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化学反应工程陈甘棠答案

【篇一：反应工程第五章习题答案】

xt>5.1乙炔与氯化氢在hgcl2-活性炭催化剂上合成氯乙烯的反应 c2h2?hcl?c2h3cl (a)(b) (c)

其动力学方程式可有如下种种形式：

(1) r??(papb?pc/k)/(1?kapa?kbpb?kcpc) (2) r??kakbpapb/(1?kbpb?kcpc)(1?kapa) (3) r??kapapb/(1?kapa?kbpb)

(4) r??kbpapb/(1?kbpb?kcpc) 2

试说明各式所代表的反应机理和控制步骤。 解：（1） a???a? b???b?

a??b??c??? （控制步骤） c??c?? （2） a??1?a?1 b??2?b?2

a?1?b?2?c?2??1（控制步骤） c?1?c??1 （3）a???a? b???b?

a??b?c?? （控制步骤） （4） b???b?

a?b??c? （控制步骤） c??c??

5.2 在pd-al2o3催化剂上用乙烯合成醋酸乙烯的反应为 c2h4?ch3cooh? 12

实验测得的初速率数据如下[功刀等，化工志，71，2007（1968）.] 115℃, pacoh?200mmhg，po?92mmhg。 2

pc2h4(mmhg)

r0?10(mol/hr?g催化剂) 5

70 100 195 247 315 465 3.9 4.4 6.0 6.6 7.25 5.4 注：1mmhg=133.322pa 如反应机理设想为

acoh???acoh?c2h4???c2h4?

acoh?c2h4?hc2h4oac??? o2?2??2o?

hc2h4oac??o??c2h3oac??h2o? (控制步骤)c2h3oac??c2h3oac??h2o? ?h2o+?

试写出反应速率并检验上述部分数据能与之符合否。 解： c2h4?ch3cooh? 12

o2?ch2cooc2h3?h2o

（a）（b） （c）（e） （f） ?a?kapa?v ?b?kbpb? v?c?v ?f?

kfpf?v ?d?ks1kakbpapb?v ?e?kep?ev ?v?

?k2?k3pa

r?ks2?d?c? ?

k1pa

(k2?k3pa) 2

r0?? pa

(k2?k3pa) 2

pc2h4(mmhg)

70 100 195 247 315 465 r0?10(mol/hr?g催化剂) 5

3.9 4.4 6.0 6.6 7.25 5.4 1.34 10 ?3

1.51 1.80 1.93 2.08 2.93

pa作图，基本上为一直线。

∴上述数据与反应速度式基本符合。 5.3 ?r?s，其动力学方程式为 某反应a??

?ra?kka(pa?prps/k)/(1?kapa?krpr)

试导出平推流式的等温积分反应管中转化率xa与w/fao的关系式。解：设总压不变且pa0?p0?p(pr0?ps0?0)?a? 2?11 ?1 pa?

pa0(1?xa)1??aya0xa ?

(1?xa)(1?xa) pa0?

(1?xa)(1?xa) pa

同理： pr?ps? xa1?xa p

将各p值代人题中给出的动力学方程式，并简化得： ?ra?(1?ax)/(bx?cx?d) 2 2 2

式中： a?1? 2 pk b?( 1p

?kr?ka)/kka c?( 2p

?kr)/kka d?( 1p

?ka)/kkax?xa

并设?ra是以单位床层体积为基准的，反应管中堆积密度为pb（不应存在密度项）。 wfa0?b ?b? xf0 x 22 1?ax