在等温下进行液相反应 A+B----A+B----- C+D 在该条件下的反应速率 方程为： 方程为：
若将A 的初始浓度均为3mol/h 若将A和B的初始浓度均为3mol/h 的原 料混合后进行反应，求反应4 min时 料混合后进行反应，求反应4 min时A的 转化率。 转化率。
习题2.4解题思路 习题2.4解题思路 2.4
习题2.1解题思路及答案 习题2.1解题思路及答案 2.1
利用反应时间与组分 的浓度变化数据， 先作出 ＣＡ～t的关系曲线，用镜面法求 得反应时间下的切线，即为水解速率， 切线的斜率 α。再由 rA=-dCA/dt求得水 解速率。 答案： 水解速率
习题２ 习题２.２
在一管式反应器中等温下进行甲烷化反应： 在一管式反应器中等温下进行甲烷化反应：
习题2.4答案 习题2.4答案 2.4
A的转化率 XA=82.76%
习题2.5 习题2.5
氨合成塔入口的气体组成为3.5％ 氨合成塔入口的气体组成为3.5％的 3.5 ,20.87％ ,62.6％ ,7.08％ NH3,20.87％的 N2,62.6％的 H2,7.08％ Ar,及5.89％ CH4。该塔是在30 的Ar,及5.89％的CH4。该塔是在30 MPa 压力下操作。 压力下操作。已知催化剂床层中某处的 温度为490℃ 反应气体中氨含量为10 490℃， 温度为490℃，反应气体中氨含量为10 ％（mol）。试计算该处的反应速率 mol）。试计算该处的反应速率。 ％（mol）。试计算该处的反应速率。 Fe催化剂上氨合成反应速率式为 催化剂上氨合成反应速率式为： 在Fe催化剂上氨合成反应速率式为：
习题1.1 习题1.1
在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：
进入反应器的原料气中，甲醇:空气:水蒸气＝2:4:1.3 （摩尔比），反应后甲醇的转化率达72％，甲醛的 收率为69.2％。试计算： （1）反应的选择性； （2）反应器出口气体的组成
习题1.1解题思路 习题1.1解题思路 1.1
可直接由式（1.7） （1）可直接由式（1.7）求得其反应的选择 性 设进入反应器的原料量为100 （2）设进入反应器的原料量为100 ，并利用 进入原料气比例，求出反应器的进料组成( 进入原料气比例，求出反应器的进料组成(甲 空气、 如下表： 醇、空气、水)，如下表： 组分 摩尔分率 摩尔数 根据式（1.3）和式（1.5） 根据式（1.3）和式（1.5）可得反应器出口 甲醇、 甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数 、 和 。并 根据反应的化学计量式求出水、 根据反应的化学计量式求出水、氧及氮的摩 尔数，即可计算出反应器出口气体的组成。 尔数，即可计算出反应器出口气体的组成。
化学反应工程
课后习题及答案
主讲: 雒廷亮 教授 主讲
郑大化工学院
主
第一章: 第一章: 第二章: 第二章: 第三章: 第三章: 第四章: 第四章: 第五章: 第五章: 第六章: 第六章: 第七章: 第七章:
目
录
绪论 反应动力学基础 釜式反应器 管式反应器 停留时间的分布与反应器流动模型 多相体系中的化学反应与传递现象 多相催化反应器的设计与分析
习题2.3 习题2.3
（1）以反应体积为基准的速率常数kv； （2）以反应相界面积为基准的速率常 数ks； （3）以分压表示反应物系组成时的反 应速率常数kp； （4）以摩尔浓度表示反应物系组成时 的反应速率常数kc 。
习题2.3解题思路 习题2.3解题思路 2.3
利用式（2.10）及式（2.27） 利用式（2.10）及式（2.27）可求 得问题的解。 得问题的解。注意题中所给比表面 的单位应换算成m 的单位应换算成m2/m3。利用下列各 式即可求得反应速率常数值。 式即可求得反应速率常数值。
由题给条件可知是一个等摩尔反应过程，且A 由题给条件可知是一个等摩尔反应过程， 和B的初始浓度均相等，即为3/2 mol/h，再将 的初始浓度均相等，即为3/2 mol/h， 反应速率式进行简化， 反应速率式进行简化， 由式（2.6） 由式（2.6）将速率式变为 代入速率方程式中化简整理后得到转化率与 时间的关系式，积分后即可求得转化率。 时间的关系式，积分后即可求得转化率。
习题2.3答案 习题2.3答案 2.3
1)反应体积为基准 反应体积为基准kv= (1)反应体积为基准kv= (2)反应相界面积为基准 (2)反应相界面积为基准 Ks= (3)分压表示物系组成 (3)分压表示物系组成 Kp= (4)摩尔浓度表示物系组成 (4)摩尔浓度表示物系组成 Kc=
习题2.4 习题2.4
用 即得该条件下的 从而求得CO的转化速率. 从而求得CO的转化速率. CO的转化速率
的点作切线， 的点作切线， ，
习题２ 习题２.２答案
CO的转化速率 CO的转化速率 ：
习题２ 习题２.３
