反应工程计算题

1 有一反应在间歇反应器中进行，经过8min后，反应物转化掉80％，经过18min后，转化掉90％，求表达此反应的动力学方程式。

解 kt?1x?AcA01?xA10.81(kcA0)8min???81?0.8210.91 (kcA0)18min???181?0.92假设正确，动力学方程为dc2?A?kcAdt 2

反应2H2?2NO?N2?2H2O，在恒容下用等摩尔H2，NO进行实验，测得以下数据

总压/MPa 半衰期/s

求此反应的级数。 解

0.0272 265

0.0326 186

0.0381 135

0.0435 104

0.0543 67

?dpAn?kppAdtpAt12pA00?p?ndpA?kpdt??p?ndpA??dtpA?n?1pA?kpt?n?1pA01?n1?np1?kptA0?pAn?1??t?t12pA?0.5pA01?0.51?n1?npA0?t12kp?n?1?pA0t12lnpA0lnt122655.5801861?n1?n1?np1pA0?kpt12A0?0.5n?11?0.51?nln??1?n?lnpA0?lnt12kp?n?1???

pA0?1p总20.13600.16300.19050.21750.27151354.9051044.644674.205?1.995?1.814?1.658?1.526?1.3045.226lnt12对lnpA0作图，得直线

5.65.45.25.0ln t1/24.84.64.44.24.0-2.1-2.0-1.9-1.8-1.7-1.6-1.5-1.4-1.3-1.2lnpA0Y = A + B * X Parameter

A B

Value 1.60217 -1.9946

Error 0.01399 0.00834

斜率?1.9946 3

?1.9946?1?nn?3三级反应

A和B在水溶液中进行反应，在25℃下测得下列数据，试确定该反应反应级数和反应速度常数。

时间/s

116.8

319.8

490.2

913.8

1188

∞

cA/kmol·m-3 cB/kmol·m-3

解

99.0 56.6

90.6 48.2

83.0 40.6

70.6 28.2

65.3 22.9

42.4 0

由cA-cB=42.4可知反应应按下列方式A+B→产物进行 设为二级反应

?dcA1cc?kcAcB积分得：kt?lnAB0 dtcA0?cB0cA0cB以

1clnA对t作图若为直线，则假设正确。

cA0?cB0cB由cA0-cB0=42.4整理得数据如下：

t 116.8 319.8 490.2 913.8 1188

y?1clnA 0.013

cA0?cB0cB2

0.0149

0.0169

0.0216

0.0247

线性回归：

0.0260.0240.0220.020y0.0180.0160.0140.012020040060080010001200tY = A + B * X Parameter

A

Value 0.01166

Error 1.84643E-4

B 1.08978E-5 2.55927E-7

y?1.0898?10?5t?0.01166

k?1.0898?10?5m3kmol?1s?1 dcA?5??1.0898?10cAcBdt4

在间歇搅拌槽式反应器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为：

2SO4CH3COOH?C4H9OH?H???CH3COOC4H9?H2O

?A? ?R? ?B? ?S?反应物配比为：A(mol):B(mol)=1:4.97，反应在100℃下进行。A转化率达50％需要时间为24.6min，辅助生产时间为30min，每天生产2400kg醋酸丁酯（忽略分离损失），计算反应器体积。混合物密度为750kg·m-3，反应器装填系数为0.75。 解

A?B?R?S Mi 60 74 116100?0.862kmol?hr?11160.862转化率50%，则A的投料量?1.724kmol?hr?10.5折算成质量流量1.724?60?103.4kg?hr?1R产量2400/24?100kg?hr?1A:B?1:4.97则B投料量1.724?4.97?74?634.1kg?hr?1总投料量103.4?634.1?737.5kg?hr?1737.53换算成体积流量?0.9834mhr?175054.6总生产时间24.6?30?54.6min折合?0.91hr603反应器有效体积0.9834?0.91?0.8949m反应器总体积 5

