第二章 均相反应动力学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。

2A A min 18A0min 8A0AA A0d d 219.019.0181)(218.018.081)(11kc tc kc kc x x c kt =-=-⋅==-⋅=-⋅=为假设正确，动力学方程3、 在间歇反应器中有一级液相可逆反应P A ⇔，初始反应时C A0=0.5mol/L ，C P0=0反应8min 后，A 的转化率为1/3，而平衡转化率是2/3，求此反应的动力学方程式。

解：p A AC k C k dtdC 21-=-21002122)1(k k x C x C C C K k k Ae A Ae A Ae Pe ==-===即根据一级可逆反应积分式1212121min 08664.082ln 3132ln 18ln1-==+∴+=-+=k k k k x x x k k t AAe Ae 1211m in 02888.0m in 05776.0--==∴k kP A p A AC C C k C k dtdC 02888.005776.021-=-=-5、恒温恒容的气相反应A →3P ，其动力学方程为Vn k dt dn V r A AA =-=-1)(，在反应过程中系统总压p t 及组分A 的分压均为变量，试推导)(A tp f dtdp =的表达式。

解：AtAA AtA A A A AAA A t A A t A A A t kp dtdp RT pk kc V n k dt dp RT dt dp RT dt dp RT dt dc r V n k dt dn v r dtdpdt dp p p p p p p p 221211(1)(22)(3)00======-=-=-=-=--=--=-+=得即8、纯气相组分A 在一等温等容间歇反应器中按计量式P A 5.2⇔进行反应，实验测得如下数据，时间/min 0 2 4 6 8 10 12 14 ∝ 分压p A /MPa 0.1 0.08 0.0625 0.0510.0420.0360.0320.028 0.020用积分法求此反应的动力学方程式。

解：由于当∞→t 时，02.0=A p 常数，因此假设为一级可逆反应。

）即，即，达到平衡时，020220202202121212102151(5.125.25.125.25.210)(5.2101002.02.02.0)02.01.0(5.2)(5.25.2A A A A A A A A A A AAe pe peAeA A p pA Ap p k p k p k p k p k p k p p k p k dtdp k k p p k k RT p k RT p k MPap p p c k c k dtdc pA e -=-=-+-=-⋅-=-====∴==-=-=-=-→∞tktk p p p p p p p ktp p kdtp p dp A A A A AA A pp A A A AAAA 2200000005.1202.008.0ln 5.12518.0ln 5151ln5.1251ln 5.12510==-=--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=--11122min 126.0min 0126.01581.05.121581.0--====k k k 即，斜率)2.0(0126.05.120126.0126.0,0A A A p A Ap p dtdpc c dt dc -⨯=--=-即第三章 均相反应过程1、液相一级等温反应在间歇釜中达到70%转化率需要12min ，若此反应移到同温度下平推流反应器和全混流反应器中进行时，所需要的空时和空速各为多少？解：10011min 0429.07031min3.23370)7.01(1.07.0)1()(min 083.01211min12min 1.07.01ln 12111ln 111ln---===∴==-⨯=-==-========-=∴-=cv A AA A A f A A A c v BR A Ax k x kc x c r x c CSTR t PFR x t k x kt τδττδ中在空速中所需的空时在3、液相反应在一间歇反应器中进行，反应速率如下表所示： C A /mol/L0.10.2 0.3 0.4 0.5 0.60.70.81.01.32.0(-r A )/mol/(L.min) 0.10.30.50.60.50.25 0.10 0.06 0.05 0.045 0.042（1） 若C A0=1.3mol/L ，，则反应时间为多少？（2）若反应移至平推流反应器中进行，C 0A =.5mol/L ，F A0=1000mol/h ，求x A0=0.30时所需反应器的大小。

