《反应工程》第二版_(李绍芬_课后答案（可编辑）

《反应工程》第二版_(李绍芬_课后答案（可编辑） 1 绪 论 1. 1 在银催化剂上进行 甲醇氧化为甲醛的反应: 2CH 2C 2CH 2CH H O O O O H H H H + + + + O O O O ? ? ? ? 2 2 2 2 H H H H CH CH CH CH O O O O + + + + 2 2 2 2 H H H H O O O O 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2C H O H + 3O ? 2CO + 4 H O 2CH 2CH 2CH O O O H H H + + + 3O 3O 3O ? ? ? 2CO 2CO 2CO + + + 4 4 4 H H H O O O 3 3 2 2 2 2 2 2 3 3 2 2 2 2 2 2 进入反应器的原料 气中,甲醇:空气:水蒸气2:4:1.3( 摩 尔 比 ) , 反 应 后甲醇的转化率 达 72%,甲醛的收率 为 69.2%。试计算 (1) (1) 反应的选择性; (2) (2) 反应器出口气体的 组成。 解 : ( 1)由(1.7 )式得反应的选择 性为: 0 0 0 06 6 6 6 2 2 2 2 9 9 9 9 Y Y Y Y S S 0 0. 9 9 6 6 1 1 1 1 9 9 6 6. 1 1 1 1 % % S S 0 0. 9 9 6 6 1 1 1 1 9 9 6 6. 1 1 1 1 % % X X 0 0. 7 7 2 2 0 0 X X 0 0. 7 7 2 2 0 0 (2)进入反应器的原料气 中,甲醇:空气:水蒸气2:4:1.3( 摩 尔 比 ) , 当进入反应器的总 原料量 为 100mo l 时,则反应器的进 料组成为 组分 摩尔分 率 y 摩尔 数 n mol i0 i0 CH O 2/(2+4+1.3 )0.2740 27.40 3 H 空气 4/(2+4+1.3 )0.5479 54.79 水 1.3/(2+4+1.3 )0.1781 17.81 总计 1.000 100.0 设甲醇 的转化率 为 X ,甲醛 的收率 为 Y ,根据 (1.3)和( 1.5)式可 得反应器 A P 出口甲醇、甲醛和 二氧化碳的摩尔 数 n 、n 和 n 分别为: A P c n n 1- X 7.672 m ol n n n n n n 1- 1- 1- X X X 7.672 7.672 7.672 m m m ol ol ol A A A A A A A A 0 0 0 0 A A A A n n n n n n n n Y Y Y Y 18.96 18.96 18.96 18.96 m m m m ol ol ol ol P P A A 0 0 P P P P A A 0 0 P P n n X - Y 0.7672 m ol n n n n n n X X X - - - Y Y Y 0.7672 0.7672 0.7672 m m m ol ol ol C C C C A A A A 0 0 0 0 A A A A P P P P 结合 上述反应 的化学计 量式,水 (n ) 、 氧 气 ( n )和 氮 气( n )的 摩尔数分 别 W O N 为: n n + n + 2n 38.30 m ol n n n n n n + + + n n n + + + 2n 2n 2n 38.30 38.30 38.30 m m m ol ol ol W W W W W0 W0 W0 W0 P P P P C C C C n n n n n n n n - - - - 1/ 1/ 1/ 1/ 2n 2n 2n 2n - - - - 3/ 3/ 3/ 3/ 2n 2n 2n 2n 0.8788 0.8788 0.8788 0.8788 m m m m ol ol ol ol O O O O O O O O 0 0 0 0 P P P P C C C C n n n n 43.28 43.28 m m ol ol n n n n 43.28 43.28 m m ol ol N N N N N N N N 0 0 0 0 所以,反应器出口 气体组成为: 组分 摩尔数(mol) 摩尔分率% CH O 7.672 6.983 3 H HCHO 18.96 17.26 H O 38.3 34.87 2 CO 0.7672 0.6983 2 O 0.8788 0.7999 2 N 43.28 39.39 2 1. 1. 