液相一级不可逆分解反应A→B+C于常温下在一个2m3全混流反应器（CSTR，MFR，连续搅拌槽式反应器）中等温进行。进口反应物浓度为1 kmol·m-3，体积流量为1m3hr-1，

0.8949?1.2m30.75

出口转化率为80%。因后续工段设备故障，出口物流中断。操作人员为此紧急停止反应器进料。半小时后故障排除，生产恢复。试计算生产恢复时反应器内物料的转化率为多少？ 解

首先求反应速率常数VcA0?cA?V0?rAf21?0.2?10.2kk?2hr?1全混流反应器切断进出料即为间歇反应器cAcA?e?kt?e?2?0.5cA?0.0736kmol?m?3cA00.2xA?6

cA0?cA1?0.0736??0.9264cA01反应A+B→R+S，已知VR=0.001m3，物料进料速率V0=0.5×10-3m3min-1，

cA0=cB0=5mol·m3，动力学方程式为?rA=kcAcB，其中k=100m3kmol-1min-1。求：(1)反

应在平推流反应器中进行时出口转化率为多少？(2)欲用全混流反应器得到相同的出口转化率，反应器体积应多大?(3)若全混流反应器体积VR=0.001m3，可达到的转化率为多少?

已知k=1m3kmol-1hr-1，cB0=3kmol·m-3，cA饱和=0.02kmol·m-3，水溶液流量为10m3hr-1。 解 平推流

VR1?V0kcA0xAf?xAf0dxA11?(?1)(1?xA)2kcA01?xAf 11?1??1??0.5VRkcA00.001?0.1?51?1?V00.0005(1) 全混流

VRcA0?cAcA0?cA0.005?0.0025????42V0?rAkcAcB100?0.0025 VR?V0??0.5?10?3?4?2?10?3m3

VRcA0?cAcA0?cAcx???2A0A2V0?rAkcAcBkcA0?1?xA?0.5?10?3xAm?(2) VR?0.0012100?0.005?1?xA?3

1? 第二章

xA?1?xA?2xA?0.38203.一级反应A→P，在一体积为VP的平推流反应器中进行，已知进料温度为150℃，活化能

为84kJ·mol-1，如改用全混流反应器，其所需体积设为Vm，则Vm/Vp应有何关系?当转化率为0.6时，如果使Vm=Vp，反应温度应如何变化?如反应级数分别为n=2，1/2，?1时，全混流反应器的体积将怎样改变？ 解：

(?rA)?kcA?k0exp(?PFRCSTRE)cARTxAdxVP1xAdxA?1A????ln(1?xA)?0(?r)01?xFA0ckckAA0AA0VmxA?FA0cA0k(1?xA)

Vm?xAk?Vpk(1?xA)ln(1?xA)EExA??exp(?)RTmRTp(1?xA)ln(1?xA)IF Tp?TmVm?xAk? VPk(1?xA)ln(1?xA)??xA(1?xA)ln(1?xA)VIF m?1 and xA?0.6VP?E?TP?Tm??0.6?1??exp???RTT??1?0.6?ln(1?0.6)Pm???84000?423.15?Tm?????1?exp??8.314?423.15T???1.637m??????423.15?Tm?????0.6109?exp?23.876????Tm????423.15?Tm?0.4929?23.876Tm?0.02064Tm?423.15?TmTm?432.07K

?VmxAVm21n?2,???2FkcVm1cAA0A?VmxAVm1/2?1/2n?1/2,??c?A1/2FkcVA0Am1? VmxAVm?1?n??1,2??1?cA?FkcVA0Am1?Vmn1Fx?n?1或Vmn?A0nAfVm1cAkcAf

