2022年化学反应工程试题 .pdf

优秀学习资料欢迎下载1现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系。 (1)A+2B ? C A+C ? D (2)A+2B ? C B+C ? D C+D E (3)2A+2B ? C A+C ? D 解(1) D4CA3DD4CA3C22BA1CC22BA1BD4CA3C22BA1A22ckcckrckcckckcckrckcckrckcckckcckr(2) E6DC5D4CB3DE6DC5D4CB3C22BA1CD4CB3C22BA1BC22BA1A22ckcckckcckrckcckckcckckcckrckcckckcckrckcckr(3) D4CA3DD4CA3C22B2A1CC22B2A1BD4CA3C22B2A1A2222ckcckrckcckckcckrckcckrckcckckcckr2气相基元反应A+2B 2P 在 30和常压下的反应速率常数kc=2.65 104m6kmol-2s-1。现以气相分压来表示速率方程，即( -rA)=kPpApB2，求kP=?（假定气体为理想气体）解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载3-1-3631112643cP2BApA2BAc2BAcA1264ckPasmkmol10655.1K303KkmolkJ314.8skmolm1065.2)(skmolm1065.2K30330273RTkkppkrRTpRTpkcckrRTpckT3有一反应在间歇反应器中进行，经过8min 后，反应物转化掉80，经过18min 后，转化掉90，求表达此反应的动力学方程式。解2AAmin18A0min8A0AAA0dd219.019.0181)(218.018. 081)(11kctckckcxxckt为假设正确，动力学方程4反应 A(g) +B(l)C(l) 气相反应物A 被 B 的水溶液吸收，吸收后A 与 B生成 C。反应动力学方程为：-rA=kcAcB。由于反应物B在水中的浓度远大于 A，在反应过程中可视为不变，而反应物A溶解于水的速率极快，以至于 A在水中的浓度恒为其饱和溶解度。试求此反应器中液相体积为5m3时C的生成量。已知k=1m3kmol-1hr-1，cB0=3kmolm-3，cA饱和=0.02 kmol m-3，水溶液流量为10m3hr-1。解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载0.15kmol5m0.5hrhrm0.06kmol0.5hrhr10m5mhrmkmol06.0302. 0131313313ABABAACNCrccckcr的生成量器中的停留时间反应时间即液相在反应均为常数与由已知条件，5考虑反应3PA，其动力学方程为VnktnVrAAAdd1试推导在恒容下以总压表示的动力学方程。解总总总总总总总总pptpVRTVppktpRTVVpRTVnRTVppnppppppppnnnttppntpA0A0AA0AA0AAA0AA0AAA0AA0A0A03dd23dd21d2d233212333000PA6丁烷在 700，总压为0.3MPa 的条件下热分解反应：C4H102C2H4+H2(A) (R) (S) 起始时丁烷为116kg，当转化率为50% 时1AsMPa24.0ddtp，求此时tytntpddddddASR，。解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载1ARsMPa48.024.02dd2ddtptp1SSSttSRAAA0SSSSASskmol032.03004.24dd3004dddd3004kmol4kmol1kmol2kmol15.0kmol258116ddddddtptpRTVtnRTpRTnVnnnnxnpRTVnRTVpntptp总，时1AAs8.024.03.01dd1ddtppty总7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：SRBAOHHCOOCCHOHHCCOOHCH2943SOH94342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 醋酸丁酯（忽略分离损失） ，计算反应器体积。混合物密度为750kgm-3，反应器装填系数为0.75 。解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载3313111111i1.2m0.750.8949总体积反应0.8949m0.910.9834有效体 积反应0.91hr6054.6折合54.6min3024.6总生产时间hr0.9834m750737.5换算成体 积流量hr737.5kg634.1103.4总投料量hr634.1kg744.97724. 