内容发布更新时间 : 2024/5/20 21:18:21星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

为一级，已知k=2l/,试求： （1） （1） 反应在恒容下进行，系统的初始总压为，当反应器

出口的CH4转化率为80%时，CO2和H2的生成速率是多少？ （2） （2） 反应在恒压下进行，其他条件如（1），CO2的生成速

率又是多少？ 解：（1）由题意可将反应速率表示为：

对于恒容过程，则有

当XA0=时

（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

反应物A的原始分率：

由（）式可求得转化率为80%时的浓度：

在473K等温及常压下进行气相反应：

（1） （2） （3）

式中CA为反应物A的浓度（mol/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。

首先将产物的生成速率变为对应的反应物的转化速率：

总反应速率为：

以一摩尔反应物A为基准，总摩尔变化数为：

初始浓度为：

则有

方法（2），可将CA表示为：

方法（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SR,SS,因而可求出产物R及S的收率yR,yS,求得A转化率为85%时的分率：

其中：

在Pt催化剂上进行异丙苯分解反应：

以A,B及R分别表示异丙苯，苯及丙烯，反应步骤如下：

（1） （2） （3）

若表面反应为速率控制步骤，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：

以表面反应速率方程来代表整个反应的速率方程：

由于

将代入上式得：

整理得：

将代入速率方程中

其中

在银催化剂上进行乙烯氧化反应：

化作

其反应步骤可表示如下：

（1） （2）

（3） （4）

若是第三步是速率控制步骤，试推导其动力学方程。

解：根据速率控制步骤及定态近似原理，除表面反应步骤外，其余近似达到平衡，写出相应的覆盖率表达式：

整个反应的速率方程以表面反应的速率方程来表示：

根据总覆盖率为1的原则，则有：

或

整理得：

将代入反应速率方程，得：

其中

设有反应，其反应步骤表示如下：

（1） （2） （3）

若（1）速率控制步骤，试推导其动力学方程。

解：先写出各步的速率式：

由于（1）是速率控制步骤，第（2）步是不可逆反应，其反应速率应等于（1）的吸附速率，故有：

整理得：

根据定态近似原则

因为

将代入上式，化简后得：

最后将代入吸附速率式，即为该反应的动力学方程式。

一氧化碳变换反应：

在较低温度下，其动力学方程可表示为：

试拟定该反应的合适的反应步骤。

解：根据题意，假设反应步骤如下：

并假设第二步是控制步骤，其速率方程就代表了整个反应的速率方程：

其余的两步可认为达到平衡，则有：

由于，有：

将代入速率式，得：

式中。故上述假定与题意符合。但上述假定的反应步骤不是唯一的。

利用习题的数据，试用积分法和微分法求其动力学方程。 解：先用积分法求其动力学方程。 设为一级不可逆反应，其速率表达式为：

积分得：

用～t作图。 t(h) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 作图得一直线，其斜率为，故假设一级反应是合理的，其动力学方程可表示为：

用微分法求解动力学方程

首先用CA～t曲线，在曲线上取时间为0，1，2，……9h所对应点的切线，为了准确可采用镜面法，求得各切线的斜率即为对应的dCA/dt之值，然后再以dCA/dt～CA作图，所求的dCA/dt值如下表所示：

t(h) CA(mol/l) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 dCA/dt(mol/ 设为一级不可逆反应，用dCA/dt～CA作图得一直线，其斜率为，其动力学方程可表示为：

或将速率方程直线化，即两边取对数，得：

可简化为y=b+ax形式，利用多元回归，可求得反应级数n=≈1，反应速率常数值为k=。

还可用一数学公式来拟合CA～t曲线，然后再将该数学公式对t求导，求得dCA/dt之值，此法会比作图法来的准确。

在Ni催化剂上进行甲烷化反应：

由实验测得200℃时甲烷的生成速率RCH4及CO和H2的分压pCO,pH 2的关系如下： pCO(MPa) pH2(MPa) RCH4 若该反应的动力学方程可用幂函数表示，试用最小二乘法求一氧化碳的反应级数及正反应速率常数。

解：由题意可写出速率方程式：

但由于氢的分压保持为的恒定值，反应速率式可简化为：

式中。将速率式直线化：

或

式中，由残差平方和最小而导出最小二乘法的系数计算式：

序号 y x x2 xy 1