??，已知c?0.5kmol?m?3,1. 可逆一级液相反应A?A0???PcP0?0；当此反应在间歇反应

器中进行，经过8min后，A的转化率为33.3%，而平衡转化率是66.7%，求此反应的动力学方程式。 解

dcA?k1cA?k2cP?k1cA?k2?cA0?cA?dtcA?cA0(1?x)?rA??cP?cA0x?dcAcA0dx??k1cA0?1?x??k2cA0xdtdt

dx?k1?(k1?k2)xdtdx?dtk1?(k1?k2)x?t?0,x?0??t?t,x?x

?1k?(k1?k2)xln1?tk1?k2k1K?K?k1cPecA0xex0.667???e??2 k2cAecA0(1?xe)1?xe1?0.667k1?2k2x?0.333t?8??1???1ln?1?1??0.333?????8k1?k2?2?????10.6931ln?0.5???8k1?k2k1?k2?k1?k2?0.08664?k1/k2?2??k1?0.05776min?1??1?k2?0.02888mindc?rA??A?0.05776cA?0.02888cPdt2. 自催化反应A+P→2P的速率方程为：?rA=kcAcP，k=l m3kmol-1min-1，原料组成为含A

13%，含P 1%（摩尔百分数），且cA0+cP0= l kmol·m-3，出口流中cP= 0.9 kmol·m-3，计算采用下列各种反应器时的空间时间(τ=VR/V0)。(1)平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)平推流与全混流反应器的最佳组合；(4)全混流反应器与一分离器的最佳组合。 解

cA0?1kmol?m31?0.0714xAf?0.914

2?rA?kcAcP?kcA0(1?xA)cA0xA?kcA0(1?xA)xAxAin?For PFR??cA0?xAfxAindxA1???rA?kcA0?xAfxAindxA1??1?xA?xAkcA0?11? ????xAin??dx1?xxAA??xAf?xAf??0.9???????1?xAf?111?0.9????ln?ln?4.76minkcA0?xAin?1?1?0.0714?????1?x??1?0.0714??Ain??For CSTR xAf?xAin10.9?0.0714??cA02???9.2minkcA0?1?xAf?xAf1?1?1?0.9??0.9For CSTR?PFR由于1d??rA?与?rA的极值点相同,令?0，有1?2xA?0，xA1?0.5?rAdxA?1?1x?xAin10.5?0.0714?Af???1.71minkcA0(1?xA1)xA11?1(1?0.5)?0.5?3cA1?cA0(1?xA1)?0.5kmol?m

?0.9???1?0.9???2?ln?2.20?0.5????1?0.5????1??2?1.71?2.20?3.91minFor CSTR?分离器d??rA??0,dxAxA1?0.5

??

1xAf?xAin10.5?0.0714???1.71minkcA0(1?xA1)xA11?1(1?0.5)?0.5123. 一级不可逆连串反应A???B???C，k1=0.25hr-1，k2=0.05hr-1，进料流率V0为

kk1m3hr-1，cA0=1kmol·m-3，cB0=cC0=0。试求：采用两个VR=1m3的全混流反应器串联时，反应器出口产物B的浓度。 解

cA?cA01?1?k1?m?cB?cA0k1?m?1?k1?m??1?k2?m??m?VR1??1hrV011?0.8kmol?m?3?1?0.25?1?0.25第一个反应器出口：cB1??0.1905kmol?m?3?1?0.25??1?0.05?0.8第二个反应器出口：cA2??0.64kmol?m?3?1?0.25?第一个反应器出口：cA1?就第二个反应器对B作物料衡算：V0cB2?V0cB1??k1cA2?k2cB2?VR从中解出cB2：cB2?

