内容发布更新时间 : 2024/12/23 2:17:16星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
nt?n0??A1nA0xA1??A2nA0xA2
其中：
?A1??A21?(1?1)??1 11?(1?2)???2
1所以，t时刻时A和B的摩尔分数为
zA?zA0(1?xA1?xA2)
1?zA0xA1?2zA0xA2zB0?zA0xA1
1?zA0xA1?2zA0xA2zB?
11.3 气态NH3在常温高压条件下的催化分解反应2NH3=N2+3H2可用于处理含NH3废气。 现有一NH3和CH4含量分别为95％ 和5％的气体，通过NH3催化分解反应器后气体中NH3的含量减少为3％，试计算NH3的转化率和反应器出口处N2、H2和CH4的摩尔分数。（CH4为惰性组分，不参与反应）
解：在气相反应中，NH3分解膨胀因子为
1?3?2?1 2?NH?3将已知数据zNH3,0?0.95；zNH3?0.03代入式11.2.28可得：
xA?zA0?zA0.95?0.03??0.94
zA0(1??AzA)0.95(1?1?0.03)根据题意：zN2,0?0，zH2,0?0，zCH4,0?0.05，由表11.2-1可得：
zN21zN2,0?zNH3,0xNH3zNH3,0xNH3/20.95?0.94/22????0.236
1??NH3zNH30xNH31??NH3zNH30xNH31?1?0.95?0.943zNH3,0xNH33zNH3,0xNH3/23?0.95?0.94/22????0.708
1??NH3zNH30xNH31??NH3zNH3,0xNH31?1?0.95?0.94zH2,0?zH2zCH4?zCH4,01??NH3zNH3,0xNH3?
0.05?0.026
1?1?0.95?0.9411.5 在连续反应器内进行的恒容平行反应(1)和(2)，当原料中（反应器进口）的A、B浓度均为3000mol/m3时，出口反应液中的A、R的浓度分别为250mol/m3和2000mol/m3。试计算反应器出口处的A的转化率以及B和S的浓度（原料中不含R和S）。
A+B=R
(1) (2)
2A=R+S
解：在反应式（1）和（2）中，设A的转化率分别为xA1和xA2则有
cA?cA0(1?xA1?xA2) cR?cR0?cA0xA1?cA0xA2/2
将题中数据cA0＝3000 mol/m3；cA＝250 mol/m3；cR0＝0 mol/m3；cR＝2000 mol/m3代入，求解方程可得
xA1＝0.417；xA2＝0.5
所以反应器出口处A的转化率为
xA＝xA1＋xA2＝0.417＋0.5＝0.917
B的浓度为 cB＝cB0－cA0xA1＝1749 mol/m3 S的浓度为 cS＝cS0+cS0xA2/2＝750 mol/m3
11.7 对于由反应(1)和(2)构成的复杂反应，试给出反应组分A、B、Q、P的反应速率-rA、-rB、rQ、rP与反应(1)和(2)的反应速度r1和r2的关系。
A+2B=Q A+Q=P
(1) (2)
解：根据反应式（1）和（2）的计量方城可得
－rA=r1+r2；－rB=2r1；rQ=r1－r2；rP＝r2
11.8 微生物反应一般在常温附近进行时，其反应速率常数k与温度的关系可以用下式表示：k?k20?t?20
式中：k20——20℃时的反应速率常数；
α——温度变化系数；
t——温度，℃。
试给出α与Arrhenius公式中活化能Ea的关系式。
解：由k?k20?t?20可得k?k293?T?293（将温度变为绝对温度）
lnk?lnk293?(T?293)ln?
根据式11.3.31可知
lnk?lnk0?Ea RTEaE?a R?293RTEaE?a R?293RT代入可得
lnk?lnk293?变形可得 (T?293)ln??即ln??Ea
R?293T第十二章
13.1在等温恒容间歇式反应器中进行以下反应。反应开始时A和B的浓度均为2kmol/m3，目标产物为P，试计算反应时间为3h时A的转化率。
h?1)?2cA A?B?P, rP(kmol?m?3·2A?Q, rQ(kmol?m?3·h-1)?0.5cA
2解：根据反应式有
2 ?rA??rp?2rQ??2cA?2?0.5cA代入恒容恒温条件下的间歇反应器的基本方程
?dnA??rAV dt可得
dcA2?2cA?cA?0 dtdt???dcA
cA02c?c2AAcA积分得
?t0解得
1(2?cA)cA0 t?ln2cA(2?cA0)将已知数据代入上式，有 所以A组分浓度 A组分转化率 注：
1(2?cA)2 3?ln2cA(2?2)cA?2.482?10?3kmol/m3
xA＝99.88％
该题亦可以求P的收率，但是太麻烦。故未作为提问。具体解法如下： 将
dcAdc2?2cA?cA?0除于P?2cA dtdtdcA1??1?cA dcP2cPcA则有
dcA
0cA0cA1?2c21?A01?32?2ln2解得cP?2ln ?1.3838kmol/m?3cA2.482?101?1?22所以?dcP???所以P的收率为
xp?
cP?cP0cP?cP0??1.3838/2?69.19% cPmaxcA0
13.4在CSTR反应器中，A被转化成C，反应速率方程为
-rA (mol?L-1?s-1)= 0.15cA
(1)假定流量为100L/s，A的初始浓度cA0为0.10mol/L，转化率xA为90％。试求所需反应器的体积。
(2)设计完成时，工程师发现该反应级数应该是0级而不是1级。速率方程应该为：
-rA= 0.15 mol/(L?s)
试问这对反应的设计有何影响？
解：（1）对于一级反应，在CSTR反应器中有