分摩爾分率摩爾分率yi0yi0摩爾數摩爾數ni0(mol)ni0(mol)CH3OHCH3OH22（241.3241.3）=0.2740=0.274027.4027.40空氣空氣44（241.3241.3）=0.5479=0.547954.7954.79水1.31.3（241.3241.3）=0.1781=0.178117.8117.81總計總計1.0001.000100.0100.0設甲醇的轉化率為設甲醇的轉化率

4、為XAXA，甲醛的收率為，甲醛的收率為YPYP，根據（，根據（1.31.3）和（）和（1.51.5）式可得反應器出口甲醇、）式可得反應器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩爾數甲醛和二氧化碳的摩爾數nAnA、nPnP和ncnc分別為：分別為：nA=nA0(1XA)=7.672molnP=nA0YP=18.96molnC=nA0(XAYP)=0.7672mol結合上述反應的化學計量式，水（結合上述反應的化學計量式，水（nWnW）、氧氣（、氧氣（n

5、OnO）和氮氣（）和氮氣（nNnN）的摩爾數分別為：）的摩爾數分別為：nW=nW0nP2nC=38.30molnO=nO012nP32nC=0.8788molnN=nN0=43.28mol所以，反應器出口氣體組成為：所以，反應器出口氣體組成為：組分組分摩爾數（摩爾數（molmol）摩爾分率摩爾分率%CH3OHCH3OH7.6727.6726.9836.983HCHOHCHO18.9618.9617.2617.26H2OH2O38.338

6、.334.8734.87CO2CO20.76720.76720.69830.6983O2O20.87880.87880.79990.7999N2N243.2843.2839.3939.392反應動力學基礎反應動力學基礎2.12.1在一體積為在一體積為4L4L的恒容反應器中進行的恒容反應器中進行A的水解反應，反應前的水解反應，反應前A的含量為的含量為12.23%12.23%（重（重量）量），混合物的密度為，混合物的密度為1gmL1gmL，

7、反應物，反應物A的分子量為的分子量為8888。在等溫常壓下不斷取樣分析，測的。在等溫常壓下不斷取樣分析，測的組分組分A的濃度隨時間變化的數據如下：的濃度隨時間變化的數據如下：反應時間（反應時間（h）1.01.02.02.03.03.04.04.05.05.06.06.07.07.08.08.09.09.0CA(molL)CA(molL)0.90.90.610.610.420.420.280.280.170.170.120.120.080

8、.080.0450.0450.030.03試求反應時間為試求反應時間為3.5h3.5h的A的水解速率。的水解速率。解：利用反應時間與組分解：利用反應時間與組分A的濃度變化數據，作出的濃度變化數據，作出CACA～t的關系曲線，用鏡面法求得的關系曲線，用鏡面法求得t=3.5ht=3.5h時該點的切線，即為水解速率。時該點的切線，即為水解速率。切線的斜率為切線的斜率為解：解：圖2.12.1圖2.22.2（1）可逆反應）可逆反應可逆反應可逆反應

9、（2）放熱反應）放熱反應吸熱反應吸熱反應(3)M(3)M點速率最大，點速率最大，A點速率最小點速率最小M點速率最大，點速率最大，A點速率最小點速率最小(4)O(4)O點速率最大，點速率最大，B點速率最小點速率最小H點速率最大，點速率最大，B點速率最小點速率最小(5)R(5)R點速率大于點速率大于C點速率點速率C點速率大于點速率大于R點速率點速率(6)M(6)M點速率最大點速率最大根據等速線的走向來判斷根據等速線的走向來判斷HMHM點的速

10、率大點的速率大小。小。2.72.7在進行一氧化碳變換反應動力學研究中，采用在進行一氧化碳變換反應動力學研究中，采用B106B106催化劑進行試驗，測得正反應催化劑進行試驗，測得正反應活化能為活化能為49.62910?Jmol如果不考慮逆反應，試問反應溫度是如果不考慮逆反應，試問反應溫度是550550℃時的速率比反℃時的速率比反應溫度是應溫度是400400℃時的速率大多少倍？℃時的速率大多少倍？解：從題中可知，反應條件除了溫度不同外，其它

11、條件都相同，而溫度的影響表現在解：從題中可知，反應條件除了溫度不同外，其它條件都相同，而溫度的影響表現在反應速率常數反應速率常數k上，故可用反應速率常數之比來描述反應速率之比。上，故可用反應速率常數之比來描述反應速率之比。400550119629011()()5505505508.314673823400400400exp()23exp()（倍）?????????ERTTEArkRTeerkEART2.82.8常壓下，在釩催化劑上進行常

12、壓下，在釩催化劑上進行SO2SO2氧化反應，原料氣組成為氧化反應，原料氣組成為7%O27%O2及82%N282%N2。試計算。試計算轉化率為轉化率為80%80%時的最佳溫度。二氧化硫在釩催化劑上氧化的正反應活化能為時的最佳溫度。二氧化硫在釩催化劑上氧化的正反應活化能為49.21110?Jmol，化學計量數等于，化學計量數等于2，反應式為：，反應式為：22312??SOOSO其平衡常數與溫度的關系為：其平衡常數與溫度的關系為：log490

13、5.54.6455??peKT該反應的熱效應該反應的熱效應49.62910???rHJmol。解：（解：（1）求出轉化率為）求出轉化率為80%80%時各組分的分壓：時各組分的分壓：以100mol100mol為基準為基準xSO2SO2O2O2SO3SO3N2N2∑07.07.011.011.0082.082.0100.0100.00.800.807(10.80)=1.47(10.80)=1.4115.6115.60.5=8.20.5=8.

14、25.605.6082.082.097.297.22222332233320.10131.497.21.4610()0.10138.297.28.5510()0.10135.697.25.8410()0.10138297.28.5510()????????????????????????SOSOOOSOSONNpPyMPapPyMPapPyMPapPyMPa（2）求與上述組成對應的平衡常數）求與上述組成對應的平衡常數KPKP值：值：32