Mg催化剂上水煤气变换反应的 已知地 Ｆe－Mg催化剂上水煤气变换反应的 正反应动力学方程为： 正反应动力学方程为： 式中y 式中yco,yco2为一氧化碳及二氧化碳的瞬时摩尔分 MPa压力及 压力及700 率，0.1013 MPa压力及700 K时反应速率常数等 于0.0535 kmol/(kg·h),若催化剂的比表面为 kmol/(kg·h),若催化剂的比表面为 /g,堆密度为 堆密度为1.13 30m2/g,堆密度为1.13 m2/g
习题2.5 习题2.5
逆反应的活化能：Байду номын сангаас逆反应的活化能： 且 Kp可按下式计算: Kp可按下式计算: 可按下式计算
450℃时 450℃时 490℃时 , 490℃时 ,
习题2.5解题思路 习题2.5解题思路 2.5
首先要由450℃的 K2值求出490℃时的 K2’值，然后利用平衡常数求得反应温 度下的 K1值。做法是先利用(2.26)式， 求出频率因子A。490℃时的 k2’值 为 . 利用 KP2=K1/K2来求 取K1=KP2*K2值：
习题1.2答案 习题1.2答案 1.2
一氧化碳的全程转化率X=83.48% (1) 一氧化碳的全程转化率X=83.48% 单程转化率 x=16.18% (2)甲醇的全程收率 (2)甲醇的全程收率 Y=79.24% 单程收率 y=15.36%
习题2.1 习题2.1
在一体积为4L的恒容反应器中进行A的 水解反应，反应前 的含量为12.23％ （质量分率），混合物的密度为1g/ml, 反应物 的相对分子质量为88。在等温 常压下不断取样分析，测得组分 的浓度 随时间变化的数据如下：
习题1.2 习题1.2
原料气和冷凝分离后的气体的摩尔组成分率如下"
习题1.2 习题1.2
粗甲醇的组成为CH3OH 89.15％，（CH3） ％，（CH3 粗甲醇的组成为CH3OH 89.15％，（CH3） 3.55％， ％，C4H9OH 1.10％ 6.20％， ％，均 2O 3.55％，C4H9OH 1.10％ H2O 6.20％，均 为质量分率。在操作压力及温度下，其余组 为质量分率。在操作压力及温度下， 分均为不凝组分， 分均为不凝组分，但在冷凝冷却过程中可部 分溶解于粗甲醇中， kg粗甲醇而言 粗甲醇而言， 分溶解于粗甲醇中，对1 kg粗甲醇而言，其 溶解量为： 9.82g， 溶解量为：CO2 9.82g， 9.38g， 1.76g， 2.14g， 5.38g。 CO 9.38g， H2 1.76g， CH4 2.14g，N2 5.38g。 若循环气体与原料气之比为7.2 摩尔比）， 7.2（ 若循环气体与原料气之比为7.2（摩尔比）， 试计算： 试计算： 一氧化碳的单程转化隆全程转化率； （1）一氧化碳的单程转化隆全程转化率； 甲醇的单程收隆 （2）甲醇的单程收隆全程收率
83.3 67.6 50.0 X/% 20 30 40 38.5 50 29.4 22.2 60 70
试求当进口原料气体流量为50 的转化速率。 试求当进口原料气体流量为50 时 的转化速率。
习题２ 习题２.２解题思路
是一个流动反应器，其反应速率式可用式（2.7） 是一个流动反应器，其反应速率式可用式（2.7） 来表示，整理后反应速率可表示为 来表示，整理后反应速率可表示为
习题2.1 习题2.1
反应时间 /h 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 CA /(mol•h） 0.9 0.61 0.42 0.28 0.17 0.12 0.08 0.045 0.03
试求反应时间为3.5h的 的水解速率。 试求反应时间为3.5h的 的水解速率。 3.5h
习题2.11 习题2.11
习题2.9解题思路及答案 习题2.9解题思路及答案 2.9
思路：是个平行反应，反应物A 思路：是个平行反应，反应物A的消耗速 率为两反应速率之和， 率为两反应速率之和，即
利用式（2.6）积分就可求出反应间。 利用式（2.6）积分就可求出反应间。 答案:反应时间t=0.4038 答案:反应时间t=0.4038 h
催化剂体积为10ml,原料气中CO含量为3％， 催化剂体积为10ml,原料气中CO含量为3 10ml,原料气中CO含量为 其余为N2 H2,气体 N2、 气体， 其余为N2、H2,气体，改变进口原料气流量 进行实验，测得出口CO 的转化率为： Q0 进行实验，测得出口CO 的转化率为：
习题２ 习题２.２
习题1.2解题思路 习题1.2解题思路 1.2
甲醇的收率。 （2）甲醇的收率。 首先，计算产物粗甲醇所溶解的气体总量， 首先，计算产物粗甲醇所溶解的气体总量， 再求得粗甲醇中甲醇的含量， 再求得粗甲醇中甲醇的含量，按收率定义式 进一步计算出甲醇的全程收率Y和单程收率y 进一步计算出甲醇的全程收率Y和单程收率y。
习题2.5答案 习题2.5答案 2.5
氨的反应速率： 氨的反应速率：
r=
习题2.9 习题2.9
在一恒容反应器中进行下列液相反应
习题2.9 习题2.9