逆反应的活化能
??E?17.58?104J/mol。450℃时
2k2?2277m3(MPa)0.5/m3?h，且k1/k2?KP，490℃时，Kp可按下式计算：
logKp?2047.8/T?2.4943logT?1.256?10?4T?1.8564?10?7T2?3.206注：m3为标准立方米。
解：题中给出450℃时的k2值，而反应是在490℃下，故首先要求出490℃时的k2值。
利用（2.27）试，求出频率因子A:
??k2?Aexp(?E)RT???17.58?104/8.314?723?EA?k2exp()?2277/e?1.145?1016RT??'16?17.58?104/8.314?723?Ek2?Aexp()?1.145?10e?1.055?104m3(MPa)0.5/m3.hRT490℃的Kp值由题给公式计算出
logKp?2047.8/763?2.4943log763?1.256?10?4?763?1.8564?10?7?7632????????????3.206??1.2524Kp?5.592?10?2求k1值：
K2p?k1'k2'k1?K2kp2求各组分的分压值：
k1?(5.592?10?2)2?1.055?104?33m3(MPa)?1.5/m3.h
1N?3H?NH32222
?ipA0XA?Api?1?yA0?AXApi0??iyA0XA?Ayi? , pi?yiP1?yA0?AXAyi0?131－（＋）22＝－2yA0?20.87% ， ?A＝12?yR0?RyA0XA?AyR?1?yA0?AXA0.035?0.10?1*0.2087*XA1?21?0.2087*(-2)*XA45.914XA?6.5XA?0.1416yA? ?yA0?yA0XA1?yA0?AXA0.2087(1-0.1416)1?0.2087*(-2)*0.1416 ?0.19043yH0?yA0XA1yH?1?yA0?AXA ?0.626-3*0.2087*0.1416＝0.57161?0.2087*(-2)*0.1416
pi?yiP
各组分的分率及分压值为 NH3 10% pNH3=3MPa N2 19.06% pN2=5.718MPa H2 57.18% pH2=17.15MPa Ar+ CH4 13.79% pAr+ CH4=4.137MPa 反应速率为：
r?k1pN2p1.5H2pNH3?k2pNH3p1.5H21.517.153?33.0?5.718??1.055?104?317.151.5?4.023?103m3/m3cat.h(179.6kmol/m3cat.h)2.6下面是两个反应的T-X图，图中AB是平衡曲线，NP是最佳温度曲线，
AM是等温线，HB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2.1 图2.2 （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B106催化剂进行试验，测得正反应活化能为9.629?10J/mol,如果不考虑逆反应，试问反应温度是550℃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。
4
r550k550?r400k4002.8常压下，在钒催化剂上进行SO2氧化反应，原料气组成为7%O2及82%N2。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9.211?10J/mol，化学计量数等于2，反应式为：
4Aexp(?E)E(1?1)96290(1?1)RT550RT400T550??e?e8.314673823?23（倍）?EAexp()RT400
其平衡常数与温度的关系为：
SO2?1O2?SO32
logKp?4905.5/Te?4.6455
该反应的热效应?Hr?9.629?10J/mol。
解：（1）求出转化率为80%时各组分的分压： 以100mol为基准 x SO2 O2 SO3 N2 ∑ 0 7.0 11.0 0 82.0 100.0 0.80 7(1-0.80)=1.4 11-5.6×0.5=8.2 5.60 82.0 97.2 4pSO2?PySO2?0.1013?1.4/97.2?1.46?10?3(MPa)pO2?PyO2?0.1013?8.2/97.2?8.55?10?3(MPa)pSO3?PySO3?0.1013?5.6/97.2?5.84?10?3(MPa)pN2?PyN2?0.1013?82/97.2?8.55?10?2(MPa) （2）求与上述组成对应的平衡常数KP值：
KP?pSO30.5pSO2po2?35.84?10??43.26?3??3?0.51.46?10?8.55?10???(3)求平衡温度Te
logKp?4905.5/Te?4.6455
(4)利用（2.31）式求逆反应活化能E值
Te?4905.5?780.9K6.282(5)利用（2.31）式求最佳温度TOP
????44?9.629?10?HrE?E??9.211?10??1.403?105J/mol?r2
TOP?2.9在一恒容反应器中进行下列液相反应：
3r?1.6Ckmol/m?h A?B?R RA23r?8.2Ckmol/m?h 2A?D DA780.9Te????739.004K8.314?780.9RT??eE1?ln14.031???ln??49.211(14.03?9.211)?10E?EE
式中rR,rD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2kmol/m3，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 利用（2.6）式
2RA?rR?2rD?1.6CA?16.4CA?1.6CA(1?10.25CA)
?积分之
dCA?1.6CA(1?10.25CA)dt
1?(1?X)??A10.25CA0??CA10.2511.6t??CA0?(?)dCA??ln(1?XA)?ln??CA10.25CA?111???10.25CA0??t?0.6463/1.6?0.4038h2.10在催化剂上进行三甲基苯的氢解反应：
反应器进口原料气组成为66.67%H2,33.33%三甲基苯。在0.1Mpa及523K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：
0.5rA?6300CACBkmol/m3?h 0.5rE?3400CCCBkmol/m3?h
C6H3(CH3）3?H2?C6H4(CH3)2?CH4
C6H4(CH3）2?H2?C6H5CH3?CH4
则出口处二甲基苯的生成速率是多少？
解：以100mol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： 组分名称 X=0时 X=0.8时 三甲基苯(A) 33.33 33.33（1-X） 氢（B） 66.67 66.67-33.33X-Y 二甲基苯(C) 0 33.33X-Y 甲烷(D) 0 33.33X+Y 甲基苯（E） 0 Y ∑ 100.0 100.0 由题给条件可知，混合气中氢的含量为20%，所以有： 66.67-33.33X-Y=20
解得Y=66.67-33.33×0.8-20=20.01kmol（甲苯量） 生成的二甲基苯量：33.33×0.8-20.01=6.654kmol 生成的甲烷量：33.33×0.8+20.01=46.67kmol 剩余的三甲基苯量：33.33×（1-0.8）=6.666kmol 氢气含量为：20kmol 故出口尾气组成为：三甲基苯6.666%，氢气20%，二甲基苯6.654%，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：
pA0?33?0.1?0.3333?7.669?10kmol/mRT8.314?10?3?523CA?CA0(1?0.8)?7.669?10?3(1?0.8)?1.534?10?3kmol/m3 CA0?