师范类《化工基础》PPT 化学反应工程基础习题解答市公开课一等奖省名师优质课赛课一等奖课件

第七章习题下册P19：4，6下册P44：3，4，7，9，1110/10/1第四章习题4.乙烷进行热裂解，其活化能为75kJ/mol，问923K时分解速率比773K时快多少倍？(设指前因子A为常数)。解：依据不一样温度下速率常数之比为：即923K时分解速率比773K时快5.7倍。10/10/2第四章习题6.设某反应速率方程式为rA=0.85cA2，其单位为kmol.m-3.s-1。当A初始浓度分别为(1)1kmol.m-3；(2)5kmol.m-3，若要求A残余浓度为0.01kmol.m-3，问各需要多少时间？当rA=0.05cA2时，又怎样？解：二级反应浓度与反应时间关系为：速率常数为0.85时：cA0=1kmol.m-3时cA0=5kmol.m-3时速率常数为0.05时：计算表明：当最终浓度很小时，反应时间与初始浓度关系不大。10/10/3第四章习题3.在间歇搅拌釜式反应器中，用醋酸和丁醇生产醋酸丁酯，反应方程式为：其反应物配比为：n(醋酸)：n(丁醇)=1：4.97。假设反应物密度在反应前后不变，均为750kg.m-3，反应在373K时进行，转化率达50%时需34.5min，而加料、卸料、清洗等辅助时间为30min，现要求天天生产2400kg醋酸丁酯（分离损失不计），试计算反应釜容积（φ=0.85）。解：醋酸、丁醇、醋酸丁酯摩尔质量分别为60、74、116。含1mol醋酸初始溶液体积为：则醋酸初始浓度为：10/10/4第四章习题处理物料流量为：反应体积为：实际反应器容积为：10/10/5第四章习题4.在平推流反应器中进行等温液相反应：A+B→P，反应系二级反应，速率方程式为rA=kcAcB。在反应进行温度下反应速率常数k=0.97×10-3m3.kmol-1.min-1。cA=cB=4kmol.m-3。当反应物体积流量qv=0.171m3.h-1时，试问：（1）要使反应物A转化率xA=80%时，平推流反应器有效容积为多少？（2）当其它条件不变时，xA为90%时，它有效容积为多少？（3）当反应物A和B初始浓度cA0=cB0=8kmol.m-3。而xA仍为80%时，它有效容积为多少？解：按二级反应在平推流反应器内空间时间计算式有：其中10/10/6第四章习题cA0=cB0=4，xA=0.8时：cA0=cB0=4，xA=0.9时：cA0=cB0=8，xA=0.8时：10/10/7第四章习题7.在某全混流反应器中进行均相液相反应：A→P，其动力学方程为rA=kcA2，转化率为50%。（1）假如反应器体积为原来6倍，其它保持不变，则转化率为多少？（2）假如体积相同，换成平推流反应器，其它保持不变，则转化率为多少？解：在全混流反应器中进行二级反应，其反应体积为：反应器体积变为原来6倍时，其转化率为xA’，则有两式相比：10/10/8第四章习题设换成相同体积平推流反应器时，转化率为，则有：与全混流反应器计算相比为：解得：解得：10/10/9第四章习题9.醋酐按下式水解为醋酸：(CH3CO)2O+H2O→2CH3COOH。依据试验测定，反应为一级反应：rA=kcA。在288K时，反应速度常数k=0.0806min-1；在313K时，k=0.380min-1。现设计一全混流反应器，天天处理溶液量为14.4m3，进料醋酐初始浓度cA0=0.095kmol.m-3，试问：(1)当醋酐转化率xA=80%时，反应温度为288K，反应器容积为多少？(2)当温度提升到313K，反应器容积取(1)所得容积时，醋酐转化率为多少？(3)当反应温度为288K，而醋酐转化率为90%时，反应器容积应为多少？(4)改用平推流反应器，在288K时，xA为80%、90%时反应器容积各为多少？(5)288K时，选取等容积两釜串联，xA为90%时，求每釜容积及总容积。10/10/10第四章习题解：(1)全混流反应器中：288K，xA=0.80时醋酐水解为一级反应。物料体积流量为：(2)上述全混流反应器中：313K时解得：(3)全混流反应器中：288K，xA=0.90时10/10/11第四章习题(4)平推流反应器中：288K，xA=0.80、xA=0.90时xA=0.80：xA=0.90：(5)两个等容釜串联：288K，xA2=0.90时解得：10/10/12第四章习题每釜体积为：总反应体积为：10/10/13第四章习题11.在四个串联反应釜中进行醋酐水解反应，反应系一级反应，各釜温度以下表：

釜号1234T(K)283288298313k(min-1)0.05670.08060.1580.380各釜容积为0.80m3，进料醋酐浓度cA0=4.5kmol.m-3，进料量为0.1m3.min-1，求：(1)各釜出口浓度为多少？(2)假如各釜温度都保持在288K，则用0.80m3