4. 某气相基元反应：

A+2B→P

已知初始浓度之比cA0:cB0=1:3，求解

k1cA2VR?V0cB10.25?0.64?0.1905??0.3338kmol?m?3V0?k2VR1?0.05dxA的关系式。 dt1dnAnA?nA0?1?xA?V?V0?1??AxA?Vdt1?1?211?A???2yA0???A??0.511?34cA0dxA2?rA??kcAcB

?1?0.5xA?dt?rA??cA?cA0cB?1?xA1?0.5xAnB?nB0?2nA0xAnBnB0?2nA0xA3nA0?2nA0xA3?2xA???cA0VV0?1?0.5xA?V0?1?0.5xA?1?0.5xA2?3?2xA?dxA2?????kcA1?x0A?? dt1?0.5xA??5. 高温下二氧化氮的分解为二级不可逆反应。在平推流反应器中101.3kPa下627.2K时

等温分解。已知k=1.7m3kmol-1s-1，处理气量为120m3hr-1（标准状态），使NO2分解70%。当(1)不考虑体积变化；(2)考虑体积变化时，求反应器的体积。

解

2NO2?N2?2O22?rA?kcA,k?1.7m3kmol?1s?1,T?627.2K,V0?120Nm3hr?1 xA?0.70p?0.1013kPa,(1) 恒容过程

VR?FA0?FA0?0.70dxA22kcA0(1?xA)120?1.488?10?3kmol?s?122.4?3600

101.3cAS??0.01943kmol?m?38.314?627.21.488?10?3xA3VR1???5.41m21.7?0.019431?xA(2) 变容过程

VR2?FA02kcA0?0.701??AxAdxA1?xAyA0?1,2?A?2?1?2?0.5,2?A?0.5?1?0.51

FVR2?A02kcA0??0.25FA02kcA0??0.70?1?0.5xA?FA0??dx??1?x?Akc2AA0??2?0.70??0.5?0.5xA?1.5?????dxA1?xA??2第四章0.70?3?0.25FA0???1dx?A2?1?x?kcAA0???0.70??96????1?(1?x)21?x?dxAAA???0.25FA0?9xA??6ln(1?x)?xAA?2?1?x?kcA0A??x?8.382m3A?0.7习题 1、 乙炔与氯化氢在HgCl2活性炭催化剂上合成氯乙烯：

C2H2?HCl?C2H3Cl (A)(B)(C)其动力学方程式可有如下几种形式：

pC)K(1) r?

(1?KApA?KBpB?KCpC)2k(pApB?(2) r?kKAKBpApB

(1?KApA)(1?KBpB?KCpC)(3) r?kKApApB

1?KApA?KBpBkKBpApB

1?KBpB?KCpC(4) r?试说明各式所代表的反应机理和控制步骤。 解：

???A?σ???Aσ（1）

???B?σ???Bσ???Aσ?Bσ???Cσ?σ?控制步骤????Cσ???C?σ

???AσA?σ1???1???Bσ（2）B?σ2???2Aσ1?Bσ2???Cσ2?σ1?控制步骤????C?σCσ2?2??

???A?σ???Aσ??（3）B?σ????BσAσ?B???C?σ?控制步骤????BσB?σ???（4）A?Bσ???Cσ?控制步骤?

???C?σCσ???

2、 在510℃进行异丙苯的催化分解反应：

C6H5CH(CH3)2?C6H6?C3H6

(A)(R)(S)测得总压p与初速度r0的关系如下：

?1 r0/mol?hr?1gcat4.3 99.3

6.5 265.5

7.1 432.7

7.5 701.2

8.1 1437

p/kPa

如反应属于单活性点的机理，试推导出反应机理式及判断其控制步骤。 解：

（1）设为表面反应控制机理

???AσA?σ???（a）Aσ???Rσ?S?控制步骤?或Aσ???R?Sσ

?????R?σRσ???（b）

???AσA?σ???Aσ???R?S?σ?控制步骤?????A?σ???Aσ控制步骤????Aσ???Rσ?S

（c）

还可设想别的机理：上述两种机理有相同的初始速度关系式。即

r0?kSKApA0

1?KApA0180160 B Linear Fit of Data1_BPA0/r0pA01p??A0 r0kSKAkSpp由实验数据作A0~A0图得一直

r0kS机理相符。(b)可能较好。

1401201008060402002004006008001000120014001600线，与所设

pA0（2）设为A吸附控制可得：r0?kApA A吸附控制

r?kapA?V?kd?Ar?kapA?kdKAp?*1?KApA?KRpR1?KpRpS?KpARRK*AkapA?kdKApRpS K当t?0时，pR?pS?0

