y?0.0131clnA 2

cA0?cB0cB0.0149 0.0169 0.0216 0.0247

线性回归：

0.0260.0240.0220.020y0.0180.0160.0140.012020040060080010001200tY = A + B * X Parameter

A B

Value 0.01166 1.08978E-5

Error 1.84643E-4 2.55927E-7

y?1.0898?10?5t?0.01166

k?1.0898?10?5m3kmol?1s?1 dcA?5??1.0898?10cAcBdt

12 丁烷在700℃，总压为0.3MPa的条件下热分解反应：

C4H10→2C2H4+H2 (A) (R) (S)

起始时丁烷为116kg，当转化率为50%时?dpA?0.24MPa?s?1，求此时dtdpRdnSdy，，?A。 dtdtdt解

5

dpR?dp??2??A??2?0.24?0.48MPa?s?1 dt?dt?dpSdppVV??AnS?SdnS?dpSdtdtRTRT116nA0??2kmolxA?0.5时58nA?1kmol，nR?2kmol，nS?1kmol，nt?4kmol V?ntRT4?RT?p总300dnSVdpS4dpS4?2.4????0.032kmol?s?1dtRTdt300dt300?dyA1dpA1????0.24?0.8s?1 dtp总dt0.3

-3

13 某二级液相不可逆反应在初始浓度为5kmol·m时，反应到某一浓度需要

-3

285s，初始浓度为1kmol·m时，反应到同一浓度需要283s，那么，从初

-3-3

始浓度为5kmol·m反应到1kmol·m需要多长时间？ 解

t=285-283=2s

反应前后体积不变的不可逆反应，已经反应掉的部分不会对反应产生任何影响。反应过程中的任意时刻都可以作为初始时刻和终了时刻。

14 在间歇搅拌槽式反应器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为：

2SO4CH3COOH?C4H9OH?H???CH3COOC4H9?H2O

?A? ?R? ?B? ?S?反应物配比为：A(mol):B(mol)=1:4.97，反应在100℃下进行。A转化率达50％需要时间为24.6min，辅助生产时间为30min，每天生产2400kg醋酸

-3

丁酯（忽略分离损失），计算反应器体积。混合物密度为750kg·m，反应器装填系数为0.75。 解

6

A?B?R?S Mi 60 74 116R产量2400/24?100kg?hr?1转化率50%，则A的投料量100?0.862kmol?hr?11160.862?1.724kmol?hr?10.5折算成质量流量1.724?60?103.4kg?hr?1A:B?1:4.97则B投料量1.724?4.97?74?634.1kg?hr?1总投料量103.4?634.1?737.5kg?hr?1737.5换算成体积流量?0.9834m3hr?175054.6总生产时间24.6?30?54.6min折合?0.91hr60反应器有效体积0.9834?0.91?0.8949m3反应器总体积0.8949?1.2m30.75

15 反应(CH3CO)2O+H2O→2CH3COOH在间歇反应器中15℃下进行。已知一次加入

-3

反应物料50kg，其中(CH3CO)2O的浓度为216mol·m，物料密度为

-37

1050kg·m。反应为拟一级反应，速率常数为k=5.708×10exp(?E/RT)

-1-1

min，E=49.82kJ·mol。求xA=0.8时，在等温操作下的反应时间。 解

?49820)?0.05252min?18.314?288

1111t?ln?ln?30.6mink1?xA0.052521?0.8k?5.708?107exp(

16 在100℃下，纯A在恒容间歇反应器中发生下列气相反应:

2A→R+S

A组分分压与时间关系见下表:

t/sec 0 20 pA /MPa 0.0.0940 0.0860 0.0580 0.03100 0.01120 0.00140 0.00160 0.00

7

16 0 6 2 8 8 4 2

试求在100℃，0.1MPa下，进口物流中包含20%惰性物，A组份流量为

-1

100mol·hr，达到95%转化率所需的平推流反应器的体积。 解

平推流反应器的停留时间与间歇反应器的反应时间相同。由数据表可知，pA0?0.08MPa，转化率95%?pA?0.004MPa?所需要的反应时间为τ?140?40?100s100?8.314?373.153600V?vτ??100?0.1077m360.1?10??1?0.2?

17 间歇操作的液相反应A→R，反应速率测定结果列于下表。欲使反应物浓

-3-3

度由cA0=1.3kmol·m降到0.3 kmol·m需多少时间?

0.0.0.0.0.0.6 0.7 0.8 1.0 1.3 2.0 1 2 3 4 5

(?0.0.0.0.0.0.20.10.00.00.040.04

-3-1

rA)/kmol·mmin 1 3 5 6 5 5 0 6 5 5 2 解 cA/kmol·m-3

cA0?1.3kmol?m-3tr?cA0?xA0cAf?0.3kmol?m-3cAdcdxAA???cA0(?r)(?rA)A

图解积分

cAkmol?m-3 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1.0 1.3 2.0

?1?rA

10 3.33 2.0 1.67 2.0 4.0 10 16.7 20.0 22.2 23.8

tr?0.1?2.0?16.7?2(1.67?2?4?10)??0.2(16.7?20)22

0.3?(20?22.2)?2.702?3.67?6.33?12.7min2

18 一气相分解反应在常压间歇反应器中进行，在400K和500K温度下，其反

2-3-1

应速率均可表达为?rA=23pA mol·ms，式中pA 的单位为kPa。求该反应的活化能。

8

解

将分压换算成浓度：pA?cART400K下：2?rA?23pAkmol?m?3s?12?400R??rA?23cA2同理：500K下：2?500R??rA?23cA2??rA?400??rA?500?16E?11????exp?????8.314400500???25????E?7421J?mol?1

19 有如下化学反应

CH4+C2H2+H2=C2H4+CH4

(I) (A) (B) (P) (I)

在反应前各组分的摩尔数分别为nI0=1mol；nA0=2mol；nB0=3mol；nP0=0，求化学膨胀率（用两种方法）。 解 方法一

?A?yA0?A1?1?1?A???11方法二

yA021??1?2?331

?A??3?A?Vx?1?Vx?01?0??3?2??2??1?2?3?1???

Vx?01?2?33

20 在555K及0.3MPa下，在平推流管式反应器中进行气相反应A→P，已知

-1

进料中含A 30%（摩尔分数），其余为惰性物料，加料流量为6.3mol·s，

-3-1

动力学方程式为?rA=0.27cA mol·ms为了达到95％转化率，试求： (1) 所需空速为多少? (2) 反应器容积大小?

9