《化学反应工程》(朱炳辰)课后习题答案

1 绪 论1. 1 在银催 化剂上进行 甲醇氧化为 甲醛的反应：3 2 22 C H O H O 2 H C H O 2 H H O H H O H H O H H O H H O H H O H O+ +3 2 2 22 C H O H 3 O 2 C O 4 H H O O H H O O H H O O H O+ +进入反 应器的原料 气中，甲醇：空气：水蒸 气 =2 ： 4 ： 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（ 式得 反应的选择 性为： 0. 629. 9611 96. 11%X 0. 720= = = =（ 2 ）进入反应 器的原料气 中，甲醇：空气：水蒸 气 =2 ： 4 ： 摩 尔 比 ） ，当进入 反应器的总 原料量 为 100 mo l 时，则 反应器的进 料组成为设 甲醇 的转 化 率 为 X A ， 甲醛 的收 率 为 Y P ， 根据 （ 和（ 式可 得反 应 器出口甲 醇、甲醛和 二氧化碳的 摩尔 数 n A 、 n P 和 n c 分别为 ： n A 0 ( 1- X A ) = 7. 672 m = n A 0 Y P = 18. 96 m = n A 0 ( X A - Y P ) = 0. 7672 m 上述 反 应 的 化学 计 量 式 ，水 （ 、 氧 气 （ n O ） 和 氮气 （ n N ） 的 摩尔 数 分 别为： n W 0 + n P + 2n C = 38. 30 m O O O = n O 0O 0O O - 1/ 2n P - 3/ 2n C = 0. 8788 m = n N 0 = 43. 28 m 反应器出口 气体组成为 ：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：2 3C O 2 H C H O H O H O H O H+ 组分 摩尔分 率 y i 0 摩尔 数 n i 0 (m （ 2+4 + =0. 2740 27. 40空气 4/ （ 2+4 + =0. 5479 54. 79水 （ 2+4 + =0. 1781 17. 81总计 0 100 尔数 （ 摩尔分 率 % 2 3 18. 96 17. 26H 2 O 38. 3 34. 8772 83O 2 88 993. 28 39. 392 3 2 22 C O 4 H ( C H ) O H H O H H O H H O H O+ +2 4 2C O 3 H C H H H H H H H H O+ +2 4 9 24 C O 8 H C H O H 3 H H O H H H O H H H O H H O+ +2 2 2C O H O C O O O O O O O H+ +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 产流程示意 图原料气 h 粗甲醇 ol/空气 体原料气 和冷凝分离 后的气体组 成如下：（ 粗 甲 醇 的 组 成 为 9. 15%,( ) 2 O %,C 3 H 9 %,H 2 O , 均为 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 g,g,H 2 g, g,N 2 g 。 若循 环气 与原 料 气之 比 为 摩 尔 比 ），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 100 h ， 则根据已知条件 ， 计算进料原 料气组成 以质量分率 表示如下：组分 原料气 冷凝分 离后的气体6. 82 15. 498. 25 69. 78 N 2 10. 29组分 摩尔质 量 y i 0 ( ) F i 0 (km ol/h ) 质量分 率 x i 0 %8 26. 82 26. 82 72. 05H 2 2 68. 25 68. 25 13. 1 44 46 43N 2 28 4总计 100 100 100循环压 缩合成 冷凝分 离其 中 x i =y i M i / y i M i 。进料 的平均摩尔质 量 M m = y i M i =10 经冷凝 分离后的气 体组成（亦 即放空气体的 组成）如下 ：其中冷 凝分离后气 体平均分子 量为 M m = y y i M i = 9. 554又设放 空气体流量 为 ol/h ， 粗甲醇的流量 为 h 。 对整个系统 的 衡 算得： B/28 100 0+29A=2 A)对整个 系统就所有 物料作衡算 得： 100 10. 42=B+ (B)联立（ A ） 、 （ B ）两个 方程，解之 得A=2 h B=7 物 中 C O 摩尔流 量为 =49A+ (28 1000 )将求得 的 A 、 B 值代入 得 =1 km ol/ O 的全程 转化率为C O , 0 C O C O O O O C O , 0O O 2 6 . 8 2 4 . 4 3 5X 8 3 . 4 8 %F 2 6 . 8 2 = = =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 C O , 0O O O = 100 0. 