反應(yīng)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(yīng)：在銀催化劑上進行甲醇氧化為甲醛的反應(yīng)：3222CHOHO2HCHO2HO???32222CHOH3O2CO4HO???進入反應(yīng)器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸氣進入反應(yīng)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(yīng)后甲醇的轉(zhuǎn)，反應(yīng)后甲醇的轉(zhuǎn)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(yīng)的選擇性；反應(yīng)的

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

3、應(yīng)器的進料組成為組分組分摩爾分率摩爾分率yi0yi0摩爾數(shù)摩爾數(shù)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(shè)甲醇的轉(zhuǎn)化率為設(shè)甲醇的轉(zhuǎn)化率

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

5、OnO）和氮氣（）和氮氣（nNnN）的摩爾數(shù)分別為：）的摩爾數(shù)分別為：nW=nW0nP2nC=38.30molnO=nO012nP32nC=0.8788molnN=nN0=43.28mol所以，反應(yīng)器出口氣體組成為：所以，反應(yīng)器出口氣體組成為：組分組分摩爾數(shù)（摩爾數(shù)（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(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)2.12.1在一體積為在一體積為4L4L的恒容反應(yīng)器中進行的恒容反應(yīng)器中進行A的水解反應(yīng)，反應(yīng)前的水解反應(yīng)，反應(yīng)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(yīng)物，反應(yīng)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(shù)據(jù)如下：的濃度隨時間變化的數(shù)據(jù)如下：反應(yīng)時間（反應(yīng)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(yīng)時間為試求反應(yīng)時間為3.5h3.5h的A的水解速率。的水解速率。解：利用反應(yīng)時間與組分解：利用反應(yīng)時間與組分A的濃度變化數(shù)據(jù)，作出的濃度變化數(shù)據(jù)，作出CACA～t的關(guān)系曲線，用鏡面法求得的關(guān)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(yīng)）可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)

9、（2）放熱反應(yīng)）放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)(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(jù)等速線的走向來判斷根據(jù)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(yīng)動力學(xué)研究中，采用在進行一氧化碳變換反應(yīng)動力學(xué)研究中，采用B106B106催化劑進行試驗，測得正反應(yīng)催化劑進行試驗，測得正反應(yīng)活化能為活化能為49.62910?Jmol如果不考慮逆反應(yīng)，試問反應(yīng)溫度是如果不考慮逆反應(yīng)，試問反應(yīng)溫度是550550℃時的速率比反℃時的速率比反應(yīng)溫度是應(yīng)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(yīng)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(xiàn)在解：從題中可知，反應(yīng)條件除了溫度不同外，其它條件都相同，而溫度的影響表現(xiàn)在反應(yīng)速率常數(shù)反應(yīng)速率常數(shù)k上，故可用反應(yīng)速率常數(shù)之比來描述反應(yīng)速率之比。上，故可用反應(yīng)速率常數(shù)之比來描述反應(yīng)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(yīng)，原料氣組成為氧化反應(yīng)，原料氣組成為7%O27%O2及82%N282%N2。試計算。試計算轉(zhuǎn)化率為轉(zhuǎn)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(yīng)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(yīng)活化能為49.21110?Jmol，化學(xué)計量數(shù)等于，化學(xué)計量數(shù)等于2，反應(yīng)式為：，反應(yīng)式為：22312??SOOSO其平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系為：其平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系為：log490

13、5.54.6455??peKT該反應(yīng)的熱效應(yīng)該反應(yīng)的熱效應(yīng)49.62910???rHJmol。解：（解：（1）求出轉(zhuǎn)化率為）求出轉(zhuǎn)化率為80%80%時各組分的分壓：時各組分的分壓：以100mol100mol為基準(zhǔn)為基準(zhǔn)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(yīng)的平衡常數(shù)）求與上述組成對應(yīng)的平衡常數(shù)KPKP值：值：32