化学反应工程第三章答案

33-1 在反应体积为1m的间歇操作釜式反应器中，环氧丙烷的甲醇溶液

进行反应A→2B+C。已知由反应器流出的物料中含有A、B和C，

与水反应生成丙二醇

cAf?0.04mol/L。试求：在反应器内条件下，A、B和C的反应速率？

H2COCHCH3?H2O?H2COHCHOHCH3

该反应对环氧丙烷为一级，反应温度下的速率常数为0.98h?1，原料液

中环氧丙烷的浓度为2.1kmol/m3

，环氧丙烷的最终转化率为90%。若辅助时间为0.65h，一天24h连续生产，试求丙二醇的日产量为多少？ 解 H2COCHCH3?H2O?H2COHCHOHCH3

( A ) ( B ) 一级反应

t?1klnCA01111C?ln1?x?ln?2.35h

AfkAf0.981?0.9v?Vt?t?1m3?1m30/h

0(2.35?0.65)h3丙二醇日产量=24v0CA0xAf

?1 =243?2.1?0.9?15.12kmol/天

MB?76kg/kmol

丙二醇日产量Q?76?15.12?1149.12kg/天

第三章

化学反应速率和化学平衡

习题3-1 什么是反应的速率常数？它的大小与浓度、温度、催化剂等因素有什么关系？ 答：反应的速率大都可以表示为与反应物浓度方次的乘积成正比：

υ=k·c?(A)·c?(B)，式中比例常数k就是速率常数。速率常数在数值上等于反应物浓度均为1 mol·L-1时的反应速率。k的大小与反应物浓度无关，改变温度或使用催化剂会使速率常数k的数值发生变化。

习题 3-2 什么是活化能？

答：Arrhenius总结了大量实验事实，提出一个经验公式：速率常数k的对数与1/T有线形关系：lnk??Ea?1?C 式中Ea就是活化能，它表示活化分子具有的最低能量与反应分

RT子平均能量之差。

习题3-3 什么是催化剂？其特点有哪些？

答：某些物质可以改变化学反应的速率，它们就是催化剂。催化剂参与反应，改变反应历程，降低反应活化能。催化剂不改变反应体系的热力学状态，使用催化剂同样影响正、逆反应的速率。不影响化学平衡，只能缩短达到平衡的时间。

习题3-4 NOCl分解反应为2NOCl→2NO+Cl2实验测得NOCl的浓度与时间的关系如下：

t/s

c（NOCl）/mol·L-1

0

第一节 水溶液

[学习目标]

1、了解水的电离过程及水的离子积常数的含义,并能应用水的离子积常数进行相关计算。

+-2、认识溶液的的酸、碱性与H OH浓度，以及与pH的关系。

3、知道pH 的含义并进行有关pH 的简单计算。

（第一课时）

[知识回顾]

对于任意反应aA+Bb==cC+dD(A,B,C,D均为气态)，写出其化学平衡常数表达式（用浓度表示）： [知识梳理] 一、水的电离 1、水的电离

思考1：水是不是电解质？它能电离吗？

（1）实验发现水仍具有导电性，这说明纯水中存在 的离子， 它们是 和 ，是由水分子电离产生的。水的电离方程式为： （2）水的电离是个 （填可逆或不可逆）过程，在一定条件下可以达到电离平衡，其平衡常数的表达式为 。

+- -7思考2：计算水中H和OH的浓度:实验测得，在室温下1L H2O（即 mol）中只有1×10 mol

H2O电离，则室温下C(H)和C(OH)分别为多少?