2 工业上采用铜锌铝 催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇, 其 主副反应如下: CO C CO CO O + + + + 2 2 2 2 H H H HCH CH CH CH O O O O H H H H 2 2 2 2 3 3 3 32CO 2C 2CO 2CO O + + + + 4 4 4 4 H H H HCH CH CH CH O O O O + + + + H H H H O O O O 2 2 2 2 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 C O + 3 HCH + H O CO CO CO + + + 3 3 3 H H H CH CH CH + + + H H H O O O 2 2 4 4 2 2 2 2 4 4 2 2 4C 4CO O + + 8 8 H H? C C H H O O H H + + 3 3 H H O O 4CO 4CO + + 8 8 H H? C C H H O O H H + + 3 3 H H O O 2 2 2 2 4 4 4 4 9 9 9 9 2 2 2 2 CO C CO CO O + + + + H H H H O O O OCO CO CO CO + + + + H H H H 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 由于 化学平衡 的限制, 反应过程 中一氧 化碳不可 能全部转 化成甲醇 ,为了提 高 原料 的利用率 ,生产上 采用循环 操作, 即将反应 后的气体 冷却,可 凝组份变 为 液体 即为粗甲 醇,不凝 组份如氢 气及一 氧化碳等 部分放 空 ,大部分 经循环压 缩 机后与原料气混合 返回合成塔中。下图是生产 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 示意 图 冷凝分离 合成 原料气 Bkg/h 粗甲醇 Akmol/h 循环压缩 100kmol 放空气体 原料气和冷凝分离 后的气体组成如下: ( mol) 组分 原料气 冷凝分离后的气体 CO 26.82 15.49 H 68.25 69.78 2 CO 1.46 0.82 2 CH 0.55 3.62 4 N 2.92 10.29 2 粗 甲醇 的组 成 为 CH OH 89.15%, CH O 3.55%,C H OH 1.10%,H O 6.20%, 均 3 3 2 3 9 2 为重 量百分率 。在操作 压力及温 度下, 其余组分 均为不凝 组分,但 在冷凝冷 却 过程 中可部分 溶解于粗 甲醇中, 对 1k g 粗甲 醇而言, 其溶解量 为 CO2 9.82g,CO 9.38g,H 1.76g,CH 2.14g,N 5.38g。若循 环气与原料 气之比 为 7.2 ( 摩 尔 比 ) , 2 4 2 试计算: (1) (1) 一氧化碳的单程转 换率和全程转化率; (2) (2) 甲醇的单程收率和 全程收率。 解 : ( 1)设新鲜原料气进料流量 为 100kmol/ h ,则根据已知 条件, 计算进料原料 气组成以质量分率 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示如下: 组分 摩尔质量 y mol% F kmol/h 质量分 率 i0 i0 x % i0 CO 28 26.82 26.82 72.05 H 2 68.25 68.25 13.1 2 CO 44 1.46 1.46 6.164 2 CH 16 0.55 0.55 0.8443 4 N 28 2.92 2.92 7.844 2 总计 100 100 100其 中 x y M /?y M 。进料的平均摩尔质 量 M ?y M 10.42kg/ kmol 。 i i i i i m i i 经冷凝分离后的气 体组成(亦即放空气体的组成)如下 : 组分 摩尔质量 摩尔分 率 y i CO 28 15.49 H 2 69.78 2 CO 44 0.82 2 CH 16 3.62 4 N 28 10.29 2 总计 100 其中冷凝分离后气 体平均分子量为 ’ ’ ’ ’ M M M M ?y y y y M M M M 9.554 9.554 9.554 9.554 m m i i i i m m i i i i 又设放空气体流量 为 Akmol/h, 粗甲醇的流量 为 Bkg/h 。 对 整个系统 的 N 作衡算 2 得: 5.38B/28 ×1000+0.1 029A2.92 A 对整个系统就所有 物料作衡算得: 100×10.42B+ 9.554A B 联立(A) 、 ( B)两个方程,解之 得 A26.91k mol/h B785.2kg /h 反应后产物 中 C O 摩尔流量为 F 0.1549A +9.38B/28×1000 CO 将求得 的 A、B 值代入得 F 4.431 kmol/h CO 故 C O 的全程转化率为 FF F F F F F F C C O O , , 0 0 C C O O C C O O , , 0 0 C C O O 2 2 2 2 6 6 6 68 8 8 8 2 2 2 24 4 4 44 4 4 4 3 3 3 3 5 5 5 5 X X 8 8 3 3. 4 4 8 8 % % X X 8 8 3 3. 4 4 8 8 % % C C C C O O O O F F 2 2 6 6. 8 8 2 2 F F 2 2 6 6. 