2682+ 7. 20. 2682+ 7. 2 100100 0. 1549= 138. 40. 1549= 138. 4 k m C O 的单程 转化率为C O , 0 C O C O O O O C O , 0O O 2 6 . 8 2 4 . 4 3 5X 1 6 . 1 8 %F 1 3 8 . 4 = = =产物粗 甲醇所溶解 的 H 2 、 和 N 2 总 量 D 为( 9. 82 9. 38 1. 76 2. 14 5. 38 ) . 02848B k m + + += =粗甲醇 中甲醇的量 为 () X 甲 /M m =(7 B) 15/3 2= km ol/甲醇的全程 收率为Y 总 =21 甲醇的 单程收率为 21 组分 摩尔质 量 摩尔分 率 y 8 15. 49 69. 78 44 6 N 2 28 10. 29总计 1002 反应动力学基础 反应动力学基础 反应动力学基础 反应动力学基础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/ 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：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 A t 的关系曲 线， 用 镜面法求 得 t=3 .5 h 时该点 的切线，即为 水解速率。切线的 斜率为 0. 76 0. 125 / 1 = = m ol l hm m 式可 知反应物的 水解速率为 0. 125 / .= =r m ol l hm m mA 2 在一管 式反应器中 常 压 300 等温下进 行甲烷化反 应：2 4 23+ +C O H C H H 积 为 10m l ， 原料气 中 C O 的含量 为 3% ， 其余 为 H 2 气体，改变进口 原料气流 量 Q 0 进行实 验，测得出 口 C O 的转化 率为：试求当 进口原料气 体流量 为 50m l/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 （ 式来 表示0 0 00 0( 1 ) ( 1 )= = = = A A A A X Q C C 率可表示 为：0 0 0 0( / )= =A dX C d V A V R /Q 0 作图， 过 V R /Q 0 =0. 20mi n 的点作 切线， 即得该条件下 的 /d( V R /Q 0 )值 。0. 65 0. 04 1. 790. 34 = =故 C O 的转化 速率为反应时 间（ h ） (m ) 5 Q 0 (m l/ 83. 3 67. 6 50. 0 38. 5 29. 4 22. 2X(% ) 20 30 40 50 60 70V R /Q 0 8 20. 0 30. 0 40. 0 50. 0 60. 0 70. 0400 30. 1013 0. 03 6. 38 10 /8. 314 10 573 = = = C m ol lm m 4 30 0 6. 38 10 1. 79 1. 14 10 / . m i n( / ) = = = m ol lm m 3 已知 在 g 催化剂 上水煤气变换 反应的正反 应动力学方 程为：20 . 8 5 0 . 4 /= w C O C Or k y y km ol kg y C O 和 y C O 2 为 一氧 化碳 及 二氧 化碳 的 瞬间 摩尔 分率 ， P a 压 力 及 700 K 时反 应 速率 常 数 于 5km ol/h 。 如 催化 剂 的 比表 面 积 为 30m 2 /g ， 堆 密度 为 g/ ，试计算 ：（ 1 ） （ 1 ） 以反应 体积为基准 的速率常 数 （ 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 （ 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 （ ） 式 及（ ） 式可 求 得 问 题的 解 。 注 意题 中 所 给 比表 面的单位 换算 成 m 2 /m 3 。 3 3230 . 4 5 0 . 4 53 30 . 4 5( 1 ) 1. 13 10 0. 0535 60. 46 / 2 ) 1. 78 10 / 01 1( 3 ) ( ) ( ) 0. 0535 0. 15080. 1013 . . ( )8. 31 10 700( 4 ) ( ) ( 0. 0535 0. 333 (0. 1 ） = = = = = = = = = = = =v b wb bg w wv wk k km ol m hm m mk k k km ol m hm m kP kg h M P a m m m k kP . 4 5) ( )kg 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 . 5 0 . 50 . 