?r?kapA

r0~pA0应为直线关系，与实验数据不符。

（1） 设为R脱附控制，可得r0?const与实验数据不符

r?kd?R?kapR?V*kdKRpR?kdpRr?*1?KRpR?KApAKpA?kapRkdkRKpA?kapRpS pS?KpA1?KApA?KRpS?KApA?KRKpApSkdKR?kd?const

3、

丁烯在某催化剂上制丁二烯的总反应为：

kC4H8???C4H6?H2

(A)(R)(S)若反应按下列步骤进行：

??a???b??c??k1???A?σ?Aσ??k2k3???Aσ?Rσ?S??k4k5???Rσ?R?σ??k6?1??2? ?3?（1） 分别写出a，c为控制步骤的均匀吸附动力学方程；

（2） 写出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，问此时对丁烯是几级反应。

解：法一：（a控制）r?krpA?V?k2?A （1） 对b k3?A?k4?RpS令K2?k31则?A?pS?R (2)

k4K2对c kk65?R?k6?VpR令K3?k则?R?K3pR?V 5由(3)代入(2)得：?K3A?KpSpR?V 2由?A??R??V?1得

K3KpSpR?V?K3pR?V??V?1 2?1V?K

3KpSpR?K3pR?12K3?A?KpSpR2K

3KpSpR?K3pR?12k31pA?k2K?r?KpSpR2K

3KpSpR?K3pR?12法二：（a控制）r?krpA?V?k2?A

?1V?K* 1pA?K3pR?1?Kp*AA?K* 1pA?K3pR?1K?pRpSp*RpSp*A?pAK (3)

k1pA??r?K3pSpR?K3pR?1K2k2K3pSpRK2

*k5K3pR?k6pR法一：（c控制）r?k5?R?k6pR?V? *1?K1pA?K3pR*pR?KpA pSk5K3KpAp?k6pRk5K1K2A?k6pRpSpS?r??

pApA1?K1pA?K3K1?K1pA?K3K1K2pSpS法二：（c控制）r?k5?R?k6pR?V 由a k1pA?V?k2?A，令

k1?K1，则?A?K1pA?V k2由b ?R?K2?ApS?K1K2pA?V pS由?A??R??V?1得

K1pA?V?K1K21pA?V??V?1 pS

?V?pK1K2A?K1pA?1pSK1K2?R?pK1K2A?K1pA?1pSk5K1K2pApS

pA?k6pRpS ?r?pA1?K1pA?K1K2pS（3） b为控制步骤：

r?k3?A?k4pS?R?k3K1pA?k4K3pSpR

1?K1pA?K3pR当吸附很弱时，K1??1,K3??1 则r?k3K1pA?k4K3pSpR 对丁二烯是一级反应。

4、 用均匀吸附模型推导甲醇合成动力学.假定反应机理为:

(1) CO+σ=COσ (2) H2+σ=H2σ

(3) COσ+2H2σ=CH3OHσ+2σ (4) CH3OHσ=CH3OH+σ

推导当控制步骤分别为(1)，(3)，(4)时的反应动力学方程。 解：

控制步骤为(1)时，

(2)达到平衡?B?K2pB?V(3)达到平衡?A?2K3?R?V2?B?K3?R22K2pB(4)达到平衡?R?K4pR?V?A?K3K4pR?V22K2pB?A??B??R??V?1K3K4pR?V?K2pB?V?K4pR?V??V?122K2pB?V?1K3K4pR?K2pB?K4pR?122K2pBK3K4pR?V22K2pBr?k1pA?V?k1??A?k1pA?V?k1?k1pA?k1?r?K3K4pR22K2pBK3K4pR?K2pB?K4pR?122K2pB