8 8 2 2 C C C C O O O O , , , , 0 0 0 0 由已知循环气与新 鲜气之摩尔比,可得反应器出口处 的 C O 摩尔流量为 ’ ’ ’ ’ F F 100 100 0.2682+ 0.2682+ 7.2 7.2 100 100 0.1549 0.1549 138.4 138.4 k k m m ol ol / / h h F F 100 100 ×0.2682+ 0.2682+ 7.2 7.2 ×100 100 ×0.1549 0.1549 138.4 138.4 k k m m ol ol / / h h C C C C O O O O , , , , 0 0 0 0 所 以 C O 的单程转化率为 F F F FF F F F ' ' ' ' C C C C O O O O , , , , 0 0 0 0 C C C C O O O O 2 68 244 3 5 2 2 2 6 6 6 8 8 8 2 2 2 4 4 4 4 4 4 3 3 3 5 5 5 X X X X 1 1 1 1 6 6 6 61 1 1 1 8 8 8 8 % % % % C C C C O O O O F F F F 1 1 1 1 3 3 3 3 8 8 8 84 4 4 4 C C C C O O O O , , , , 0 0 0 0 产物粗甲醇所溶解 的 CO 、CO、H 、CH 和 N 总 量 D 为 2 2 4 2 9 9. 8 8 2 2 + + 9 9. 3 3 8 8 + + 1 1. 7 7 6 6 + + 2 2. 1 1 4 4 + + 5 5. 3 3 8 8 B B 9 9. 8 8 2 2 + + 9 9. 3 3 8 8 + + 1 1. 7 7 6 6 + + 2 2. 1 1 4 4 + + 5 5. 3 3 8 8 B B D 00 2 8 4 8 B k m o l / h D D D 0 0 0 0 0 0 2 2 2 8 8 8 4 4 4 8 8 8 B B B k k k m m m o o o l l l / / / h h h 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 粗甲醇中甲醇的量 为 B-D X /M 785.2- 0.02848B ×0.8915/ 3221.25 kmol/h 甲 m 所以,甲醇的全程 收率为 Y 总21.25/ 26.8279.24% 甲醇的单程收率为 Y 21.25/ 138.415.36% 单2 2 2 2 反应 反应 反应 反应 动力 动力 动力 动力 学基础 学基础 学基础 学基础 2. 1 在一体积 为 4 L 的恒容反应器中进 行 A 的水解反应,反应前 A 的含量为 12.23%(重量) ,混合物的密度 为 1g/mL,反应 物 A 的分子量 为 88。在等温常 压 下不断取样分析, 测的组 分 A 的浓度随时间变化的 数据如下: 反应时间(h) 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 C mol/L 0.9 0.61 0.42 0.28 0.17 0.12 0.08 0.045 0.03 A 试求反应时间 为 3.5 h 的 A 的水解速率。 解: 利用反应时间与组 分 A 的浓度变化数据,作 出 C ~t 的 关系曲线,用 镜 A 面法求 得 t3.5 h 时该点的切线,即为 水解速率。 切线的斜率为07 6 0 0 0 7 7 7 6 6 6 α α α α 0 0 0 01 1 1 1 2 2 2 2 5 5 5 5 m m m m o o o o l l l l / / / / l l l lh h h h 6 6 6 61 1 1 1 由(2.6)式可知反应物的 水解速率为d d d d C C C C A A A A r 01 2 5 m o l / lh r r r 0 0 0 1 1 1 2 2 2 5 5 5 m m m o o o l l l / / / l l l h h h A A A A d t d d d t t t 2. 2 在一管式反应器中 常 压 300?等温下进行甲烷化反 应: C C C C O O O O + + + + 3 3 3 3 H H H H ? ? ? ? C C C C H H H H + + + + H H H H O O O O 2 2 2 2 4 4 4 4 2 2 2 2 催化剂体积 为 10ml ,原料气 中 C O 的含量 为 3%,其余 为 N ,H 气体,改变进口原 2 2 料气流 量 Q 进行实验,测得出 口 C O 的转化率为: 0 Q ml/min 83.3 67.6 50.0 38.5 29.4 22.2 0 X% 20 30 40 50 60 70 试求当进口原料气 体流量 为 50ml/mi n 时 C O 的转化速率。 解:是一个流动反 应器,其反应速率式可用(2.7)式来表示d F d d d F F F A A A A r r r r A A A A d V d d d V V V R R R R F F F F 1 1? X X Q Q C C 1 1? X X F F F F 1 1? X X Q Q C C 1 1? X X A A A A A A A A 0 0 0 0 A A A A 0 0 0 0 A A A A 0 0 0 0 A A A A d d d d F F F F Q Q Q Q C C C C d d d d X X X X A A A A 0 0 0 0 A A A A 0 0 0 0 A A A A 故反应速率可表示 为: d d X X d d X X d d X X d d X X A A A A A A A A r Q C C r r r Q Q Q C C C C C C A A 0 0 A A 0 0 A A 0 0 A A 0 0 A A 0 0 A A 0 0 d V d V / Q d d d V V V d d d V V V / / / Q Q Q R R R R 0 0 R R R R 0 0 用 X ~V /Q 作图, 过 V /Q 0.20mi n 的点作切线, 即得该条件 下 的 dX /dV /Q A R 0 R 0 A R 0 值α。 