1B4.97:1B:Ahr103.4kg601.724折算成 质hr1.724kmol0.50.862的投料量A，则50%转化率hr0.862kmol116100hr100kg2400/24R1167460MSRBA器器投料量则量流量产量8反应 (CH3CO)2O+H2O 2CH3COOH 在间歇反应器中15下进行。 已知一次加入反应物料50kg，其中 (CH3CO)2O 的浓度为216mol m-3，物料密度为1050kgm-3。反应为拟一级反应，速率常数为k=5.708 107 exp( -E/RT) min-1，E=49.82kJ mol-1。求xA=0.8 时，在等温操作下的反应时间。解min6.308 .011ln05252.0111ln1min05252.0)288314. 849820exp(10708.5A17xktk9一气相分解反应在常压间歇反应器中进行，在 400K和 500K 温度下， 其反应速率均可表达为-rA=23pA2 mol m-3s-1，式中pA的单位为kPa。求该反应的活化能。解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载1500A400A22A22A132AAmolJ742150014001314.8exp251650023K50040023smkmol23K400EErrRcrRcrprRTcpAAAA下：同理：下：将分压换算成浓度：10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）。解方法一3131321211111AA0AAA0Ayy方法二3132132122301001AxxxVVV11在 555K 及 0.3MPa 下，在平推流管式反应器中进行气相反应AP，已知进料中含A 30% （摩尔分数） ，其余为惰性物料，加料流量为6.3mol s-1，动力学方程式为-rA=0.27cA mol m-3s-1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? 解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载1R000VNO30R111V95.00AA95.00AAA01330s131.0075.11013.015.5553.015.2730969.0m075.110.110969.0s09.010.11s10.1195.011ln27.01127.0ddsm0969.030015.555314.8103.6VppTTVSVVSxxrxcV标准空速为：12液相一级不可逆分解反应AB+C于常温下在一个2m3全混流反应器 （CSTR ，MFR ，连续搅拌槽式反应器）中等温进行。进口反应物浓度为1 kmolm-3，体积流量为1m3hr-1，出口转化率为80% 。因后续工段设备故障，出口物流中断。操作人员为此紧急停止反应器进料。半小时后故障排除，生产恢复。试计算生产恢复时反应器内物料的转化率为多少？解9264.010736.01mkmol0736. 02.0hr22.02.01120AAA0A3A5. 02A0AA1AfAA00cccxcececckkrccVVkt料即为间歇反应器全混流反应器切断进出首先求反应速率常数第二章习题精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载1.一级反应AP，在一体积为VP的平推流反应器中进行，已知进料温度为150，活化能为 84kJmol-1，如改用全混流反应器，其所需体积设为Vm，则Vm/Vp应有何关系 ?当转化率为0.6 时，如果使Vm=Vp，反应温度应如何变化 ?如反应级数分别为n=2， 1/2 ，-1 时，全混流反应器的体积将怎样改变？解：)1ln()1()exp()1ln()1 ()1(CSTR)1ln(11d1)(dPFR)exp()(AAApmAAApmA0AAA0mAA00AAA00AAA0PA0AAAAxxxRTERTExxkkxVVxkcxFVxkcxxkcrxFVcRTEkkcrxx)1ln()1()1ln()1(IFAAAAAPmmpxxxxxkkxVVTTA精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载K07.43215.42302064.015.423876.234929.015.423876.23exp6109.0637.115.42315.423314.884000exp1)6 .01ln(6 .016.0exp10.6and1IFmmmmmmmmmPmPAPmTTTTTTTTTTTTTRExVVmnnnnkcxFVcVVcVVkcxFVncVVkcxFVncVVkcxFVnAfAfA0m1Am1m2A1m1m1AAA0m2/1A1m2/1m2/1AAA0mA1m2m2AA0Am1, 1,2/11, 2或2.