控制步骤为(3)时，

(1)达到平衡?A?K1pA?V(2)达到平衡?B?K2pB?V(4)达到平衡?R?K4pR?V?A??B??R??V?1K1pA?V?K2pB?V?K4pR?V??V?1?V?1K1pA?K2pB?K4pR?1

2222??R?V?K4pR?V?Vr?k3?A?B?k3?k3K1pA?V?K2pB?V??k322?K4pRk3K1pAK2pB?k3r??K1pA?K2pB?K4pR?1?3控制步骤为(4)时，

(1)达到平衡?A?K1pA?V(2)达到平衡?B?K2pB?V(3)达到平衡?R?2K3?A?B?2V?K3K1pA?V?K2pB?V?222?K3K1pA?VK2pB?222B2V?A??B??R??V?1K1pA?V?K2pB?V?K3K1pA?VKp??V?1

?V?122K1pA?K2pB?K3K1pAK2pB?122?pR?V?k4K3K1pA?VK2?pR?Vr?k4?R?k4pB?k422?pRk4K3K1K2pApB?k4r?22K1pA?K2pB?K3K1K2pApB?1

5、 一氧化碳变换反应CO+H2O=CO2+H2在催化剂上进行，若CO吸附为控制步骤， ①用均匀表面吸附模型推导反应动力学方程。 ②用焦姆金非均匀表面吸附模型推导反应动力学方程。 解

COA?A?B???A?????①

?H2OB?????B?R?S???A??B??R???RSCO2R?H2 S?S??????1??2??3? ?4??5?(2)达到平衡?B?K2pB?V(4)达到平衡?R?K4pR?V(5)达到平衡?S?K5pS?V(3)达到平衡?A?K3?R?S?K3K4pR?VK5pS?VK3K4K5pRpS?V?K2pB?VK2pB

?B?A??B??R??S??V?1K3K4K5pRpS?V?K2pB?V?K4pR?V?K5pS?V??V?1K2pB?V?1K3K4K5pRpS?K2pB?K4pR?K5pS?1K2pBK3K4K5pRpS?VK2pBr?k1pA?V?k1??A?k1pA?V?k1?k1pA?k1?r?K3K4K5pRpSK2pB

K3K4K5pRpS?K2pB?K4pR?K5pS?1K2pB②

r?kapAexp??g?A??kdexp?h?A??A?1?lnK1pAg?h??pRpSK2pB2,3,4,5式均达到平衡,合并 Aσ?B?R?S?σK2?pRpS?pApB?pA??A??pRpS?1?ln?K1?g?h?Kp2B????g??h?pRpS??pRpS?????????r?kapAexp?lnK?kexplnK?g?h?1Kp??d?g?h?1Kp??2B??2B???????K1pRpS?r?kapA??Kp???2B?g令??g?h??gg?h?K1pRpS??kd??Kp???2B?hg?hh??g?h??K2?k1?ka??K???1???K1?k1????K???2??

?pB??pRpS?????r?k1pA??k1???pp?p?B??RS?

6、 催化反应A+B，A，B为均匀吸附，反应机理为：

（1） （2） （3）

A+σ=Aσ Aσ= Bσ Bσ= B+σ

其中A分子吸附(1)和表面反应(2)两步都影响反应速率，而B脱附很快达平衡。试推导动力学方程。

2

解第五章习题 1. 异丙苯在催化剂上脱烷基生成苯，如催化剂为球形，密度为ρP=1.06kg·m-3，空隙率εP=0.52，比表面积为

Sg=350m2g-1，求在500℃和101.33kPa，异丙苯在微孔中的有效

扩散系数，设催化剂的曲折因子τ=3，异丙苯?苯的分子扩散系数DAB=0.155cm2s-1。 解

d0?4VgSV?4?P4?0.52??5.606?10?9m3Sg?P350?10?1060T500?273.15?4850?5.606?10?7?6.902?10?3cm2s?1M120 11D???6.608?10?3cm2s?11111??DABDK0.1556.902?10?3DK?4850d0?PD0.52?6.608?10?3De???1.145?10?3cm2s?1?3