V /Q mi 0.12 0.148 0.20 0.26 0.34 0.45 R 0 n X % 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 A 0 0. 6 6 5 5? 0 0. 0 0 4 4 0 0. 6 6 5 5? 0 0. 0 0 4 4 α 17 9 α α α 1 1 1 7 7 7 9 9 9 03 4 0 0 0 3 3 3 4 4 4 故 C O 的转化速率为P P P P4 4 4 4 0 0 0 01 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 3 3 3 3 × × × × 0 0 0 00 0 0 0 3 3 3 3 A A A A 0 0 0 0 C C C C 6 6 6 63 3 3 3 8 8 8 8 × × × × 1 1 1 1 0 0 0 0 m m m m o o o o l l l l / / / / l l l l A A A A 0 0 0 03 3 3 3 R R R R T T T T 8 8. 3 3 1 1 4 4 × × 1 1 0 0 × × 5 5 7 7 3 3 8 8. 3 3 1 1 4 4 × × 1 1 0 0 × × 5 5 7 7 3 3 d X d d d X X X4 4 4 43 3 3 3 A A A A r r r r C C C C 6 6 6 63 3 3 3 8 8 8 8 × × × × 1 1 1 1 0 0 0 0 × × × × 1 1 1 17 7 7 7 9 9 9 9 1 1 1 11 1 1 1 4 4 4 4 × × × × 1 1 1 1 0 0 0 0 m m m m o o o o l l l l / / / / l l l lm m m m i i i i n n n n A A A A A A A A 0 0 0 0 d d d d V V V V / / / / Q Q Q Q R R R R 0 0 0 0 2. 3 已知 在 Fe-M g 催化剂上水煤气变换 反应的正反应动力 学方程为: 0 0 0 08 8 8 8 5 5 5 50 0 0 04 4 4 4 r r r r k k k k y y y y y y y y k k k k m m m m o o o o l l l l / / / / k k k k g g g gh h h h w w w w C C C C O O O O C C C C O O O O 2 2 2 2 式 中 y 和 y 为一氧 化碳及二氧 化碳的瞬间 摩尔分率, 0.1MP a 压力 及 700 K 时 C O CO 2 2 反应 速率常 数 k 等 于 0.0535km ol/kg.h。如 催化剂的 比 表面积 为 30m /g,堆 密 W 3 度 为 1.13g/cm ,试计算: (1) (1) 以反应体积为基准 的速率常 数 k 。 V (2) (2) 以反应相界面积为 基准的速率常 数 k 。 g (3) (3) 以分压表示反应物 系组成时的速率常 数 k 。 g (4) (4) 以摩尔浓度表示反 应物系组成时的速率常 数 k 。 C 解: 利用(2.10 )式 及(2.28)式可 求得问 题的解。 注意题中 所给比表 面 2 3 的单位换算 成 m /m 。 3 3 3 3 3 3 3 3 1 1 1 1 k k k k ρ ρ ρ ρ k k k k 1 1 1 11 1 1 1 3 3 3 3 × × × × 1 1 1 1 0 0 0 0 × × × × 0 0 0 00 0 0 0 5 5 5 5 3 3 3 3 5 5 5 5 6 6 6 6 0 0 0 04 4 4 4 6 6 6 6 k k k k m m m m o o o o l l l l / / / / m m m mh h h h v v v v b b b b w w w w ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ6 b b b b 6 6 6 2 2 2 2 b b b b 2 k k k 17 8 × 1 0 k m o l / mh 2 2 2 k k k k k k k k k 1 1 1 7 7 7 8 8 8 × × × 1 1 1 0 0 0 k k k m m m o o o l l l / / / m m m h h h g g w w w w g g w w 3 3 3 3 w w a a a a ρ ρ ρ ρ × × × × 3 3 3 3 0 0 0 0 × × × × 1 1 1 1 0 0 0 0 v v v v b b b b n n n n 0 0 0 04 4 4 4 5 5 5 5 1 1 k m o l 1 1 1 1 1 1 k k k m m m o o o l l l 3 3 3 3 k k k k k k k k × × × × 0 0 0 00 0 0 0 5 5 5 5 3 3 3 3 5 5 5 5 0 0 0 01 1 1 1 5 5 5 5 0 0 0 0 8 8 8 8 p p p p w w w w 0 0. 