2、水的离子积常数

在一定温度下，K与[H2O]都是常数，其乘积也

化学反应工程-

第三章 均相非理想流动反应器

化学反应工程-

3.1概 述

PFR：流动型式→平推流→流体质点具有相 同的停留时间。 CSTR：流动型式→全混→流体质点具有不 同的停留时间。 实际的反应器往往介于两者之间，存在一定 返混，即是非理想流动。

化学反应工程-

返混对反应过程的影响：

化学反应工程-

说明： 物料在停留时间t1时，A组分浓度为CA1，反应速率为r1； 物料在停留时间t2时，A组分浓度为CA2，反应速率为r2。 若在某一瞬间，t1的物料和t2的物料发生混合（返混）， 混合后的物料反应速率r平均 与不混时的反应速率均值

1 r1 r2 2

是不同的。

化学反应工程-

3.2 停留时间分布（RTD） 度量返混程度最简单而且最有效的方法是确定物料在 反应器中的停留时间分布规律。

3.2.1停留时间分布函数

一、停留时间分布的密度函数 E t

化学反应工程-

定义：在定常态下的连续流动系统中，在某一瞬间 t 0

时，流入反应器中的流体M Kg（作了标记的示踪物）； （下面看反应器的出口）在反应中出口流体中，当时刻为t 时，在时间 t ~ t dt 之间，流出的流体质点（示踪物）

的质量为 dM ，这时的分布

dM E t Mdt

dM

化学反应工程-

第三章 均相非理想流动反应器

化学反应工程-

3.1概 述

PFR：流动型式→平推流→流体质点具有相 同的停留时间。 CSTR：流动型式→全混→流体质点具有不 同的停留时间。 实际的反应器往往介于两者之间，存在一定 返混，即是非理想流动。

化学反应工程-

返混对反应过程的影响：

化学反应工程-

说明： 物料在停留时间t1时，A组分浓度为CA1，反应速率为r1； 物料在停留时间t2时，A组分浓度为CA2，反应速率为r2。 若在某一瞬间，t1的物料和t2的物料发生混合（返混）， 混合后的物料反应速率r平均 与不混时的反应速率均值

1 r1 r2 2

是不同的。

化学反应工程-

3.2 停留时间分布（RTD） 度量返混程度最简单而且最有效的方法是确定物料在 反应器中的停留时间分布规律。

3.2.1停留时间分布函数

一、停留时间分布的密度函数 E t

化学反应工程-

定义：在定常态下的连续流动系统中，在某一瞬间 t 0

时，流入反应器中的流体M Kg（作了标记的示踪物）； （下面看反应器的出口）在反应中出口流体中，当时刻为t 时，在时间 t ~ t dt 之间，流出的流体质点（示踪物）

的质量为 dM ，这时的分布

dM E t Mdt

dM

课 题 知识梳理 理论 依据 ： 实 质量 质 守恒 定律 微 观 化学反应与质量守恒 内容：参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。 宏 化学反应前后各物质的质量总和不变 观 化学反应前后元素的种类不变 原子种类不变 原子的数目不变 原子的质量不变 概念：用化学式来表示化学反应的式子 提表示反应物和生成物必须按质的方法读 供表示各物质间的质量比必须按量的方法读 的表示反应条件 信表示参加反应各微粒的相对数量 化 学 方 程 式 息 表示反应前后质量守恒 书写原则 以客观事实为基础 遵守质量守恒定律 书写：左边反应物，右边生成物 写配：使两边各元素的原子个数相等 步注：注明生成物的状态和反应条件（“↑”或“↓”） 骤 等：将短线改为等号 表示化学反应 设：设求知数 应 用 根据化学方程式 进行计算 （解题步骤） 写：写化学方程式 关：相关物质的相对分子质量、已知量、求知量 列：列比例 解：解答 答：简明答案 重难点突破 一、参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和 1、注意是“化学变化” 注意：质量守恒定律

第三章 酶化学 解释题 1. 全酶 14. 酶的专一性 2. 酶的辅助因子 15. 酶的活性中心 3. 辅酶和辅基 16. 多酶体系 4. 酶活力

17. 调节酶 5. 酶的活力单位 (U) 18. 别构效应 6. 酶的比活力 19. 别构酶

7. 酶的转换数 Kcat 20. 同促效应与异促效应 8. 米氏常数 Km 21. 共价调节酶 9. 激活剂 22. 酶原激活 10. 抑制剂

23. 寡聚酶 11. 不可逆抑制作用与可逆抑制作用 24. 同工酶 12. 竞争性抑制作用 25. 诱导酶

13. 非竞争性抑制作用 填空题

1. 测定酶活力的主要原则是在特定的_____、 _____条件下，测定酶促反应 _____速度。 2 ．使酶具有高催化效应的因素是_____ 、_____ 、_____ 、_____ 和 _____。 3. 全酶由 _____和 _____组成。