在体积VR=0.12m3的全混流反应器中，进行反应SRBA21kk，式中k1=7m3kmol-1min-1，k2=3m3kmol-1min-1，两种物料以等体积加入反应器中，一种含 2.8kmolA m-3，另一种含1.6kmolA m-3。设系统密度不变，当B的转化率为75时，求每种物料的流量。解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载13BA13AB0B13A3A3SR3B3B030Ahrm24.0248.0hrm48. 0156012.0min1504.02. 08.0minmkmol04. 06.06. 032.08.07mkmol8. 06.04. 1mkmol6. 075.08. 0mkmol2. 075. 018. 0mkmol8. 026. 1mkmol4. 128.2vvvrccrcccccc半：每一股是总物料量的一3.可逆一级液相反应PA，已知0,mkmol5.0P030ccA；当此反应在间歇反应器中进行，经过8min 后，A的转化率为33.3%，而平衡转化率是 66.7%，求此反应的动力学方程式。解xckxcktxctcxccxcccckckckcktcrA02A01A0AA0PA0AAA02A1P2A1AA1dddd)1(ddxxttxttxkkkxxkkktx,0,0d)(d)(dd211211精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载8333.022667.01667.01)1()(ln121eee0Ae0AAePe21121121txkkKxxxcxccckkKtkxkkkkkPAAA1211212121212102888.005776.0ddmin02888.0min05776.02/08664.086931.05 .0ln18333.02111ln1cctcrkkkkkkkkkkkk4.平行液相反应AP rP=1 AR rR=2cAAS rS=cA2已知cA0=2kmolm-3，cAf=0.2kmol m-3，求下列反应器中，cP最大为多少 ? (1)平推流反应器； (2) 全混流反应器； (3) 两相同体积的全混流反应器串联，cA1=1 kmol m-3。解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载3-A0AfA2AAf0ApPAPAfA0p2A2AASRPPPmkmol5 .02112.011)1 (1)1(1d)1(1)(d1PFRFor )1(1211A0Af0AAfccccccSccSccScccrrrrScccc3-22AfAfA0AfA0pPmkmol25.1)2 .01 (1)2 .02()1(1)()(CSTRFor cccccSc3-22P2AfA1P1A1A0Pmkmol81.056.025.0)2.01(1)2.01()11(1)12()()(Seriesin CSTRFor twoSccSccc5.自催化反应A+P 2P 的速率方程为：-rA=kcAcP，k=l m3kmol-1min-1，原料组成为含A 13%，含 P 1%（摩尔百分数） ，且cA0+cP0= l kmolm-3，出口流中cP= 0.9 kmol m-3， 计算采用下列各种反应器时的空间时间(=VR/V0) 。(1) 平推流反应器；(2) 全混流反应器；(3) 平推流与全混流反应器的最佳组合； (4) 全混流反应器与一分离器的最佳组合。解AA2A0AA0AA0PAAAfAin3A0)1()1 (9.00714.0141m1kmolxxkcxcxkcckcrxxc精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载min76. 40714.010714.09.019. 0ln11111ln1d11111d1dPFRFor AinAinAfAfA0AA0AAAAA0AAA0AfAinAfAinAfAinxxxxkcxxxkcxxxkcrxcxxxxxxmin2.99. 09 .010714.09 .01111CSTRFor AfAf20AAinAf0Axxkcxxcmin91.320.271.120.25. 015.09. 019.0lnmkmol5.0)1(min71. 15.0)5.01(0714.05.0111)1(15. 00210dd,1PFRCSTRFor 2123A1A0A1A11AAinAf0A1A1AAAAAxccxxxxkcxxxrrr，有令的极值点相同与由于min71.15. 0)5. 01(0714. 05.0111)1(15.0,0ddCSTRFor A1A1AinAfA01AAAxxxxkcxxr分离器6.在两个串联的全混流反应器中进行一级反应，进出口条件一定时，试证明当反应器大小相同时，两个反应器的总容积最小。