化学反应工程习题解答第五版

习题１－１：银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应： 2CH3OH+O2→ 2HCHO+2H2O 2CH3OH+3O2→ 2CO2+4H2O 进入反应器的原料中，甲醇：空气：水蒸气＝2：4：1.3。反应后甲醇转化率为72％，甲醛的收率为69.2％。试计算：（１）选择率；（２）出口组成。 解：（１） 69.2%96.1%72%YSx (2) 设原料中甲醇、空气、水蒸气的物质的量分别是2mol、4mol 和1.3mol. 则生成甲醛所耗的甲醇的物质的量为2×0.692=1.384mol 副反应消耗的甲醇为:2×0.72-1.384=0.056mol 由反应计量方程式可知: n（H2O）=1.3+1.384+2× 0.056=2.796（mol） n（CO2）=0.056mol ; n(HCHO)=1.384mol n(CH3OH)=2×(1-0.72)=0.56（mol） n(O2)=4×0.21-1.384×0.5-0.056×1.5=0.064（mol） n(N2 等)=4×0.79=3.16（mol） 则总的物质量为 n= 0.56+0.064+1.384+2.796+0.056＋3.16=8.02（mol） y(CH3OH) =0.56/8.02=6.98% y(O2) =0.064/8.02=0.80% y(HCHO) =1.384/8.02=17.26% y(H2O) =2.796/8.02=34.86% y(CO2) =0.056/8.02=0.70% y(N2) = 3.16/8.02=39.40% 习题1—６：丁烯制丁二烯48462C HC HH，已知反应的步骤为 4848484624646( )( )()( ) ()()( ) ()( )A C HC HBC HC HHCC HC H （１）请分别导出（A）（C）为控制步骤的均匀吸附动力学方程。 （２）请分别导出（B）为控制步骤的均匀吸附动力学方程,若反应物和产物的吸附都很弱，问此时反应对丁烯是几级反应？ 解：记 A=C4H8 B=C4H6 C=H2 (A) 为控制步骤： 00BCBCAABCBC(1) 1(2) 11(3) (4) 1AAAAaAdAaAAdAAAAABBABBppaAAdAApAABBprrrkpkb pb pb pb pb pp pp pKppKp pkpk bKrp pbb pK＝＝＝, ＝＋＋＋＋，＝－＝＋＋ (C) 为控制步骤 00**ACBCABCAC(1) 1(2) 11(3) (4) 1BBBdBaBdBBaBBBBAABBAABpBpApdBBaBApAABrrrkkpb pb pb pb pb pK pp pKpppK pk bkpprK pb pbp＝＝＝, ＝＋＋＋＋，＝－＝＋＋ （B） ''1AABBcAABcAABBkb pk b p prkkpb pb p 的情况，当反应物和产物的吸附都很弱时，即 11AABBb pb p 故'AAABBcrkb pk b p p 可见，反应对于 A 为一级。 2-5. 乙烯直接水和制乙醇可视为对乙烯的一级不可逆反应，在300℃，7.09Mpa 下，k=0.09s-1，Deff=7.04×10-4cm2/s，采用直径与高为5mm 的圆柱形催化剂，求内扩散有效因子...