化學(xué)反應(yīng)工程原理第二版(華東理工大學(xué)版)第三章答案

1、3-1x解：Ac A01 xA把數(shù)據(jù)代入得c k 0.2 min 1A0當(dāng) x =0.75 時(shí)解得 t=15minA所以，增加的時(shí)間為 15-5=10min3-2 n11解： 11n1（式 ） x n c AA0把 x =0.75 和 t=10min代入解得cn1k 0.1A0A再把 t=30min 代入（式 ）解得 x =1.25A所以，轉(zhuǎn)化率應(yīng)為 13-3dc解：設(shè)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為： kcAndtA n11則 11n1，且 c =1 n c xA0AA0 1 0.8 1n 1 n 1 k8因此有1 0.9 1 1 n 1 k18n解得：n=2;k=0.5L/molmin-13-41）計(jì)算進(jìn)

2、料中酸、醇和水的摩爾濃度 c c 、c （注意進(jìn)料中水的濃度c 不為 0A0B0S0S02）列出當(dāng)酸的轉(zhuǎn)化率為 x 時(shí)，各組分濃度的表示式：Ac c1 xAA0Ac c c xBB0A0Ac c xRA0Ac c c xSS 0A0A3)將上列各式及各組分初濃度代入反應(yīng)速率式，整理得dx 7.93 1010.2 20.1 x 2.58 x62AdtAA4）計(jì)算轉(zhuǎn)化率達(dá) 35%所需的時(shí)間為dx0.35t A7.93 1010.2 20.1 x 2.58 x620AA上述積分可查積分表用公式計(jì)算，也可用 語言的 quad 解算子計(jì)算，結(jié)果為t s 2h5）計(jì)算所需反應(yīng)器體積。先計(jì)算每天的反應(yīng)批數(shù)，

3、再計(jì)算每 m 反應(yīng)體積每天的生產(chǎn)量，然3后再計(jì)算達(dá)到要求產(chǎn)量所需反應(yīng)器體積。答案為V =51.9m3R3-51)設(shè)酯的平衡轉(zhuǎn)化率為 x ，將平衡時(shí)各組分濃度代入化學(xué)平衡方程得：Ae1.151 x22 0.219Ae48.76 1.151 xAe1.151 1 xAe化簡(jiǎn)整理上述方程并求解得x Ae2）此題解法與 3-4 中的步驟24相同，答案為t=276min3）此時(shí)各組分的濃度為酯：0.207mol/L；水：47.816 mol/L；醇、酸：0.910 mol/L；反應(yīng)物系的組成為酯：0.414%；水：95.80%；醇、酸：1.82%；3-6對(duì)可逆放熱反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)溫度過低時(shí)，因反應(yīng)速率過低轉(zhuǎn)

4、化率偏低，當(dāng)反應(yīng)溫度過高時(shí)，轉(zhuǎn)化率又會(huì)受化學(xué)平衡的限制。所以，對(duì)一定的平均停留時(shí)間都存在一能達(dá)到最高轉(zhuǎn)化率的最優(yōu)反應(yīng)溫度。對(duì)本題此最優(yōu)反應(yīng)溫度可用解析法求解。1）列出反應(yīng)器的物料衡算方程 q c c V rVA0ARA將反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程代入，整理后可得 k T式（）x A 1 k T k T 2）對(duì)上式求導(dǎo)，并令導(dǎo)數(shù)為零 dkdkdk1 k k kdxdT dTdT A dT2 1 k kdkkE將上式展開，并將代入，化簡(jiǎn)后可得2dTRTEE 21kEE2021E1240510000于是T K 2optElnR ln 15.254 10 2405 3015EkE20213）計(jì)算最優(yōu)反應(yīng)溫度下的轉(zhuǎn)化率。將 T=325K 代入式（）10000 6.92 10 e30k T12325x A 10000124053251 k T k T 1 6.92 10 e30 5.254 10 e301215325=63.5%3-7解：依題意知，反應(yīng)時(shí)間相同的情況下，雖然初始濃度不同，但轉(zhuǎn)化率都相同，因此該反應(yīng)應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。所以：11t k1 xA把數(shù)據(jù)代入解得：k=0.00656min-13-83-11dA解： kASdtdA依題意知： kA 0.7 Adt122 4 4因?yàn)椋?C2 c 42 bb2b1 k293 K合并同類項(xiàng)并定積分得：1