4 4 5 5 0 0. 4 4 5 5 P P P P 0 0 0 01 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 3 3 3 3 k k g g. h h. M M P P a a k k g g. h h. M M P P a a 3 3 3 3 3 3 3 3 n n n n 0 0 0 04 4 4 4 5 5 5 5 0 0 0 04 4 4 4 5 5 5 5 R T 83 1 × 1 0 × 7 0 0 m k m o l R R R T T T 8 8 8 3 3 3 1 1 1 × × × 1 1 1 0 0 0 × × × 7 7 7 0 0 0 0 0 0 m m m k k k m m m o o o l l l 4 4 4 4 k k k k k k k k ) × × × × 0 0 0 00 0 0 0 5 5 5 5 3 3 3 3 5 5 5 5 0 0 0 03 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 c c c c w w w w P P P P 0 0 0 01 1 1 1 k k k k m m m m o o o o l l l l k k k k g g g gh h h h 2. 4 在等温下进行液相 反 应 A+B?C+D,在该条件下的反 应 速率方程为: 1 1 1 15 5 5 5 0 0 0 05 5 5 5 r r r r 0 0 0 08 8 8 8 C C C C C C C C m m m m o o o o l l l l / / / / l l l lm m m m i i i i n n n n A A A A A A A A B B B B 若 将 A 和 B 的初 始浓度均 为 3mol/ l 的原 料混合进 行 反应, 求反 应 4mi n 时 A 的 转化率。 解:由题 中条件知是个等容 反应过程, 且 A 和 B 的初始浓 度均相等,即 为 1.5mol/ l,故可把反应速率 式简化,得 1 1 1 15 5 5 5 0 0 0 05 5 5 5 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 r r r r 0 0 0 08 8 8 8 C C C C C C C C 0 0 0 08 8 8 8 C C C C 0 0 0 08 8 8 8 C C C C 1 1 1 1X X X X A A A A A A A A B B B B A A A A A A A A 0 0 0 0 A A A A 由(2.6)式可知? d d d d C C C C 1 1 1 1X X X X ? d d C C d d X X? d d C C d d X X? A A? A A A A 0 0 0 0 A A A A? A A A AA A r C r r r C C C A A A A 0 0 A A A A 0 0 d t d t d t d d d t t t d d d t t t d d d t t t 代入速率方程式 d d d d X X X X 2 2 2 2 2 2 2 2 A A A A C C C C 0 0 0 08 8 8 8 C C C C 1 1 1 1X X X X A A A A 0 0 0 0 A A A A 0 0 0 0 A A A A d d d d t t t t 化简整理得 d X d d d X X X A A A A 0 0 0 08 8 8 8 C C C C d d d d t t t t A A A A 0 0 0 0 1 1 1 1X X X X A A A A 积分得X X X X A A A A 0 0 0 08 8 8 8 C C C C t t t t A A A A 0 0 0 0 1 1 1 1X X X X A A A A 解 得 X 82.76% 。 A 3.5%N H ,20.8%N ,62.6%H ,7.08%A r 2. 5 氨 合 成塔 入 口 的 气体 组 成 为 3.5%N 3.5%N 3.5%N H H H ,20.8%N ,20.8%N ,20.8%N ,62.6%H ,62.6%H ,62.6%H ,7.08%A , 7.08%A ,7.08%A r r r 及 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 5.89C 5.89C H H 5.89C 5.89C H H 。 该塔是 在 30MP a 压力下操作。 