证精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载AfA0A1Af0A2A1Af2A101A21Af1AAfAf1A21A0A1A1A0A1fAAfA0010d)(d11)(cccccckckccckkcckccckkcckcccrccAR2R121AfA0AfAfA02AfA0Af0A0A1111111VVcckkkccccckkcckc7.半衰期为 20 小时的放射性流体以0.1m3hr-1的流量通过两个串联的40m3全混流反应器后，其放射性衰减了多少？解9955.09327.0119327.09327.0103466. 0400111. 040hr03466.05 .02AAAAA0AA0A0AAA01200AA总转化率。为第二釜，单釜转化率仍：第一釜代入数据对全混流反应器，首先求反应速率常数：期的概念。只有一级反应存在半衰xxxxkcxccrcckeecckkt8.A进行平行分解反应，其速率式为R rR=1 kmol m-3min-1A S rS=2cA kmol m-3min-1T rT=cA kmol m-3min-1其中 R是所要求的目的产物，cA0=1kmol m-3。试问在下述反应器进行等温操作时，预计最大的cR为多少 ?(1) 全混流反应器；(2) 平推流反应器。解低浓度操作对生成目的产物R有利， 对全混流反应器，可在极低的浓度下操作精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载10011)01(211)()(AfAfAfA0pAfA0RccccSccc对平推流反应器，则尽量使其转化率提高。3AAfpAfA0Rmmol462.0011ln31d311A0AfccccSccc9.有一自催化反应AR， 动力学方程为-rA=0.001cAcR kmol m-3s-1。 要求 反 应 在4 个0.1m3的 全 混 流 反 应 器 中 进 行 ， 反 应 物 初 始 浓 度cA0=10kmolm-3，cR0=0，处理量为5.4 m3hr-1。如何排列这4 个反应器（串联、并联、或串并联结合）才能获得最大的最终转化率？最大的转化率是多少？解3AAAARAAA00RRAAA0RA0AAAA0AAA0AAAAAA0ARAAmkmol486.355001.05001.0s20036004.531.03s20055001.0510001.052100d001.0d0dd001.0001.0ccccccccVVccccccccccccccr, crcccccr另外一个串联在后面。，恰好是最佳操作条件个反应器并联，将最大当精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载6514.010486.311A0AAccx10.一级不可逆连串反应CBA21kk，k1=0.25hr-1，k2=0.05hr-1，进料流率V0为 1m3hr-1，cA0=1kmolm-3，cB0=cC0=0。试求：采用两个VR=1m3的全混流反应器串联时，反应器出口产物B的浓度。解3R20B10RA21B2B2RB22A21B10B203A23B131A0Rmm2m1m1A0Bm1A0Amkmol3338. 005.011905.064.025.0Bmkmol64. 025.018.0mkmol1905.005.0125.0125.01mkmol8.025. 011hr1111111VkVcVVckccVckckcVcVcccVVkkkcckcc：从中解出作物料衡算：就第二个反应器对第二个反应器出口：第一个反应器出口：第一个反应器出口：11.有一气相分解反应，其化学反应式为AR+S ，反应速率方程为-rA=kcA2，反应温度为500。这时测得的反应速率常数为k=0.25m3kmol-1s-1。反应在内径为25mm 、长为 1m的管式反应器中进行，器内压强维持在101.3kPa（绝） ，进料中仅含组分A，当其转化率为20% ，空间速度为45hr-1（反应条件下的计算值） 。试求反应条件下的平均停留时间和空间时间。解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载s26.28hr007851.050015.2734515.273mkmol01576.0)50015.273(314. 83.1011111121V00VON0R3A00AA0AAA0ATSTVSVVVRTpcxxccyAAAs3.7022. 