2.1
• 一个75kg的人大约每天消耗6000kJ热量的食 物,假设食物为葡萄糖,其反应方程式为:
• C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O -ΔH=2816kJ如 果人吸入的空气中含CO20.04%、O2 20.96%， 呼出的气体中CO2含量上升到4.1%、O2含量 降低到16.1%，请问人每千克体重代谢所消 耗的空气的速率。
RgT
RT
rA kCA 0.0063(mol /(m3 s)) rp 0.5kCA 0.00314(mol /(m3 s))
• 知识点: 反应速率:
(rA
)
dCA dt
• Arrhenius law:
k
k0
exp(
E RT
)
化学反应工程习题答案
习题2.3
• 对于不可逆基元反应：aA+bB——cC+dD 其速率方程式可表示为：rA=kCAaCBb 如果以A为基准物，反应方程式两边除以A有
• 21/20.2×100=103.96 (mol)
• O2浓度: 20.96(1-x)/103.96=16.1% • 则转化率为: x=0.201 • 反应需O2: 6000/2816/0.201×6=63.6 (mol) • 空气消耗速率: 63.6化/学0反.应2工0程9习6题/答7案5=4.05 mol/kg
4NH3+5O2→4NO+6H2O 如果进气中含氨15%,进气状态为8.2at,227℃.试求: (1)进气总浓度和氨浓度; (2)恒压间歇反应器中,分别写出反应转化率对pi,Ci,
和体积V的函数; (3)恒容间歇反应器中,分别写出反应转化率对pi,Ci,
和总压P的函数;
化学反应工程习题答案
习题2.4
• 进气总浓度: C P 197.26(mol / m3)
•
氨浓度:
RT
CA=15%C=29.59
(mol/m3)
• 4NH3 + 5O2 + inert → 4NO + 6H2O + inert
• nA0
nB0
ni0
nP0 nS0
ni0
t=0
• nA
nB
ni0
nP nS
ni0
t=t
• nA=nA0(1-x)
nB=nB0-(b/a)nA0x
• nP=nP0+(p/a)nA0x
ns=ns0+(s/a)nA0x
• 膨胀因子: 当每消耗(或生成) 1mol反应物A(或产物P)时,整
A
(
p
s)
a
(a
b)
个物系总摩尔数的变化值.
化学反应工程习题答案
习题2.4
• nt=n0+δAnA0x
pA
PyA
nA0 (1 nt
x)
p
nA0 (1 x)
n0 AnA0 x
P
0.15(1 x) 1 0.0375x
P
CA
pA RT
P RT
yA
nA0 (1 x) nt
p RT
nA0 (1 x) n0 AnA0 x
P RT
0.15(1 x) C 1 0.0375x
• 恒容反应: P=P0(1+0.0375x) • 恒压反应: P=P0 V V0 (1 0.0375x) • 膨胀率:当反应物A全部反应后,系统体积的变化率:
• 在210℃等温条件下,进行亚硝酸乙酯的气相分解反 应
C 2 H 5 O N O N O 0 . 5 C H 3 C H O 0 . 5 C 2 H 5 O H
该反应为一级不可逆反应,反应速率常数与温度的关系
为:
k1.391014exp(37700)
RgT
活化能E的单位为cal/mol,若反应在恒容下进行,系统起 始状态为1at的纯亚硝酸乙酯,试计算亚硝酸乙酯分 解率为80%时,亚硝酸分解速率及乙醇的生成速率.
化学反应工程习题答案
习题2.2
C2H5ONO NO 0.5CH3CHO 0.5C2H5OH
• t (1-x)
x 0.5x
0.5x
• 反应总压力: P=1+x=1.8 (a.2(at)
CA
PA RT
4.98(mol / m3)
k 1.391014 exp( 37700) 1.391014 exp( 37700 4.18) 0.00126
化学反应工程习题答案
习题2.1
• C6H12O6+6O2+inert=6CO2+ 6H2O+inert
• mol
20.96 79 0.04
79 t=0
• mol 20.96(1-x) 79 0.04+20.96x 20.96x 79 t=t
• 反应前后O2与CO2摩尔数之和应不变,则反应后总 摩尔数为:
化学反应工程习题答案
习题2.5
CNO
PNO RT
CO 2
PO2 RT
rA
kcCNO2CO 2
= Guldberg and Waage[J. Prckt. Chem. 19, 71(1879)]指出：化学反应的速率与反应物的有效 质量成正比
= 只有基元反应在反应物浓度不太大的情况下才符 合质量作用定律
化学反应工程习题答案
习题2.4
• 工业上以氮氧化物生产硝酸,氮氧化物由氨和空气 气相氧化得到
A
VxA1 VxA0 VxA0
A
nt 0 nA0
A
• 以膨胀率表征变容程度时,不但要考虑反应的计量关系,还
要考虑系统内是否含有惰性气体,而以膨胀因子表达时,与
惰性物料是否存在无化学关反.应工程习题答案
习题2.5
• NO和O2氧化为NO2的反应是一个三级反 应,2NO+O2=2NO2,在30℃及1kg/cm2下测得 其反应速率常数为kc=2.65×104 L2/(mol2·s). 如果将速率方程表示为分压的函 数:rA=kppNO2pO2,请问反应速率常数的kp值和单 位是什么?
习题 2.1
• 如果该题目改为:人对反应的水份不产生影响.且不 给出CO2的出口浓度,则:
20.96(1 x)
100% 16.1%
20.96(1 x) 79 0.04 20.96x 20.96x
• 重要知识点:
关键组分的转化率
xA
nA,0 nA nA,0
化学反应工程习题答案
习题2.2
计量系数a，方程式可写为 A+(b/a)B——(c/a)C+(d/a)D 则其动力学方程按此方程式可写为
rA=kCACBb/a 请问后一种速率方程式是否正确，为什么？
化学反应工程习题答案
习题 2.3
= 什么是基元反应？
反应物分子在碰撞中一步直接转化为生成物分子的反应.
通常对基元反应而言,可以说:单分子反应、双分子 反应、三分子反应