1、精選課件化學反應工程化學反應工程第一，二單元習題第一，二單元習題第一章第一章 緒論緒論1第二章第二章 均相反應動力學均相反應動力學2v 1-1在銀催化劑上進行甲醇的氧化反應：3222CH OHO2HCHO2H O 32222CH OH3O2CO4H O 進入反應器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸氣=2：4：1.3（摩爾比），反應后甲醇的轉化率達72%，甲醛的收率為69.2%。試計算（1）反應的選擇性；（2）反應器出口氣體的組成。第一章第一章1-1.解：解：（1）反應的選擇性為： （2）進入反應器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸氣=2：4：1.3（摩爾比），當進入反應器的總原料量為100mol時，則反應

2、器的進料組成為：96.11%0.96110.7200.629XYSmolxnnAAA672. 7)1 (00molYnnPAP96.180molYxnnPAAC7672. 0)(0設甲醇的轉化率為XA，甲醛的收率為YP，反應器出口CH3OH、CH3CHO和CO2的摩爾數(shù)nA、nP和nC分別為：結合上述反應的化學計量式，H2O（nW）、O2（nO）和N2（nN）的摩爾數(shù)分別為：molnnnnCPWW30.3820molnnnnCPOO8788. 023210molnnNN28.430所以，反應器出口氣體組成為：v 1-3.在銀催化劑上進行乙烯氧化反應以生產環(huán)氧乙烷，進入催化反應器的氣體組成（摩爾

3、分數(shù)）為：2r2242%12%;10,%;7 ,%15,NACOOHC；其余為，；反應器出口氣體中含（摩爾分數(shù)）為：。；%8 . 4 ,%1 .13,242OHC試計算乙烯的轉化率、環(huán)氧乙烷收率的反應選擇性。1-3解：解：以100mol進料為基準，并設x和y分別表示環(huán)氧乙烷和二氧化碳的生成量，根據(jù)題目給的進料組成和化學計量關系列式：OHCOHC4224221OHCOOHC22242223（1）（2）可列出下表： 由于反應器出口氣體中乙烯和氧的摩爾分數(shù)已知，所以可列出下面兩個方程： 131. 02100215xyx048. 021002327xyx及解得：x=1.504moly=0.989mol

4、乙烯的轉化量為：1.504+0.989/2=1.999mol所以，乙烯的轉化率為：1.999/15=13.33%環(huán)氧乙烷的收率為：1.504/15=10.03%反應的選擇性為：S=0.1003/.1333=75.24%v 1-5：丁二烯是制造合成橡膠的重要原料。制取丁二烯的工業(yè)方法之一是將正丁烯和空氣及水蒸氣的混合氣體在磷鉬鉍催化劑上進行氧化脫氫，其主要反應為：OHCHCHCHCHOCHCHCHCH222232221此外還有很多副反應，如生成酮，醛及有機酸的反應。反應溫度350，在壓強為0.2026MPa下進行。根據(jù)分析，得到反應前后的物料組成（摩爾分數(shù)）如下。組成反應前/%反應后/%組成反應

5、前/%反應后/%正丁烷0.630.61氮27.0020.10正丁烯7.051.70水蒸氣57.4462.07丁二烯0.064.45一氧化碳1.20異丁烷0.500.48二氧化碳1.80異丁烯0.130.00有機酸0.20正戊烷0.020.02酮、醛0.10氧7.170.64根據(jù)表中的數(shù)據(jù)計算正丁烯的轉化率、丁二烯的收率以及反映的選擇性。1-51-5解：解：由丁二烯氧化反應可知，反應過程中，反應混合物的總物質的量發(fā)生變化。如果進料為100mol，則由氮平衡可算出反應后混合氣的量為：mol4 .1031 .260 .27100其中，正丁烯的量=103.40.017=1.758mol丁二烯的量=10

6、3.40.0445=4.60mol若以反應器進料為基準，則正丁烯的轉化率%1 .7505. 7758. 105. 7X丁二烯的收率%4 .6405. 706. 06 . 4Y丁二烯的選擇性%75.85751. 0644. 0XYS1-6.甲醛和乙炔在催化劑的作用下生成丁炔二醇。在滴流床反應器中進行，原料分離回收循環(huán)操作。某工廠生產中測的數(shù)據(jù)如下：反應器的甲醇含量為10%（質量分數(shù)），出反應器的甲醇含量為1.6%，丁炔二醇的初濃度為0，出口含量為7.65%。假設分離回收中無損失，試計算此反應過程中的轉化率、選擇性、單程收率和總收率。1-6解：解：設原料的進料量為100Kg/h，則有質量守恒，出反

7、應器的量也為100Kg/h，則出反應器的HCHO為1.6Kg/h，C4H6O2為7.65Kg/h：轉化率 %84%100106 . 110X單程收率 %37.53%100301028665. 7y總收率 %54.63%100306 . 11028665. 7Y選擇性 %54.63%100%84%37.53XyS第二章第二章2-3解：解：反應物A的消耗速率應為兩反應速率之和，即)25.101 (6 . 14 .166 . 122AAAADRACCCCrrR由 dtdCRAA得)25.101 (6 . 1AAACCdtdC對上式積分：0025.101125.101)1 (ln)1ln()125.1

8、025.101(6 . 10AAAAACCAACCXXdCCCtAAht3958. 06 . 16332. 02-4解：解：（1）由題意可將反應速率表示為:DCBA42BACCkCr 對于恒容過程，則有LmolCCLmolRTPCXCCCXCCABAAAABBAAA/10528. 910382. 244/10382. 2102310314. 82 . 01013. 02)1 (330033000008 . 00AX當時LmolXCCAAA/10767. 42 . 010382. 2)1 (430LmolXCCCAABB/10717. 58 . 010382. 2210528. 9233300L

9、molCkCrRBAcC/10447. 510717. 510764. 42634LmolrRCD/10179. 210447. 54456（2）對于恒壓過程，是個變容反應過程，由（2.49）式可求得總摩爾數(shù)的變化212141AtA反應物A的原始分率：2 . 04110Ay由（2.52）式可求得轉化率為80%時的濃度：LmolXyXCCAAAAAA/10609. 38 . 02 . 021)8 . 01 (10382. 21)1 (4300LmolXyXCCCAAAAABB/10331. 48 . 02 . 0218 . 010382. 2210528. 912533000LmolCkCrBA

10、A/10126. 310331. 410069. 32654LmolrRCC/10126. 362-8解：解：在初始濃度相同的條件下，有：2211tktk又RTEAek)11(ln1221TTRTEkk則1221ln)11(ttTTRE代入數(shù)據(jù)，得molkJE/074.982-13解：解：對二級反應PBA有)(00AABABAAACCCkCCkCdtdCr對上式積分)11ln()(100ABABXXCCkta）.1000AABCCCM時，002ABCC5 . 0AX當時，25. 01BXht31104 . 59 . 0AX當當99. 0AX時，時，45. 02BXht221027. 2495. 03BXht231023. 5b）.5000AABCCCM時，006ABCC當當當5 . 0AX9 . 0AX99. 0AX時，時，時，083. 01BXht3110616. 115. 02BX