化学反应工程原理(华东理工大学版)第二版第八章答案
篇一：化学反应工程原理(华东理工大学版)第三章答案
华东版
3-1 解：cA0kt?xA1?xA
?1把数据代入得cA0k?0.2min
当xA=0.75时解得t=15min
所以，增加的时间为15-5=10min
3-2
解：?1?xA?1?nn?1?1??n?1?cA0kt （式A）
把xA=0.75和t=10min代入解得cA0k?0.1
再把t=30min代入（式A）解得xA=1.25
所以，转化率应为1
3-3 解：设反应动力学方程为：?
则?1?xA?1?nn?1dcAn ?kcAdtn?1?1??n?1?cA0kt，且cA0=1
?1?0.8??1??n?1?k8因此有 1?n?1?0.9??1??n?1?k18
解得：n=2;k=0.5L/mol·min
3-4
1）计算进料中酸、醇和水的摩尔浓度cA0、cB0、cS0（注意进料中水的浓度cS0不为0）。
2）列出当酸的转化率为xA时，各组分浓度的表示式： -11?n
cA?cA0?1?xA?
cB?cB0?cA0xA
cR?cA0xA
cS?cS0?cA0xA
3)将上列各式及各组分初浓度代入反应速率式，整理得
dxA2 ??7.93?10?6?10.2?20.1xA?2.58xA?dt
4）计算转化率达35%所需的时间为
t??0.35
0dxA ?627.93?1010.2?20.1xA?2.58xA上述积分可查积分表用公式计算，也可用MATLAB语言的quad解算子计算，结果为 t?7153s?2h
5）计算所需反应器体积。先计算每天的反应批数，再计算每m3反应体积每天的生产量，然
后再计算达到要求产量所需反应器体积。答案为
VR=51.9m3
3-5
1)设酯的平衡转化率为xAe，将平衡时各组分浓度代入化学平衡方程得：
21.1512xAe?0.219 1.1511?xAe48.76?1.151xAe化简整理上述方程并求解得
xAe?90.8%
2）此题解法与3-4中的步骤2～4相同，答案为t=276min
3）此时各组分的浓度为
酯：0.207mol/L；水：47.816 mol/L；醇、酸：0.910 mol/L；
反应物系的组成为
酯：0.414%；水：95.80%；醇、酸：1.82%；
3-6
对可逆放热反应，当反应温度过低时，因反应速率过低转化率偏低，当反应温度过高时，转化率又会受化学平衡的限制。所以，对一定的平均停留时间都存在一能达到最高转化率的最优反应温度。对本题此最优反应温度可用解析法求解。
1） 列出反应器的物料衡算方程
qV?cA0?cA??VR??rA?
将反应动力学方程代入，整理后可得
xA?k?T??1???k?T??k??T???? 式（A）
2） 对上式求导，并令导数为零
?dkdk??dk???1??k?k?????k??????dTdTdTdxA?? ?2dT?1??k?k??????
dkkE将上式展开，并将代入，化简后可得 ?2dTRT
???E2E1?ln?? RT?k20?E2?E1?
于是Topt??E2
??E1Rln??k?E?E2021????12405 ?325K 10000??ln??15?5.254?10?2405?30?
3）计算最优反应温度下的转化率。将T=325K代入式（A）
xA?k?T??
1???k?T??k?T??????6.92?10e?1??6.92?1012e?10000?32512?10000325?3012405?325?30?5.254?1015e???30?
=63.5%
3-7
解：依题意知，反应时间相同的情况下，虽然初始浓度不同，但转化率都相同，因此该反应应为一级反应。所以：
t?11 lnk1?xA
把数据代入解得：k=0.00656min-1
3-8
3-11 dA?kAS dt
dA依题意知：??kA?0.7?A?
dt解：?
dx因为：?2??C ax?bx?c?
合并同类项并定积分得：11.3?1.4ln?2.4k?293K?0.71.3
11.24?1.4ln?0.434k?310K?0.71.24
?E
RT ?根据阿累尼乌斯公式：k?k0e
可解得E≈66KJ
3-12
dcA
解：?k1cA Bk2cB化简得：
积分得： dcAdcBk1? cAcBk2
3-13
篇二：化学反应工程原理第二版(华东理工大学版)第三章答案
解：cA0kt?
xA1?xA
把数据代入得cA0k?0.2min?1 当xA=0.75时解得t=15min 所以，增加的时间为15-5=10min 3-2 解：?1?xA?
1?n
?1??n?1?cA0kt （式A）
n?1
n?1
把xA=0.75和t=10min代入解得cAk?0.1 0
再把t=30min代入（式A）解得xA=1.25 所以，转化率应为1 3-3
解：设反应动力学方程为：?则?1?xA?因此有
1?n
n?1
dcAdt
?kcA
n
?1??n?1?cA0kt，且cA0=1
1?n
?1?0.8??1??n?1?k8?1??n?1?k18
?1?0.9?
1?n
解得：n=2;k=0.5L/mol·min-1
3-4
1）计算进料中酸、醇和水的摩尔浓度cA0、cB0、cS0（注意进料中水的浓度cS0不为0）。 2）列出当酸的转化率为xA时，各组分浓度的表示式： cA?cA0?1?xA?cB?cB0?cA0xAcR?cA0xA
cS?cS0?cA0xA
3)将上列各式及各组分初浓度代入反应速率式，整理得
dxAdt
??7.93?10
?6
?10.2?20.1x
dxA
A
?2.58xA?