01ln2.01201576.025.0101ln0121ln121d11121d111)1)(dAfAfA0A02AA0A02AA0A0AAAAA0AfAfAfxxkcxxxkcxxxkcxrxctxAxx精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载第三章习题1 有一有效容积VR=1m3，送入液体的流量为1.8m3hr-1的反应器，现用脉冲示踪法测得其出口液体中示踪剂质量浓度变化关系为：t/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c/kg m-30 3 6 5 4 3 2 1 0 求其停留时间分布规律，即F(t) ，E(t) ，t，2t解示踪法求停留时间分布规律t/min c/kg m-3cF(t) E(t) t c t2c0 0 0 0 0 0 0 10 3 3 0.125 0.0125 30 300 20 6 9 0.3750 0.0250 120 2400 30 5 14 0.5833 0.0208 150 4500 40 4 18 0.75 0.0167 160 6400 50 3 21 0.875 0.0125 150 7500 60 2 23 0.9583 0.0083 120 7200 70 1 24 1.0 0.0042 70 4900 80 0 24 1.0 0 0 0 24 80 33200 22222tmin2.27233.332433200min33.3324800tcctctct精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载2 对某一反应器用阶跃法测得出口处不同时间的示踪剂质量浓度变化关系为：t/min 0 2 4 6 8 10 12 14 16 c/kg m-30 0.05 0.11 0.2 0.31 0.43 0.48 0.50 0.50 求其停留时间分布规律，即F(t) ，E(t) ，t，2t解: 阶跃法求停留时间分布规律c0=0.5kgm-3t /min c/kg m-3cF(t) E( t) 0cct02cct0 0 0 0 0 0 0 2 0.05 0.05 0.1 0.05 0.2 0.4 4 0.11 0.16 0.22 0.06 0.48 1.92 6 0.2 0.36 0.4 0.09 1.08 6.48 8 0.31 0.67 0.62 0.11 1.76 14.08 10 0.43 1.1 0.86 0.12 2.4 24 12 0.48 1.58 0.96 0.05 1.2 14.4 14 0.5 2.08 1.0 0.02 0.56 7.84 16 0.5 2.58 1.0 0 0 0 7.68 69.12 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载2220220min14.1068.712.69min68.7tcctccttt3 设E() 、F() 分别为某流动反应器的停留时间分布密度函数和停留时间分布函数，为对比时间。(1)若反应器为PFR ，试求：(a) F(1) ，(b) E(1) ， (c) F(0.8)，(d) E(0.8) ，(e) E(1.2) (2)若反应器为CSTR ，试求：(a) F(1) ，(b) E(1) ， (c) F(0.8)，(d) E(0.8) ，(e) E(1.2) (3)若反应器为一非理想流动反应器，试求(a)F( ) ，(b) F(0) ， (c) E( ) ，(d) d0F，(e) d0E解(1) 对 PFR ， F(1)=1 ， E(1)= ，F(0.8)=0 ， E(0.8)=0 ， E(1.2)=0 (2)3012.02.14494.08.03679.015507.018.06321.0111CSTR2.18.018. 01eEeEeEeFeFeEeF，对(3)dd000100EFEFF对任何反应器，4 液体以1m3hr-1的流量通过1m3的反应器。定常态时用惰性示踪物以恒定流量 210-4molhr-1送入反应器（可以忽略示踪物流对流动的影响）。若反应器分别为PFR或 CSTR ，求示踪物料加入后1.2hr 时，反应器出口物流中示踪物的浓度为多少？解精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载入口浓度3413140mmol102hr1mhrmol102c对 PFR ，34mmol10212.11cF对 CSTR ，3442. 1mmol103976. 16988.01026988.011ceeF精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载第四章习题1、 丁烯在某催化剂上制丁二烯的总反应为：(S)(R)(A)HHCHC26484k若反应按下列步骤进行：3RRc2SRAb1AAa654321kkkkkk（1） 分别写出 a， c 为控制步骤的均匀吸附动力学方程；（2） 写出 b为控制步骤的均匀吸附动力学方程，若反应物和产物的吸附都很弱，问此时对丁烯是几级反应。