8 / m i n= A A C m o l lm m A 和 B 的 初 始浓 度 均 为 3m l 的 原 料混 合 进 行 反应 ， 求 反 应 4m i 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1.5 l ，故可 把反应速率 式简化，得 1 . 5 0 . 5 2 2 200 . 8 0 . 8 0 . 8 ( 1 )= = = A A B A A C C C 式可 知0 0( 1 ) = = =A A dt dt 方程式2 20 00. 8 ( 1 )= 得00. 8( 1 ) = A 8 1= XC t X A =82 。2. 5 氨 合 成 塔 入 口 的 气 体 组 成 为 3. 5% N H H H H 3 , 20. 8% N 2 , 62. 6% H H H H 2 , 7. 08% A r 及5. 89C H H H H 4 。 该塔是 在 30M P a 压力下 操作。 已知催化剂床层 中某处的温 度 为 490 ，反应 气体 中氨含 量 为 10% （ ，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：322 3 21 . 5 31 . 51 2 /= N H H H H H H H H H H H k p k km ol m hm m mp 应 的 活 化 能 。 45 0 时41 7 . 5 8 1 0 /= E J m o lm m m， 且 ， 490 时， K p 可按下 式计算 ：3 0 . 5 32 2 2 7 7 ( ) /= k m M P a m hm mm mm m 21 2/ = Pk k K 4 7 2l o g 2 0 4 7 . 8 / 2 . 4 9 4 3 l o g 1 . 2 5 6 1 0 1 . 8 5 6 4 1 0 3 . 2 0 6 = + + T T 标准 立方米。解：题中给 出 450 时 的 k 2 值，而反应 是 在 490 下，故首先要 求 出 490 时 的 。利用（ ）试， 求出频率因 子 A:442 1 7 . 5 8 1 0 / 8 . 3 1 4 7 2 3 1 62 1 6 1 7 . 5 8 1 0 / 8 . 3 1 4 7 2 3 4 3 0 . 5 32e x p ( )e x p ( ) 2277 / 1. 145 10e x p ( ) 1. 145 10 1. 055 10 ( ) / . = = = = = = = R k e m M P a m hm mm mm 490 的 K p 值由题 给公式计算 出4 7 22047. 8 / 763 2. 4943 63 1. 256 10 763 1. 856l 10 7633. 206 1. 25245. 592 10 = + + = = k 1 值： 2 2 1 1 22 2 2 4 3 1 . 5 31 ( 5. 592 10 ) 1. 055 10 33 ( ) / . = = =p k K m M P a m hm mm mm 的分压值 ：2 2 3312 2+ N H N H 14160*( - 2)* 14160* 1 . 14160*( - 2)* 1 5 *( - 2)*3211 % , 1 0 000）（，+= += += + = =+= +=+ = +=各组分 的分率及分 压值为反应速 率为：322 3 21 . 5 1 . 5 41 . 51 2 1 . 53 3 3 31 7 . 1 5 33 3 . 0 5 . 7 1 8 1 . 0 5 5 1 03 1 7 . 1 54 . 0 2 3 1 0 / . ( 1 7 9 . 6 / . )= = = N H H H H H H H H H H H k p kp pm m c a t h k m o l m c a t hm m m mm m m mm m m 10% p N H 3 =3M 19. 06% p N 2 =87. 18% p H 2 =17. 153. 79% p A r +C H 4 =4. 137M 6 下面是 两个反应 的 图， 图 中 A B 是平衡 曲线， N P 是 最 佳 温 度 曲 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 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 催 化 剂 进 行 试 验 ，测得 正反 应活化 能为 , 如果 不考 虑逆反 应，试 问反 应温度 是49. 629 10 / J m m 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 。400 5501 1 9 6 2 9 0 1 1( ) ( )5 5 0 5 5 0 5 5 0 8 . 3 1 4 6 7 3 8 2 34 0 0 4 0 0 4 0 0e x p ( ) 23e x p ( ) （ 倍 ） = = = = = k R T e er k 8 常压下 ， 在钒催化剂上进 行 化反 应， 原料气组成 为 7% O 2 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 能为 ，化学 计量数等 于 2 ，反应 式为：49. 