已知催化剂床层中某处的温度 为 490 ?, 4 4 4 4 反应气体 中氨含量 为 10%( mol) ,试计算该处的反应速率。 在 F e 催化剂上 氨合 成反应速率式为: 1 1 1 15 5 5 5 p p p p p p p p H H H H N N N N H H H H 3 3 3 3 3 3 3 3 2 2 2 2 r k pk k m o l / mh r r r k k k p p p k k k k k k m m m o o o l l l / / / m m m h h h 1 1 N N 2 2 1 1 1 15 5 5 5 1 1 N N 2 2 2 2 2 2 p p p p p p p p N N N N H H H H H H 3 3 3 3 H H 2 2 2 2? 4 4 4 4 E E 17. 17. 58 58 × × 10 10 J J / / m m ol ol E E 17. 17. 58 58 × × 10 10 J J / / m m ol ol 逆 反 应 的 活 化 能 。 45 0 ? 时 3 3 3 3 0 0 0 05 5 5 5 3 3 3 3 2 2 2 2 k k k k 2 2 2 2 2 2 2 2 7 7 7 7 7 7 7 7 m m m m M M M M P P P P a a a a / / / / m m m mh h h h k k k k / / / / k k k k K K K K 2 2 2 2 1 1 1 1 2 2 2 2 P P P P , 且 , 490?时, K p 可按下式计算 :4 4 4 47 7 7 7 2 2 2 2 l l l l o o o o g g g g K K K K p p p p 2 2 2 2 0 0 0 0 4 4 4 4 7 7 7 78 8 8 8 / / / / T T T T2 2 2 24 4 4 4 9 9 9 9 4 4 4 4 3 3 3 3 l l l l o o o o g g g g T T T T1 1 1 12 2 2 2 5 5 5 5 6 6 6 6 × × × × 1 1 1 1 0 0 0 0 T T T T + + + + 1 1 1 18 8 8 8 5 5 5 5 6 6 6 6 4 4 4 4 × × × × 1 1 1 1 0 0 0 0 T T T T + + + + 3 3 3 32 2 2 2 0 0 0 0 6 6 6 6 3 注:m 为标准立方米。 解:题中给 出 450? 时 的 k 值,而反应是 在 490?下,故首 先要求 出 490 ? 2 时 的 k 值。 2 利用(2.27)试,求出频率因 子 A: E E E E k k k k A A A A e e e e x x x x p p p p 2 2 2 2 R R R R T T T T? 4 4 4 41 1 1 1 7 7 7 75 5 5 5 8 8 8 8 × × × × 1 1 1 1 0 0 0 0 / / / / 8 8 8 83 3 3 3 1 1 1 1 4 4 4 4 × × × × 7 7 7 7 2 2 2 2 3 3 3 3 1 1 1 1 6 6 6 6E E E E A A k k e e x x p p 2 2 2 2 7 7 7 7 / / e e 1 1. 1 1 4 4 5 5 × × 1 1 0 0 A A k k e e x x p p 2 2 2 2 7 7 7 7 / / e e 1 1. 1 1 4 4 5 5 × × 1 1 0 0 2 2 2 2 R R T T R R T T? 4 4 4 4 ' ' ' 'E 1 1 1 1 6 6 6 61 1 1 1 7 7 7 75 5 5 5 8 8 8 8 × × × × 1 1 1 1 0 0 0 0 / / / / 8 8 8 83 3 3 3 1 1 1 1 4 4 4 4 × × × × 7 7 7 7 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 3 3 3 3 0 0 0 05 5 5 5 3 3 3 3 E E E k k k k A A A A e e e e x x x x p p p p 1 1 1 11 1 1 1 4 4 4 4 5 5 5 5 × × × × 1 1 1 1 0 0 0 0 e e e e 1 1 1 10 0 0 0 5 5 5 5 5 5 5 5 × × × × 1 1 1 1 0 0 0 0 m m m m M M M M P P P P a a a a / / / / m m m mh h h h 2 2 2 2 R R R R T T T T 490?