解：法一：（a 控制）A2VArkpkr（1）对 b SR4A3pkk令432kkK则RS2A1pK (2) 对 c RV6R5pkk令563kkK则VR3RpK (3) 由(3) 代入 (2) 得：VRS23AppKK由1VRA得精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载1VVR3VRS23pKppKK11R3RS23VpKppKK1R3RS23RS23ApKppKKppKK1R3RS23RS232A1pKppKKppKKkpkr法二：（a 控制）A2VArkpkr11R3*A1VpKpK1R3*A1*AApKpKKpKppppppKSR*A*ASR1R3RS23RS232A1pKppKKppKKkpkr精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载法一：（c 控制）*R3A1R6*R35VR6R51pKpKpkpKkpkkrSA*RpKppSA213A1R6SA215SA3A1R6SA3511ppKKKpKpkppKKkppKKpKpkppKKkr法二：（c 控制）VR6R5pkkr由 a A2VA1kpk，令121Kkk，则VA1ApK由 b SVA21SA2RppKKpK由1VRA得1VSVA21VA1ppKKpK11A1SA21VpKppKK1A1SA21SA21RpKppKKppKK精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载SA21A1R6SA2151ppKKpKpkppKKkr（3）b 为控制步骤：R3A1RS34A13RS4A31pKpKppKkpKkpkkr当吸附很弱时，1, 131KK则RS34A13ppKkpKkr对丁二烯是一级反应。2、 用均匀吸附模型推导甲醇合成动力学. 假定反应机理为: (1)CO+ =CO (2)H2+=H2(3)CO +2H2=CH3OH +2(4)CH3OH =CH3OH+ 推导当控制步骤分别为(1) ，(3) ，(4) 时的反应动力学方程。解：控制步骤为 (1) 时，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载11111)4()3()2(R4B22B22R432B22R431A12B22VR431VA1A1VA1R4B22B22R43VVVR4VB22B22VR43VRBA2B22VR43AVR4R2B22R32B2VR3AVB2BpKpKpKpKKpKpKKkpkrpKpKKkpkkpkrpKpKpKpKKpKpKpKpKKpKpKKpKpKKKpK达到平衡达到平衡达到平衡控制步骤为 (3) 时，3R4B2A1R43222A132VVR432VB2VA132VR32A3R4B2A1VVVR4VB2VA1VRBAVR4RVB2BVA1A11111)4()2() 1(pKpKpKpKkpKpKkrpKkpKpKkkkrpKpKpKpKpKpKpKpKpKBB达到平衡达到平衡达到平衡控制步骤为 (4) 时，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载11111) 3()2() 1(2BA2213B2A1R42BA22134VR42B22VA134VR4R42B22A13B2A1VV222VA13VB2VA1VRBA222VA132V2VB2VA132V2BA3RVB2BVA1AppKKKpKpKpkppKKKkrpkpKpKKkpkkrpKpKKpKpKpKpKKpKpKpKpKKpKpKKKpKpKBB达到平衡达到平衡达到平衡3、 一氧化碳变换反应CO+H2O=CO2+H2在催化剂上进行，若 CO吸附为控制步骤，用均匀表面吸附模型推导反应动力学方程。用焦姆金非均匀表面吸附模型推导反应动力学方程。解SRBAHCOOHCO22254321SSRRSRBABBAAB2VSR543VB2VS5VR43BSR3AVS5SVR4RVB2B)3()5()4()2(pKppKKKpKpKpKKKpKpKpK达到平衡达到平衡达到平衡达到平衡精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载11111S5R4B2B2SR543B2SR5431A1B2VSR5431VA1A1VA1S5R4B2B2SR543VVVS5VR4VB2B2VSR543VSRBApKpKpKpKppKKKpKppKKKkpkrpKppKKKkpkkpkrpKpKpKpKppKKKpKpKpKpKppKKKBSR1SRBA121112a1B2SR1dB2SR1AaB2SR1dB2SR1AaB2SR1AB2SRABASR2A1AAdAAalnexplnexpln1SRBA合并,到平衡式2,3,4,5ln1expexppppkppppkrKKkKKkkhghhggpKppKkpKppKpkrpKppKhghkpKppKhggpkrpKppKhgpKpppppppKpKhghkgpkrhghhgg令均达精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 28 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载4、 催化反应A+B，A，B为均匀吸附，反应机理为：（1）A+=A（2）A= B（3）B= B+其中 A分子吸附 (1) 和表面反应 (2) 两步都影响反应速率，而B脱附很快达平衡。