211 10 / J m m 312+ S O O S 数与温度 的关系为：l 905. 5 / 4. 6455= p 该反应 的热效应 。49. 629 10 / = m mH mH （ 1 ）求出 转化率 为 80% 时各组 分的分压：以 100 mo l 为基准2 22 23 32 233320. 1013 1. 4 / 97. 2 1. 46 10 ( )0. 1013 8. 2 / 97. 2 8. 55 10 ( )0. 1013 5. 6 / 97. 2 5. 84 10 ( )0. 1013 82 / 97. 2 8. 55 10 ( )= = = = = = = = = = = = S O S S O S p P y M P y M P y M P y M P a（ 2 ）求与 上述组成对 应的平衡常 数 K P 值：32 2 30 . 5 0 . 53 35. 84 10 43. 261. 46 10 8. 55 10 = = = S O p p(3) 求平衡 温 度 905. 5 / 4. 64554905. 5 780. 96. 282= = =p (4) 利用（ ）式求 逆反应活化能 值E 44 59. 629 109. 211 10 1. 403 10 /2 = = = H J m m m(5) 利用（ ）式求 最佳温 度 T O 0 . 9 7 3 9 . 0 0 48 . 3 1 4 7 8 0 . 9 1 4 . 0 31 l n1 l n 9 . 2 1 1( 1 4 . 0 3 9 . 2 1 1 ) 1 0= = =+ R T 9 在一恒 容反应器中 进行下列液 相反应：+ A B 6 /= R km ol m hm m A D 2 38. 2 /= D km ol m hm m r R ,r D 分 别 表示 产 物 R 及 D 的 生 成速 率 。 反应 用 的 原 料 为 A 与 B 的 混 合 物 ，其 中 A 的浓度 为 2km ol/m 3 ，试计 算 A 的转化 率达 到 95% 时所需 的反应时间 。解：反 应 物 A 的消耗 速率应为两 反应速率之和 ，即22 1 . 6 1 6 . 4 1 . 6 ( 1 1 0 . 2 5 )= + = + = +A R D A A A AR r r C C C 式 1. 6 ( 1 10. 25 ) = +A A O 2 O 2 N 2 0 1. 0 0 82. 0 100 0 7(1 =1- 82. 0 97. 20 001( 1 ) 10. 2510. 2511. 6 ( ) l n ( 1 ) l 25 1 11 10. 250. 6463 / 1. 6 0. 4038 + = = + + + = =A t C C Ct 在催化 剂上进行三 甲基苯的氢 解反应：6 3 3 3 2 6 4 3 2 4( ( )） + +C H C H H C H C H C H H H H H H H H H 3 2 2 6 5 3 4( ） + +C H C H H C H C H C H H H H H H H H H 口原料气 组成 为 66. 67%33 三甲基苯 。 在 p a 及 523 K 下等 温反 应 ，当 反 应 器 出口 三 甲 基 苯的 转 化 率 为 80% 时 ， 其混 合 气 体 的氢 含 量 为 20% ，试求：（ 1 ） （ 1 ） 此时反 应器出口的 气体组成。（ 2 ） （ 2 ） 若这两 个反应的动 力学方程分 别为： 0 . 5 36 3 0 0 /= A A C k m o l m hm mm mm 5 33 4 0 0 /= E C C k m o l m hm mm mm 二甲基苯 的生成速率 是多少？解： 以 100 mo l 为计 算基 准， 设 X 为三 甲基苯 的转 化率， Y 为生 成的 甲苯摩尔数。 （ 1 ） （ 1 ） 用物料 衡算求出口 气体组成：由题给 条件可知， 混合气中氢 的含量 为 20% ，所以 有：66. 6733=20解 得 Y=6 0=20 甲苯量 ）生成的 二甲基苯量 ： 33. 33 烷量： 33. 33 甲基苯量 ： 33. 33 （ 18 ） =6. 666km 为： 20k 气组成为 ：三甲基 苯 6% ，氢 气 20% ，二甲基 苯 4% ，甲 烷 46. 67% ，甲基 苯 20. 01% 。（ 2 ） （ 2 ） 由题给 条件可知， 三甲基苯的 出口浓度为： 3 300 33 3 30 0. 1 0. 3333 7. 669 10 /8. 314 10 523( 1 0. 8 ) 7. 669 10 ( 1 0. 8 ) 1. 534 10 / = = = = = = pC km ol m m m C C km ol m m m X= 0 时 X=0 . 8 时三甲基 苯 (A) 33. 33 33. 33 （ 1氢（ B ） 66. 67 66. 6733二甲基 苯 (C) 0 33. 33D) 0 33. 33X+ E ） 0 Y 100 00 33 3 33 3 33 3 30. 20 1. 534 10 4. 6 10 /0. 066660. 