4. 酶对 的 性称为酶的专一性，一般可分为_____ 、 _____和 _____。

5.L- 精氨酸酶只作用于 L- 精氨酸，而对 D 一精氨酸无作用，因为此酶具有_____ 专一性。

6 ．对于某些调节酶来

第三章 水环境化学

1、 请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中[H2CO3*]、[HCO3-]和[CO32-]的表达式，并讨论

这两个体系之间的区别。

的总和,是常数。解: 假设CT为各种碳酸化合态浓度*?2?C T?[H2CO3]?[HCO3]?[CO3] ?HCO???CO2???HCO??????233??? ???3????????C021CTCTT

* 以[H2CO3]为变量表示CT，[HCO3?]，[CO32?]的表示式 含有KK和[H?]12

??[H?]2[CO32?] K?[H][HCO3]K1?K2?1[HCO*][H2CO3*] 23 KK1?K22?[HCO3?]?1[HCO*][CO]?[H2CO3*]233 [H?][H?]2 2??把[HCO*],[HCO],[COCT,?0，?1，?2得到:2333]代入 ?2?[H]K[H][H]?1?12K1K1K2?1 ??(1??)??(1??)12??0?(1????2)K1[H]K1K2K2[H][H]

开放体系，考虑到CO2在气液相之间的平衡，[H2CO3*] 不变 根据亨利定律： [CO2(aq)] = KH Pco2 lg[H2

第三章 立体的投影 3-1 立体的投影及表面取点和线1. 画出立体的第三投影并补全点和线的其他两投 影 答案

a′ b′ c′

a" b" c"

a b14页

c

第三章 立体的投影 3-1 立体的投影及表面取点和线2. 画出立体的第三投影并补全点和线的其他两投影

b′ a′

b" c′

(c")a"

a b 14页

c

第三章 立体的投影 3-1 立体的投影及表面取点和线3. 画出立体的第三投影并补全点和线的其他两投影(a′)(a″ ) b′ c′ (b″ )

答案

(c″ )

ac b

14页

第三章 立体的投影 3-1 立体的投影及表面取点和线4.

画出立体的第三投影并补全点和线的其他两投影

答案

c′ a′ b′

(c〞)a〞 b〞

c(b)

14页

a

第三章 立体的投影 3-1 立体的投影及表面取点和线5. 画出立体的第三投影并补全点和线的其他两投影a' e' d' b' b" a" e" d"

答案

找特殊点B、D、A 找一般点E 连线

c'

c"

a

b(c)

14页

d

e

第三章 立体的投影 3-1 立体的投影及表面取点和线6. 画出立体的第三投影并补全点和线的其他两投影 答案

a'

第三章 金属凝固热力学与动力学

1． 试述等压时物质自由能G随温度上升而下降以及液相自由能GL随温度上升而下降的斜率大于固相GS的斜率的理由。并结合图3-1及式（3-6）说明过冷度ΔT是影响凝固相变驱动力ΔG的决定因素。

答：(1)等压时物质自由能G随温度上升而下降的理由如下：

由麦克斯韦尔关系式：

dG??SdT?VdP （1）

??F???F??y)??dy ?dx??????x?y??y?x??G???G??dT???dP （2）

??T?P??P?T??G????V ?P??T并根据数学上的全微分关系：dF(x,得： dG????G????S,比较（1）式和（2）式得： ??T??P等压时dP =0 ，此时 dG??SdT????G??dT （3） ??T?P由于熵恒为正值，故物质自由能G随温度上升而下降。

(2)液相自由能GL随温度上升而下降的斜率大于固相GS的斜率的理由如下： 因为液态熵大于固态熵，即： SL ＞ SS 所以：