试推导动力学方程。解B3221A121B32A11A21112121B3B32A1B32A1121A11B321B32A121B32A11A11B321B32A1VV21B32A1AVB32A2A1VA1B2A2A1VA1VBAVB3BB2A22A1VA1111121,1)3(pKkkkpkkkpKkpkkpkkkrkkkkpKpKkpkpKkpkkkkpkrpKkkpKkpkkkpKkpkkpkrpKkkpKkpkkkpKkpkpKkkkpkkkkpkpKkkrkpkr两步速率必然相等。定常态下达到平衡精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 29 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载第五章习题1.异丙苯在催化剂上脱烷基生成苯，如催化剂为球形， 密度为P=1.06kg m-3，空隙率P=0.52 ，比表面积为Sg=350m2g-1，求在 500和 101.33kPa ，异丙苯在微孔中的有效扩散系数，设催化剂的曲折因子=3，异丙苯 -苯的分子扩散系数DAB=0.155cm2s-1。解1233Pe1233KAB12370K93PgPVg0scm10145. 1310608.652.0scm10608. 610902. 61155.011111scm10902.612015.27350010606.548504850m10606. 510601035052.0444DDDDDMTdDSSVd2.在 30和 101.33kPa 下，二氧化碳向镍铝催化剂中的氢进行扩散，已知该催化剂的孔容为VP=0.36cm3g-1，比表面积SP=150m2g-1，曲折因子=3.9 ，颗粒密度S=1.4g cm-3，氢的摩尔扩散体积VB=7.4cm3mol-1，二氧化碳的摩尔扩散体积VA=26.9 cm3mol-1，试求二氧化碳的有效扩散系数。解1223/13/15 .05.1231B31A5.0BA5. 1AB13B113A1Ascm6798.007.79.263.1012144115.303436.011436.0molcm07. 7,kmolkg2molcm9.26,kmolkg44VVpMMTDVMVMB精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 30 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载121270740scm0120.00122.016978.011scm0122.04415.303106.948504850cm106.91015036.044DMTdDSVdKgg12PeSgPscm00155.09.3012. 0504. 0504.04.136.0DDV3.在硅铝催化剂球上，粗柴油催化裂解反应可认为是一级反应，在 630时，该反应的速率常数为k=6.01s-1，有效扩散系数为De=7.8210-4cm2s-1。 ，试求颗粒直径为3mm 和 1mm 时的催化剂的效率因子。解461. 10182.701. 6305.03383. 40182.701. 6315.034114e33SeSDkRDkR5373.0383.4101249.008.8001249.008.80461.11461.131461.1131)3(112282.0383.411461.13461.13461. 13461.131S1SS11S33eeeeth4.常压下正丁烷在镍铝催化剂上进行脱氢反应。已知该反应为一级不可逆反应。 在 500时，反应的速率常数为k=0.94cm3s-1gcat-1， 若采用直径为0.32cm的球形催化剂，其平均孔径d0=1.110-8m ，孔容为0.35cm3g-1，空隙率为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 31 页，共 32 页优秀学习资料欢迎下载0.36 ，曲折因子等于2.0 。试计算催化剂的效率因子。解12PKe1260K1PV3gPPscm003506.0236.001948.0scm01948.05815.773101.14850M4850s9673.0029.194.0cmg029.135.036.0DDTdDkkV7052.06577.210701.02634.140701.02634.148859.018859.0318859.018859.