06654 1. 534 10 1. 532 10 /0. 066660. 4667 1. 534 10 1. 074 10 /0. 066660. 2001 1. 534 10 4. 603 10 /0. 06666 = = = = = = = = km ol m m m mC km ol m m m mC km ol m m m mC km ol m m m 5 0 . 53 3 0 . 5 3 3 0 . 536 3 0 0 3 4 0 06 3 0 0 1 . 5 3 4 1 0 ( 4 . 6 1 0 ) 3 4 0 0 1 . 5 3 2 1 0 ( 4 . 6 1 0 )0 . 6 5 5 5 0 . 3 5 3 3 0 . 3 0 2 2 / . = = = = =C A E A B C BR r r C C C Ck m o l m hm mm mm 在 210 等温下 进行亚硝酸 乙脂的气相分 解反应： 2 5 2 3 2 51 12 2 + +C H N O N O C H C H O C H O H H H H H H 一级不可 逆反应，反 应速率常数与 温度的关系 为， 若 反 应 是 在 恒 容 下 进 行 ， 系 统 的1 4 4 11. 39 10 e x p ( 1. 897 10 / ) ( )= k T 为 13M 采用的是纯亚硝酸乙 脂，试计算亚硝酸乙脂分解 率 为 80%时，亚 硝酸乙脂的 分解速率及 乙醇的生成速 率。若采用 恒压反应， 乙醇的生成 速率又是多少 ？ 解 ：（ 1 ）恒容 过程，其反 应式可表示 为： 1 12 2 + +A B C 式表示为 ： 0 ( 1 )= = A A A Ar k C k C 气体，反 应 物 A 的初始 浓度为：200 3 1 40 01 4 2 60. 1013 2. 523 10 /8. 314 10 483( 1 ) 1. 39 10 e x p ( 18973 / ) ( 1 )1. 39 10 e x p ( 18973 / 483 ) 2. 523 10 ( 100. 8 ) 6. 112 1 0 / . = = = = = = = A A AP yC m ol lm m r T C Xm ol l sm m 脂的分解 速率为： 66. 112 10 / .= = A AR r m ol l sm m 成速率为 ： 61 3 . 0 5 6 1 0 / = = D AR r m o l l sm m m（ 2 ）恒压过程 ，由于反应前后 摩尔数有变化 ，是个变容过程 ，由（ ）式 可求得总 摩尔数的变 化。 1 0. 5 0. 5 1/ 11 + + = = =A t 物是 纯 A ，故有 ： y A 0 =1 。由（ ）式可 求得组分的 瞬间浓度：2 20 01 4 2 6( 1 ) 2. 523 10 ( 1 0. 8 ) 2. 803 10 /1 1 1 1 0. 81. 39 10 e x p ( 18973 / 483 ) 2. 803 10 3. 395 10 / = = = + + = = = A A C XC m ol lm m r kC m ol l sm m 成速率为 ： 61 1 . 6 9 8 1 0 / = = D AR r m o l l sm m 甲烷与 水蒸气在镍 催化剂 及 750 等温下 的转化反应 为：4 2 2 22 4+ +C H H O C O 中 甲烷与 水蒸 气的摩 尔比 为 1 ： 4 ，若 这个 反应对 各反 应物均 为一 级，已知 k=2 l/s, 试求：（ 1 ） （ 1 ） 反应在 恒容下进行 ， 系统的初始总压 为 13M 当反应器出 口的 化率 为 80% 时， 和 H 2 的生成 速率是多少 ？（ 2 ） （ 2 ） 反应在 恒压下进行 ，其他条件如（ 1 ） ， 的生成 速率又是多 少 ？解 ：（ 1 ）由题 意可将反应 速率表示为 ：2 4+ + =C A C D r k C 过程，则 有00 0300 3 3 30 0( 1 )2 0. 1013 0. 22. 382 10 /8. 314 10 10234 4 2. 382 10 9. 528 10 / = = = = = = = = A A A C C C m ol lm m C C m ol lm m A 0 =0. 8 时 3 403 3 30 0 4 3 66 5( 1 ) 2. 382 10 0. 2 4. 764 10 /2 9. 528 10 2 2. 382 10 0. 8 5. 717 10 /2 4. 764 10 5. 717 10 5. 447 10 / 5. 447 10 2. 179 10 / . = = = = = = = = = = = = = A A A A C C X m ol lm m C X m ol lm m mR r m ol l sm m mR r m ol l sm m m（ 2 ）对于恒压 过程，是个变容 反应过程，由（ ）式可 求得总摩尔 数的变 化 1 4 1 2/ 21 + = = =A t A 的原始 分率：0 1 0 . 21 4= =+ ）式可 求得转化率 为 80% 时的浓 度：3 40 0( 1 ) 2 . 