(完整版)化學(xué)反應(yīng)工程習(xí)題

化學(xué)反應(yīng)工程習(xí)題第一部分：均相反應(yīng)器基本理論1、試分別寫出N23H2=2NH3中用N2、H2、NH3的濃度對(duì)時(shí)間的變化率來表示的該反應(yīng)的速率；并寫出這三種反應(yīng)速率表達(dá)式之間的關(guān)系。110.52、已知某化學(xué)計(jì)量式為ABRS的反應(yīng)，其反應(yīng)速率表達(dá)式為rA2C0A.5CB，22試求反應(yīng)速率rB=？；若反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量式寫成

A2B2RS，則此時(shí)反應(yīng)速率rA=？為什么？3、某氣相反應(yīng)在400K時(shí)的反應(yīng)速率方程式為ddPA3.61102PA2kPa/h，問反應(yīng)速率常數(shù)的單位是什么？若將反應(yīng)速率方程改寫為1rAdnAkC2Amol/l.h，該反AVd應(yīng)速率常數(shù)k的數(shù)值、單位如何？4、在973oK和294.3×103Pa恒壓下發(fā)生下列反應(yīng)：C4H102C2H4H2。反應(yīng)開始時(shí)，系統(tǒng)中含丁烷為116kg，當(dāng)反應(yīng)完成50%時(shí)，丁烷分壓以235.4×103Pa/s的速率發(fā)生變化，試求下列項(xiàng)次的變化速率：（1）乙烯分壓；（2）H2的摩爾數(shù)；（3）丁烷的摩爾分率。5、某溶液反應(yīng)：ABC，開始時(shí)A與B摩爾數(shù)相等，沒有C，1小時(shí)后A的轉(zhuǎn)化率為75%，當(dāng)在下列三種情況下，2小時(shí)后反應(yīng)物A尚有百分之幾未反應(yīng)掉？（1）對(duì)A為一級(jí)、B為零級(jí)反應(yīng)；（2）對(duì)A、B皆為一級(jí)反應(yīng)；（3）對(duì)A、B皆為零級(jí)反應(yīng)。6、在一間歇反應(yīng)器中進(jìn)行下列液相反應(yīng)：AB=RAR=S已知原料組成為CA0=2kmol/m3，CB0=4kmol/m3，CR0=CS0=0。反應(yīng)混合物體積的變化忽略不計(jì)。反應(yīng)一段時(shí)間后測(cè)得CA=0.3kmol/m3，CR=1.5kmol/m3。計(jì)算這時(shí)B和S的濃度，并確定A的轉(zhuǎn)化率、生成R的選擇性和收率。7、一級(jí)可逆反應(yīng)A=R在等溫下進(jìn)行。已知CA0=500mol/m3，CR0=0。若該反應(yīng)在一間歇反應(yīng)器中進(jìn)行，且在反應(yīng)溫度下xAe0.667。經(jīng)480s后測(cè)得xA0.333。（1）試確定此反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程；（2）計(jì)算xA分別達(dá)到0.6和0.65所需的反應(yīng)時(shí)間；（3）比較計(jì)算結(jié)果，你有什么體會(huì)？8、反應(yīng)H2C2H4=C2H6，開始時(shí)各組分的含量為：2molH2、4molC2H4、2mol惰氣，當(dāng)H2的轉(zhuǎn)化率為50%時(shí)，試計(jì)算該物系的總mol數(shù)。9、在BR中，以硫酸為催化劑使過氧化氫異丙苯分解成苯酚、丙酮。該反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)，反應(yīng)速度常數(shù)k為0.08s-1，若每小時(shí)處理過氧化氫異丙苯3m3，求轉(zhuǎn)化率達(dá)98.8%時(shí)所需反應(yīng)釜的實(shí)際體積為多少？每批操作非生產(chǎn)時(shí)間為

3544.8s，裝料系數(shù)為0.65（因反應(yīng)過程起泡沫）。10、反應(yīng)物質(zhì)A，按二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式等溫分解，在理想間歇釜式反應(yīng)器中

5min后轉(zhuǎn)化率為50%，試問在該反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化75%的A物質(zhì)，需要增加多少分鐘？11、在理想置換管式反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行一個(gè)一級(jí)不可逆等溫反應(yīng)。

反應(yīng)器的有效體積為2m3，原料以0.4m3/h的流量進(jìn)入反應(yīng)器，測(cè)得出口處轉(zhuǎn)化率為

60%；若改變?cè)狭髁繛?.2m3/h，其它條件不變，出口處轉(zhuǎn)化率應(yīng)為多少？12、在管式反應(yīng)器中進(jìn)行一裂解反應(yīng)

A=RS，實(shí)驗(yàn)測(cè)得該反應(yīng)為一級(jí)不可逆反應(yīng)，其動(dòng)力33學(xué)方程式為rAkPPA（mol/m.s），若反應(yīng)在P=101.310Pa，T=546K的條件下進(jìn)行，反應(yīng)速度常數(shù)kP=7.7510-6mol/m3.s.Pa，試計(jì)算：（1）處理量為432m3/day的原料氣要求轉(zhuǎn)化率達(dá)82.6%時(shí)，所需反應(yīng)器的VR？（2）若反應(yīng)器的反應(yīng)管內(nèi)徑為100mm，則管長(zhǎng)為多少？13、在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用一個(gè)間歇攪拌的燒瓶進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)，

