目 录
第一章习题 ............................................................................................... 1 第二章习题 ............................................................................................. 15 第三章习题 ............................................................................................. 32 第四章习题 ............................................................................................. 39 第五章习题 ............................................................................................. 52 第六章习题 ............................................................................................. 57 第七章习题 ............................................................................................. 65 第八章习题 ............................................................................................. 72
《化学反应工程》第二版习题解答
第一章习题
1
化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系?
答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。
2 何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么?
何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么?
答：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基元反应。基元反应符合质量作用定律。基元反应的活化能指1摩尔活化分子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。基元反应的反应级数是该反应的反应分子数。一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。非基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感程度。非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度的敏感程度。 3
若将反应速率写成?rA??dcA，有什么条件? dt答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。
4 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器?
答：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投料量无关。
5 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
1
《化学反应工程》第二版习题解答
A+C?D 解
2rA??k1cAcB?k2cC?k3cAcC?k4cD2rB??2k1cAcB?2k2cC(1)
rC?kcc?k2cC?k3cAcC?k4cDrD?k3cAcC?k4cD2rA??k1cAcB?k2cC21AB
(2)
2rB??2k1cAcB?2k2cC?k3cBcC?k4cDrC?kcc?k2cC?k3cBcC?k4cD?k5cCcD?k6cErD?k3cBcC?k4cD?k5cCcD?k6cE22rA??2k1cAcB?2k2cC?k3cAcC?k4cD22rB??2k1cAcB?2k2cC21AB
(3)
rC?kcc?k2cC?k3cAcC?k4cDrD?k3cAcC?k4cD221AB
6
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
T?273?30?303Kkc?2.65?104m6kmol?2s?1c?pRT22cABp?p??rA?kcc?kcA?B?RT?RT?2?rA?kppApB
kc2.65?104m6kmol?2s?1kP??(RT)38.314kJ?kmol?1K?1?303K??3?1.655?10?6kmol?m?3s-1kPa-3 2
《化学反应工程》第二版习题解答
7 解 kt?1x?AcA01?xA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。
10.81(kcA0)8min???81?0.8210.91 (kcA0)18min???181?0.92假设正确，动力学方程为dc2?A?kcAdt 8
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=3kmol·m-3，cA饱和=0.02 kmol·m-3，水溶液流量为10m3hr-1。
解
?rA?kcAcB由已知条件，cA与cB均为常数?rA?1?0.02?3?0.06kmol?m?3hr?15m3反应时间即液相在反应器中的停留时间???0.5hr10m3hr?1C的生成量NC?0.06kmol?m?3hr?1?0.5hr?5m3?0.15kmol 9
反应2H2?2NO?N2?2H2O，在恒容下用等摩尔H2，NO进行实验，测得以下数据 总压/MPa 半衰期/s
0.0272 265
0.0326 186
0.0381 135
0.0435 104
0.0543 67
求此反应的级数。
3
《化学反应工程》第二版习题解答
解
?dpAdt?knppA?p?ndpA?kpdt??pAp?ndpt12pA0A??0dtp?n?1pAA?k1pn?1?p1?n?p1?n?n?1tA0A??kptpA0t?t112pA?0.5pA0n?1?p1?n1?nA0?0.5p1?nA0??kpt121?0.51?n11?0.51?nkp?nA0?t12lnp?n?1?k???1?n?lnpA0?lnt12p?n?1pA00.13600.16300.19050.21750.2715t1226518613510467lnpA0?1.995?1.814?1.658?1.526?1.304lnt125.5805.2264.9054.6444.205lnt12对lnpA0作图，得直线
5.65.45.25.02/1t 4.8nl4.64.44.24.0-2.1-2.0-1.9-1.8-1.7-1.6-1.5-1.4-1.3-1.2lnpA0Y = A + B * X Parameter Value Error
A 1.60217 0.01399 B -1.9946 0.00834 斜率?1.9946?1.9946?1?nn?3三级反应
p1A0?2p总4