3 8 2 1 0 ( 1 0 . 8 ) 3 . 6 0 9 1 0 /1 1 2 0 . 2 0 . 8 = = = + + A A C m o l lm m 3 3 50 002 9 . 5 2 8 1 0 2 2 . 3 8 2 1 0 0 . 8 4 . 3 3 1 1 0 /1 1 2 0 . 2 0 . 8 = = = + + B A A XC m o l lm m 4 5 662 3. 609 10 4. 331 10 3. 126 10 / 126 10 / . = = = = = A A r m ol l sm m mR r m ol l sm m 在 473 K 等温及 常压下进行 气相反应：（ 1 ） 3A R 1 . 2 / m i n= R m o l lm m m（ 2 ） 2A S 0 . 5 / m i n= S m o l lm m m（ 3 ） A T 2 . 1 / m i n= T m o l lm m C A 为反 应 物 A 的浓 度（ l ），原料 中 A 和 惰 性 气 体 各 为 一 半 （ 体 积 比 ），试求 当 A 的转化 率 达 85% 时，其 转化速率是多 少？解：方 法（ 1 ），先求出总摩尔变 化数 。 物的生成 速率变为对 应的反应物的 转化速率： 1 0 . 431 0 . 2 52 2 . 1= = = =A R R S T Ar r Cr r Cr r 率为： 2 . 7 5= + + =A A R A S A T AR r r r 反应 物 A 为基准 ，总摩尔变 化数为：0. 4 0. 25 2. 13 2 1 0. 3822. 75 2. 75 2. 75 = + + =为：20 00 30. 1013 0. 5 1. 288 10 /8. 314 10 473 = = = yC m ol lm m 则有2 30 03 3( 1 ) 1 . 2 8 8 1 0 0 . 1 5 1 . 6 6 2 5 1 0 /1 1 0 . 5 0 . 3 8 0 . 8 52 . 7 5 2 . 7 5 1 . 6 6 2 5 1 0 4 . 5 7 2 1 0 / . m i = = = + + = = = A A C XC m o l lm m R C m o l lm m 2 ）， 可 将 C A 表示为 ：00 ( 1 )1 3 1 212 1 110= + = = =A A j A A C XC y 3 30. 4 0. 252 0. 85 1 0. 85 0. 32452. 75 2. 751. 288 10 0. 15 1. 6623 10 /1 0. 3245 0. 52. 75 2. 75 1. 6623 10 4. 571 10 / . m i = + = = = + = = = A j A XC m ol lm m m ol lm m （ 3 ），利 用 物 料 衡 算 可 分 别 求 出 反 应 物 A 生 成 R 及 S 的 瞬 间 选 择 性 S S ,因而可 求出产 物 R 及 S 的收 率 y R ,y S , 求 得 A 转化率 为 85% 时的分 率：0 0 02 33 3( 1 ) 0 . 0 6 4 5 31 22 1 . 2 8 8 1 0 0 . 0 6 4 5 3 2 1 . 6 6 2 3 1 0 /2 . 7 5 2 . 7 5 1 . 6 6 2 3 1 0 4 . 5 7 1 1 0 / . m i n = =+ += = = = = = A R S R A O y y y yy y y y y m o l lm m m o l lm m 0. 4 0. 4( 0. 4 0. 25 2. 1 ) 2. 750. 25 0. 25( 0. 4 0. 25 2. 1 ) 2. 750. 4 0. 85 0. 12362. 750. 25 0. 85 0. 077272. 75= =+ += =+ += = = 在 P t 催化剂 上进行异丙 苯分解反应：6 5 3 2 6 6 3 6( ） +C H C H C H C H C H H H H H H , B 及 R 分别表 示异丙苯， 苯及丙烯，反 应步骤如下 ： （ 1 ） + A A（ 2 ） +A B R（ 3 ） +B 应为速率 控制步骤， 试推导异丙苯 分解的速率 方程。解 ： 根据 速 率 控 制步 骤 及 定 态近 似 原 理 ，除 表 面 反应 外 ， 其 它两 步 达 到 平衡，描 述如下： + = =A A A K K + = A A R R r k + = =B B B K K 应速率方 程来代表整 个反应的速率 方程： = A A R Br k k + + =A B 入上 式得：, A B 1 + + =A A V B B V VK p K 11 = + +V A A B BK p K 入速 率方程中, , A B V ( ) /1 1 1 = =+ + + + + + A A R B B A B R A B B A A B B A A B p k p K p k p p p p K p K p K p K p K = = A P A Bk kK 在银催 化剂上