（3） 当C A0=1.2mol/l ，F A0=1000mol/h ，x A =0.75时，求所需全混流釜式反应器大小。

解：由)(~A A r c -表作出A A c r ~)(1-曲线 （1）min7.12045.005.03.02105.006.02.0212106.01.025.05.06.0215.01.0?3.0,3.111111111110=+⨯⨯++⨯⨯+⨯+++++⨯⨯====----------）（）（）（用梯形法BR Af A t L mol c L mol c（2）lmol x c c l c F V mol L F V r c r c r dc r dc F V L mol x c c A A Af A A p A p A A A A A A c c A A Aop A A Af A A3.0)75.01(2.1)1()3(1092.160100081.981.9min 81.9)67.2222.22(2.021)22.2237.20)(05.13.1(2167.22)22.228.23(7.02.022.22(1,5.137.2022.2167.020)2022.22(3.005.020(1,05.1)()(05.1)3.01(5.1)1(0000))5.105.100=-=-==⨯=⨯=⋅=+⨯⋅++-⨯==-⋅+=-==⨯+=-⋅+=-=-=-==-⨯=-=⎰⎰梯形法：用内插法：L V r c c c F V f A A Af A A 256010005.15.15.02.13.02.1)(000=⨯==⨯-=--=∴5、丙烷裂解为乙烯的反应可表示为C 3H 8→C 2H 4+CH 4（忽略副反应） 在772℃等温反应时，动力学方程为-A Akp dtdp =，其中k=0.4h -1。

若系统保持恒压p=0.1MPa,ν0=0.8m 3/h(772℃，0.1MPa)，求当x A =0.5时，所需平推流反应器的体积大小。

解：恒压变容反应()30020220000036077.28.0466.3466.32ln 4.0211ln 2)1(2)1(21)()1(2)1)(1(21112))1(1)1()1(1(11)(5.111045314.8101.0m V x k x kdx v V x c kdt dx x c r x k x x k dt dx x x kp kp dt dx x dt dp dt dx x x x p dt dp x x p p x dx c v V m mol RT p c p A x A Ap A A A A A A A A A A A A A A A A A AA A A A A AAA A x AAA p A A AA =⨯===-=-=∴-=+=--=+-=+--=-=+-=+⨯--+-=+-=-==⨯⨯==⎰⎰即：8、一级反应A→P ，在一体积为VP 的平推流反应器中进行，已知进料温度为150℃，活化能为84kJ·mol-1，如改用全混流反应器，其所需体积设为Vm ，则Vm/Vp 应有何关系?当转化率为0.6时，如果使Vm=Vp ，反应温度应如何变化?如反应级数分别为n=2，1/2，−1时，全混流反应器的体积将怎样改变？解：)1ln()1()exp()1ln()1()1(CSTR)1ln(11d 1)(d PFR )exp()(A A Ap m A A A p m A 0A AA0m A A00A A A00A A A0PA 0A A AAx x x RT E RT E x x k kx V V x k c x F V x kc x x kc r x F V c RTE k kc r x x ----=---=-=--=-=-=-==-⎰⎰)1ln()1()1ln()1( IF A A A A A P m mp x x x x x k k x V V T T A---=---==()()K07. 43215. 42302064 .015.423876.234929 .015.423876.23exp6109 .0637.115.42315.423314.884000exp 1)6.01ln(6.016.0exp 10.6 and1IFmmmmmmmmmPmPAPm=-=--=-⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=--⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛--===TTTTTTTTTTTTTRExVVmnnnnkcxFVcVVcVVkcxFVncVVkcxFVncVVkcxFVnAfAfA0m1Am1m2A1m1m1AAA0m2/1A1m2/1m2/1AAA0mA1m2m2AAAm1,1,2/11 ,2==⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧==-=======---或PPT课件答案1、在间歇反应器中进行液相反应A+B→P，C A0=0.307mol/L，测得二级反应速率常数k=61.5×10-2L/（mol·h）,计算当C B0/C AO=1和5时，转化率分别为0.5,0.9,0.99所需要的反应时间，并对计算结果加以讨论。

2、 已知：苯醌与环戊二烯在25℃下进行液相二烯合成反应 A+B →C(-r A )=B A C kC ；k=9.92×10-3[m 3/kmol·s]；C AO =0.1[kmol/m 3]；C BO =0.08[kmol/m 3]；x A =0.95；t /=1[h]；每天处理300kg 环戊二烯。

求：反应器有效容积？AOC t =⎰-Ax A A r dx 0)(； (-r A )=A kC B C =2)1(A BO AO x C kC -65.63600195.0195.008.01092.91)1(3=⋅-⋅⨯⨯=--A BO A x kC x [h]]/[261.4367.2894.108.02466/3001.02466/3003h m v v v OB OA o =+=⨯+⨯=+=V=][6.32)165.6(261.4)(3/m t t v O =+=+⎰⎰-=-=AAx x A A BOA BO AO A AO x dx kC x C kC dx C t 02)1(1)1(3、在等温间歇反应器中进行乙酸乙酯皂化反应： CH3COOC2H5+NaOH→CH3COONa+C2H5OH 该反应对乙酸乙酯及氢氧化钠均为一级。