2
4）计算转化率达35%所需的时间为 t?
?
0.350
7.93?10
?6
?10.2?20.1x
A
?2.58x
2A
?
上述积分可查积分表用公式计算，也可用MATLAB语言的quad解算子计算，结果为
t?7153s?2h
5）计算所需反应器体积。先计算每天的反应批数，再计算每m3反应体积每天的生产量，然后再计算达到要求产量所需反应器体积。答案为 VR=51.9m3
1)设酯的平衡转化率为xAe，将平衡时各组分浓度代入化学平衡方程得：
1.151xAe
1.151?1?xAe??48.76?1.151xAe?
2
2
?0.219
化简整理上述方程并求解得
xAe?90.8%
2）此题解法与3-4中的步骤2～4相同，答案为t=276min 3）此时各组分的浓度为
酯：0.207mol/L；水：47.816 mol/L；醇、酸：0.910 mol/L； 反应物系的组成为
酯：0.414%；水：95.80%；醇、酸：1.82%； 3-6
对可逆放热反应，当反应温度过低时，因反应速率过低转化率偏低，当反应温度过高时，转化率又会受化学平衡的限制。所以，对一定的平均停留时间都存在一能达到最高转化率的最优反应温度。对本题此最优反应温度可用解析法求解。 1） 列出反应器的物料衡算方程 qV?cA0?cA??VR??rA?
将反应动力学方程代入，整理后可得 xA?
k?T??
?
?1???k?T??k?T???
式（A）
2） 对上式求导，并令导数为零
dxAdT
?
?dkdk?
?1??k?k?????k???????dTdT??dT
dk
?
?1??k?k???
??dkkE
?将上式展开，并将代入，化简后可得 2
dTRT
?
?
2
?
??E1
?ln?? RT?k20??E2?E1??E2
于是Topt??
E2
??E1
Rln??
k?E?E??21??20
??
12405
10000??
ln??15
?5.254?10?2405?30?
?325K
3）计算最优反应温度下的转化率。将T=325K代入式（A）
k?T??
?
1??kT?k???T?????
xA?
?
6.92?10e
12
?
10000325
?30
?
??30?
1000012405???1215
1??6.92?10e325?30?5.254?10e325
?
=63.5%
3-7
解：依题意知，反应时间相同的情况下，虽然初始浓度不同，但转化率都相同，因此该反应应为一级反应。所以：
t?
1kln
11?xA
-1
把数据代入解得：k=0.00656min 3-8 3-11 解：?
dAdt
?kAS dAdt
?kA?0.7?A?
依题意知：?
因为：?
dxax?bx?c
2
?
?C
?
10.710.7
lnln
?E
1.3?1.41.31.24?1.41.24
?2.4k?293K?
合并同类项并定积分得：
?
?0.434k?310K?
根据阿累尼乌斯公式：k?k0eRT 可解得E≈66KJ 3-12
dcA
解：
?k1cA dcBk2cB
dt
化简得：积分得：
dcAcA
?
dcBk1cBk2
3-13
篇三：化学反应工程原理(华东理工大学版)第六章答案
华理版
6-1 解：t?100?10min 10
F?t??1?e?t/
所以，停留时间为0～1min的分率为
F?1??1?e?1/10
停留时间为2～10min的分率为
F?10??F?2???e?10/10?e?2/10
停留时间大于30min的分率为
1?F?30??e?30/10
6-2
解：将数据绘成f(t) ～t图
从曲线形状可知，该反应系统接近于PFR和CSTR的组合模型，当t＜1min时，反应器出口响应为0，说明此为平推流，设Vp为PFR总分的体积，则
Vp
v0?1.0
Vp?1.0v0?1.0?50?50L
当t＞1min时，曲线形状呈指数衰减，如将t=1min以后的数据按lnf(t) ～t作图，可得一直线，直线的斜率为1，即为全混流总分的平均停留时间，所以全混流部分容积Vm为 Vm=1.0×50=50L
所以该反应器系统模型为PFR与CSTR串联，容积Vp、Vm各为50L，相应停留时间均为1min。
6-3
c?
解：CSTR
中均相二级反应=?=0.435 c00即转化率为0.565
?1c1??ec0k?ei?CSTR中固相二级反应：c0c0k??c0k?
6-4 解：?c?t?c??f?t?dt 0c0c01?? ?
根据动力学方程可知，c?t?
c01/2?2c0?kt????，f(t)=0.5 2c0??
22
代入已知条件，c?t?
c01/2?2c0?kt?2???= ?1?t? ?2c0?
?c?t?2c2??f?t?dt=??1?t?dt=0.667 00c0c0
所以转化率为xA=1-0.667=0.333
6-5
解：（1）由图知，反应器为通过一PFR反应器和一全混釜反应器，?P?0.4ks，求dF?t?
dt，
再取对数，用lnf(t) ～t作图，可得一直线，斜率为1.25，所以?m?0.8ks，平均停留时间为1.2ks。
?c?t?c?f?t?dt，把一级反应的浓度关系代入可得： （2）c0?0c0
?c?t??1.25c??f?t?dt??e1?1.25tdt 0.4c0.41?0.8tc00
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