的 K p 值由题给公式计算 出4 4 4 47 7 7 7 2 2 2 2 l l l l o o o o g g g g K K K K p p p p 2 2 2 2 0 0 0 0 4 4 4 4 7 7 7 78 8 8 8 / / / / 7 7 7 7 6 6 6 6 3 3 3 32 2 2 24 4 4 4 9 9 9 9 4 4 4 4 3 3 3 3 l l l l o o o o g g g g 7 7 7 7 6 6 6 6 3 3 3 31 1 1 12 2 2 2 5 5 5 5 6 6 6 6 × × × × 1 1 1 1 0 0 0 0 × × × × 7 7 7 7 6 6 6 6 3 3 3 3 + + + + 1 1 1 18 8 8 8 5 5 5 5 6 6 6 6 4 4 4 4 × × × × 1 1 1 1 0 0 0 0 × × × × 7 7 7 7 6 6 6 6 3 3 3 3 + 32 0 6 12 5 2 4+ + + 3 3 3 2 2 2 0 0 0 6 6 6 1 1 1 2 2 2 5 5 5 2 2 2 4 4 42 2 2 2 K 55 9 2 × 1 0 K K K p p p p 5 5 5 5 5 5 9 9 9 2 2 2 × × × 1 1 1 0 0 0 求 k1 值: k k k k 2 2 2 2 2 2 2 2 ' ' ' ' 1 1 1 1 K k K k K K K k k k K K K k k k p p 1 1 p p 2 2 p p ' ' ' ' 1 1 p p 2 2 k k k k 2 2 2 2? 2 2 2 2 4 4 3 3? 1 1. 5 5 3 3? 2 2 2 2 4 4 3 3? 1 1. 5 5 3 3 k k k k 5 5 5 55 5 5 5 9 9 9 9 2 2 2 2 × × × × 1 1 1 1 0 0 0 0 × × × × 1 1 1 10 0 0 0 5 5 5 5 5 5 5 5 × × × × 1 1 1 1 0 0 0 0 3 3 3 3 3 3 3 3 m m m m M M M M P P P P a a a a / / / / m m m mh h h h 1 1 1 1 求各组分的分压值 : 3 3 1 1 1 1 3 3 N + HN H N N N + + + H H H N N N H H H 2 2 2 2 3 3 2 2 2 2 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2ν i pp X i0 A0 A ν A p i 1+ y δ X A0 A A ν i yy X i 0 A0 A ν A y , p y P i i i 1+ y δ X A0 A A 1 3 1 -( + ) 2 2 y 20.87% ,δ = =-2 A0 A 1 2 ν R yy X R0 A0 A ν A y R 1+ y δ X A0 A A 1 0.035*0.2087* X A 12 0.10 1+ 0.2087*-2* X A 45.914 X 6.5 A X 0.1416 A yy X A0 A0 A y A 1+ y δ X A0 A A 0.20871 - 0.1416 1+ 0.2087*-2*0.1416 0.1904 3 yy X H0 A0 A 1 y H 1+ y δ X A0 A A 0.626- 3*0.2087*0.1416 =0.5716 1+ 0.2087*-2*0.1416 p y P i i 各组分的分率及分 压值为 NH 10% p 3MPa 3 N H3 N 19.06% p 5.718MPa 2 N 2 H 57.18% p 17.15MPa 2 H 2 Ar+ 13.79% p A r+ CH 4.137MP a 4 CH 4 反应速率为: 1 1 1 15 5 5 5 1 1 1 15 5 5 5 p p p p p p p p 4 4 4 4 H H H H N N N N H H H H 1 71 5 3 1 1 1 7 7 7 1 1 1 5 5 5 3 3 3 2 2 2 2 3 3 3 3 r r r r k k k k p p p pk k k k 3 3 3 3 3 3 3 30 0 0 0 × × × × 5 5 5 57 7 7 7 1 1 1 1 8 8 8 8 × × × ×1 1 1 10 0 0 0 5 5 5 5 5 5 5 5 × × × × 1 1 1 1 0 0 0 0 × × × × 1 1 1 15 5 5 5 1 1 1 1 N N N N 2 2 2 2 1 1. 5 5 1 1. 5 5 2 2 2 2 p p p p p p p p 3 3 3 3 1 1 7 7. 1 1 5 5 N N N N H H H H 1 1 7 7. 1 1 5 5 3 3 H H H H 3 3 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 40 0 0 0 2 2 2 2 3 3 3 3 × × × × 1 1 1 1 0 0 0 0 m m m m / / / / m m m m c c c c a a a a t t t th h h h 1 1 1 1 7 7 7 7 9 9 9 96 6 6 6 k k k k m m m m o o o o l l l l / / / / m m m m c c c c a a a a t t t th h h h 2. 6 下面是两个反应 的 T- X 图, 图 中 A B 是平衡曲线, N P 是 最 佳 温 度 曲 线 , AM 是等温线,H B 是等转化率线。