2. 在30℃和101.33kPa下，二氧化碳向镍铝催化剂中的氢进行扩散，已知该催化剂的孔

容为VP=0.36cm3g-1，比表面积SP=150m2g-1，曲折因子τ=3.9，颗粒密度ρS=1.4g·cm-3，氢的摩尔扩散体积VB=7.4cm3mol-1，二氧化碳的摩尔扩散体积VA=26.9 cm3mol-1，试求二氧化碳的有效扩散系数。 解

MA?44kg?kmol?1,VA?26.9cm3mol?1MB?2kg?kmol?1,VB?7.07cm3mol?1?11??T1.5???M?MAB???0.436211?33?p?VA?VB???0.5DAB?11?303.151.5????442??0.436101.326.91/3?7.071/30.5??2?0.6798cm2s?1d0?4VgSg?4?0.36?9.6?10?7cm4150?10T303.15 ?4850?9.6?10?7?0.0122cm2s?1M44?0.0120cm2s?1DK??4850d0D?111?0.69780.0122?P?Vg?S?0.36?1.4?0.504D 0.504?0.0122?1De??P??0.00155cms?3.93. 常压下正丁烷在镍铝催化剂上进行脱氢反应。已知该反应为一级不可逆反应。在500℃

时，反应的速率常数为k=0.94cm3s-1gcat-1，若采用直径为0.32cm的球形催化剂，其平均孔径d0=1.1╳10-8m，孔容为0.35cm3g-1，空隙率为0.36，曲折因子等于2.0。试计算催化剂的效率因子。 解

?P??PVg?0.36?1.029g?cm?30.35T773.15?4850?1.1?10?6? M58kV?k?P?0.94?1.029?0.9673s?1DK?4850?d0?0.01948cm2s?1D?0.01948?0.36De?KP??0.003506cm2s?1?2?S?R3kV0.160.9673??0.8859De30.003506?1?e3?0.8859?e?3?0.88591?????3?0.8859?3?0.8859? 0.8859?e?e3?0.8859??1?14.2634?0.07011????0.8859?14.2634?0.07012.6577??0.7052?

4. 某一级不可逆催化反应在球形催化剂上进行，已知De=10-3cm2s-1，反应速率常数

k=0.1s-1，若要消除内扩散影响，试估算球形催化剂的最大直径。

解

消除内扩散影响,要求?S?0.3R?S?3

kVDeR0.10.3?310?3R?0.09D?0.18cm

r1?k1pA?V?k1??A??Br2?k2?A?k2(3)达到平衡?B?K3pB?V?A??B??V?1定常态下,?1??2?两步速率必然相等。??B?K3pB?Vk1pA?V?k1??A?k2?A?k2k1pA?V?k1??A?k2?A?k2kp?k?Kp?A?1A23B?Vk1??k2?V?1?K3pBk1pA?k2?K3pB?1?k1?k2?K3pBkp?k2k1pA?k1?1Ak1??k2r1??K3pBk1pA?k2?K3pB?1k1??k2?K3pB?k1pA?k1??k2??k1??k1pA?k2r1??k1pA?k2?K3pB??K3pB?k1??k2??k1??k2?K3pB?k?k??k?p?k??kp?k2r1?112A11A??K3pBk1??k2?k1pA??k1??k2?k2

5. 什么是宏观反应速率的定义式？什么是宏观反应速率的计算式？两者有何异同？ 答

定义式??RA??r?dV????dV0AVS0SVSS 计算式 ?RA=η (?rAS)

两者都反映了宏观反应速率与本征反应速率之间的关系。颗粒内实际反应速率受颗粒内浓度、温度分布影响，用定义式是难于计算的。计算式将过程概括为颗粒表面反应速率与效率因子的关系，而效率因子通过颗粒内扩散及浓度、温度分布的规律是可以计算的，从而得到总体颗粒的宏观速率。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/n5e8.html