反應(yīng)2h后，轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.9%。若改用連續(xù)化生產(chǎn)，并將反應(yīng)器放大，選用一個(gè)CSTR進(jìn)行此反應(yīng)，其它工藝條件不變，平均停留時(shí)間為2h，且保持原來的反應(yīng)速度常數(shù)值，試計(jì)算該反應(yīng)的最終轉(zhuǎn)化率。14、在一容積為120l的連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器中進(jìn)行如下液相反應(yīng)：kABkRSk0.25l/mol.minrAkCACB含A為2.8mol/l的進(jìn)料流與含B為1.6mol/l的進(jìn)料流分別以相同的流率同時(shí)加入反應(yīng)器中，若反應(yīng)過程中物料的容積不發(fā)生變化，試求出口流中B的轉(zhuǎn)化率為75%時(shí)，兩股進(jìn)料流的流量各是多少？15、用醋酸酐水解制醋酸是在一多段串聯(lián)攪拌釜內(nèi)進(jìn)行的，

已知醋酸酐進(jìn)料為0.946m3/h，開始時(shí)沒有醋酸存在，各釜反應(yīng)均在150℃下進(jìn)行，此時(shí)反應(yīng)速率常數(shù)k=0.0806min-1，轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%，求：（1）若為單釜操作時(shí)，所需反應(yīng)器有效容積為多少？（2）若為多釜串聯(lián)操作時(shí)，已知各釜反應(yīng)器容積為單釜操作時(shí)有效容積的

1/10，則需幾個(gè)這樣的反應(yīng)器串聯(lián)操作？16、在兩釜串聯(lián)的反應(yīng)器中，進(jìn)行一液相反應(yīng)，AB=RS，若動(dòng)力學(xué)方程式為rAkC2A（當(dāng)CA=CB時(shí)），已知k=1m3/kmol.s，CA0=CB0=1kmol/m3，物料經(jīng)過兩釜總的平均停留時(shí)間為1s，試求該反應(yīng)經(jīng)過兩釜串聯(lián)反應(yīng)后的轉(zhuǎn)化率為多少？（分別采用解析法、圖解法計(jì)算。提示：兩釜的停留時(shí)間相同即均為0.5s）17、有一液相反應(yīng)為AB=RS，已知進(jìn)料液量V0=0.5l/min，在該溫度下的反應(yīng)速度常數(shù)k=100l/mol.min，原料初始濃度CA0=0.05mol/l，試求：（1）若反應(yīng)在PFR中進(jìn)行，有效容積VR=1l時(shí)，反應(yīng)所能達(dá)到的轉(zhuǎn)化率？（2）若反應(yīng)在CSTR單釜中進(jìn)行，要求的轉(zhuǎn)化率不變?nèi)纾?），所需反應(yīng)器的有效容積為多少？（3）若反應(yīng)仍在CSTR單釜中進(jìn)行，而VR仍為1l，則反應(yīng)所能達(dá)到的轉(zhuǎn)化率為多少？218、有一等溫二級(jí)不可逆液相反應(yīng)，其動(dòng)力學(xué)方程式為

rAkC2A，已知293K時(shí)反應(yīng)速度常數(shù)k為10m3/kmol.h，反應(yīng)物A的初始濃度CA0為0.2kmol/m3，加料速率V0為2m3/h，試比較下列理想反應(yīng)器組合方案的出口轉(zhuǎn)化率。1）、兩個(gè)有效體積均為2m3的PFR反應(yīng)器串聯(lián)；2）、一個(gè)PFR反應(yīng)器后串聯(lián)一個(gè)CSTR反應(yīng)器，二者有效體積均為2m3；3）、一個(gè)CSTR反應(yīng)器后串聯(lián)一個(gè)PFR反應(yīng)器，二者有效體積均為2m3；4）、兩個(gè)有效體積均為2m3的CSTR反應(yīng)器串聯(lián)。19、有一級(jí)不可逆反應(yīng)AR，在85℃時(shí)反應(yīng)速度常數(shù)為3.45h-1，今擬在一個(gè)容積為10m3的釜式反應(yīng)器中進(jìn)行，若最終轉(zhuǎn)化率

xAf0.95，該反應(yīng)器處理的物料量可達(dá)

1.82m3/h。（1）今若改用兩個(gè)容積相同的串聯(lián)釜操作，求總的反應(yīng)器體積為多大？（2）又若改用N個(gè)容積相同的串聯(lián)釜，當(dāng)N的數(shù)目足夠大時(shí)，試證明所需的反應(yīng)器總體積趨近于平推流反應(yīng)器在同樣工藝條件下所需的反應(yīng)器體積。行。每個(gè)釜的有效體積為兩個(gè)釜在同一溫度下操作。20、有一等溫一級(jí)連串反應(yīng)

Ak1Rk2S，在兩個(gè)串聯(lián)的理想連續(xù)釜式反應(yīng)器中