根 据下面两图回答: (1) (1) 是可逆反应还是不 可逆反应? (2) (2) 是放热反应还是吸 热反应? (3) ( 3) 在等温线上, A,D,O,E, M 点中哪一点速率最 大, 哪一点速率最小? (4) (4) 在等转化率线上, H,C,R,O, F 及 B 点中,哪一点速率最大, 哪一点 速率最小? (5) (5) 在 C, R 两点中,谁的速率 大? (6) (6) 根据图中所给的十 点中,判断哪一点速率最大? 解: 图 2.1 图 2.2 (1)可逆反应 可逆反应 (2)放热反应 吸热反应 3 M 点速率最大, A 点速率最小 M 点速率最大,A 点速率最小 4 O 点速率最大, B 点速率最小 H 点速率最大,B 点速率最小 5 R 点速率大 于 C 点速率 C 点速率大 于 R 点速率 6 M 点速率最 大 根据等速 线的走向来判 断 H, M 点 的速率大小。 2. 7 在进 行一 氧化碳 变换 反应动 力学 研究中 ,采 用 B10 6 催化 剂进 行试验 , 4 4 4 4 9 9. 6 6 2 2 9 9 × × 1 1 0 0 J J / / m m o o l l 9 9. 6 6 2 2 9 9 × × 1 1 0 0 J J / / m m o o l l 测得正反 应活化能为 , 如果不考 虑逆反应,试问反 应温度是 550?时的速率比反应温 度 是 400?时的速率大多少倍 ? 解: 从题中可 知,反应 条件除了 温度不 同外,其 它条件都 相同,而 温度的 影响表现在反应速 率常 数 k 上,故可用反应速率常数之比来 描 述反应速率之比。E E E E A e x p A A A e e e x x x p p p E E E E 1 1 1 1 1 1 1 1 9 9 9 9 6 6 6 6 2 2 2 2 9 9 9 9 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 r k R T r r r k k k R R R T T T R R R R T T T T T T T T 5 5 5 5 0 0 5 5 5 5 0 0 5 5 5 5 0 0 5 5 5 5 0 0 5 5 5 5 0 0 5 5 5 5 0 0 400 400 400 400 550 550 550 550 8 8 8 83 3 3 3 1 1 1 1 4 4 4 4 6 6 6 6 7 7 7 7 3 3 3 3 8 8 8 8 2 2 2 2 3 3 3 3 e e 2 3 e e e e e e 2 2 2 (倍) 3 3 3 r kE r r r k k k E E E 4 4 0 0 0 0 4 4 0 0 0 0 4 4 0 0 0 0 4 4 0 0 0 0 A A A A e e e e x x x x p p p p R R R R T T T T 4 4 4 4 0 0 0 0 0 0 0 0 2. 8 常压下, 在钒催化剂上进 行 SO2 氧化反应, 原料气组成 为 7%O2 及 82%N 2。 试计算转化率 为 80% 时的最佳温度。 二氧化硫在钒催化剂上 氧化的正反应活化能 4 4 4 4 9 9 9 92 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 × × × × 1 1 1 1 0 0 0 0 J J J J / / / / m m m m o o o o l l l l 为 ,化学计量数等 于 2,反应式为: 1 1 1 1 S S S S O O O O + + + + O O O OS S S S O O O O 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 2 2 2 2 其平衡常数与温度 的关系为:l l o o g g K K p p 4 4 9 9 0 0 5 5. 5 5 / / T T e e? 4 4. 6 6 4 4 5 5 5 5 l l o o g g K K p p 4 4 9 9 0 0 5 5. 5 5 / / T T e e? 4 4. 6 6 4 4 5 5 5 5 4 4 4 4H H H H r r r r 9 9 9 96 6 6 6 2 2 2 2 9 9 9 9 × × × × 1 1 1 1 0 0 0 0 J J J J / / / / m m m m o o o o l l l l 该反应的热效应 。 解 : ( 1)求出转化率 为 80%时各组分的分压: 以 100mo l 为基准 x SO O SO N ? 2 2 3 2 0 7.0 11.0 0 82.0 100.0 0.80 71-0.80 1.4 11-5.6×0.58.2 5.60 82.0 97.2? 3 3? 3 3 p p P P y y 0 0. 1 1 0 0 1 1 3 3 × × 1 1. 4 4 / / 9 9 7 7. 2 2 1 1. 4 4 6 6 × × 1 1 0 0 M M P P a a p p P P y y 0 0. 1 1 0 0 1 1 3 3 × × 1 1. 4 4 / / 9 9 7 7. 2 2 1 1. 4 4 6 6 × × 1