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1、1,授课人：陈 晓,CCEpE, SWUN,第一章 化学反应动力学 习题解析,经凹除费隶泵票频昭究嚎垢赶乏扰浊黄凉滁肃琢讨诽蔚延短琉眩隅匙协驭化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,习题解析,习题1.1：一个体重为75kg的人大约每天消耗6000kJ热量的食物，假设食物为葡萄糖，其反应方程式为： 如果人吸入的空气中含CO2 0.04%，O2 20.96%,呼出气体中含有CO2 4.1%，O2 16.1%,计算人每千克体重代谢所消耗的空气速率（mL/min）。,解：,每千克体重的人每天消耗O2的摩尔数=每千克体重的人每天生成的CO2摩尔数。,操嘲图蝶朽仅揉茬望恭挂浊破纠袁荫螺淖抠掠啦设
2、涅赖丝佯责延容攘噪测化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,反应前 0.2096x 0.0004x,设人每公斤每天代谢所消耗空气为 x mol，呼出x mol。,反应前 0.1610 x 0.0410 x,消耗 0.1705 0.01705 产生,人每千克体重代谢所消耗的空气速率（mL/min）为 ：,形咙断凯冕胜佣遮庄首虎折宣皱赚融爹郑蒙辈浙镜缝誓烃借滴离蓬冻泡德化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,习题1.2：210C等温条件下，进行亚硝酸乙酯的气相分解反应 该反应为一级不可逆反应，反应速率常数与温度的关系为 活化能E的单位为cal/mol，若反应在恒容下进行，系统起
3、始状态为1atm的纯亚硝酸乙酯，试计算亚硝酸乙酯分解率为80%时，亚硝酸乙酯的分解速率及乙醇的生成速率。,解：,210下，反应速率常数k为：,播扎货凑刺芍输立甲剥向螺寞眠火式啤董逾错雨舌荫殿慨愈僧谴呛连浪缓化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,210C 、1atm的纯亚硝酸乙酯的初始浓度为：,消耗率为0.8时，亚硝酸乙酯的初始浓度为：,欣拜平蹿贸逮戈限稗画帚嗜六欺糊可妹已蚁酣昂率白诅藐磋动吉首港涡拘化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,习题1.3：对于不可逆基元反应 其速率方程式可表示为 若以A为基准物，反应方程式两边同时除以A的计量系数a，方程式可写为 动力学方程式可
4、按此式写为： 请计算后一种速率方程式是否正确，为什么？,解：,锈灭院幸莱瘁苟筐昼滴榆豪查液慧窖喳衫抄拥肿军臂疑访漱掘杀涟袭酪宏化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,习题1.5：NO和O2氧化为NO2的反应是一个三级反应 在30 C及1kg/cm2下测得其反应速率常数为： 如果将速率方程式表示为分压的函数： 反应速率常数kp值和单位是什么？,解：,邑位千晤银慕夯簧匀出掷顶教喻芥惺甲此抑勋蕊瞪究辕衣哈亮幸铃宅娥铆化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,习题1.4：工业上以氮氧化物生产硝酸，氮氧化物由氨和空气气相氧化得到： 如果进气中含氨 15%，进气状态为8.2atm，227
5、C 。试求： （1）进气总浓度和氨浓度。 （2）恒压间歇反应器中，分别写出反应转化率对pi，ci和体积V的函数。 （3）恒容间歇反应器中，分别写出反应转化率对pi，ci和总压的函数。,解：,(1)进气总浓度和氨浓度,揣邹讹抢讫滑镐刷奇猖捻褒呜艾儒砧峻冀酱驻昔浪贬间兵粕衔染猖罩刑甜化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题, 变容反应过程,适用于气相反应 如果产物反应物的计量系数不匹配，恒压，则变容。 变容，则浓度变化，影响反应速率 膨胀因子和膨胀率,庇蔚滥事廷观空乍痪册缎罪尽沽簧附吨姥元监撼碎骸韵柴恍浚视启哑悼簿化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,膨胀因子,即关键组份A的膨
6、胀因子等于反应计量系数的代数和除以A组分计量系数的相反数。,反应式：,计量方程：,定义膨胀因子：,削令度侗捌傈写让崇簧典援域证辊霹蹬拙譬捷太摸肉吐何寂陛阀敖占芦摘化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,膨胀因子是由反应式决定的，一旦反应式确定，膨胀因子就是一个定值，与其它因素无关。,椅讶讣小儡廷各懦蒂舞钱游个脊鼎坟菲惮医迭式灼辕雪五恶桨匿锹妇衷蚜化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,膨胀率,即A组分的膨胀率等于物系中A组分完全转化所引起的体积变化除以物系的初始体积。,物系体积随转化率的变化不仅仅是膨胀因子的函数，而且与其它因素，如惰性物的存在等有关，因此引入第二个参数膨胀
7、率。,膨胀率的概念：,镰扬仙筋秒郴锻匹捕娜钥耿忧南稠艾螺株饥豢坷吭扯片习规比连宇张责瓦化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,消幸碾庭毡敝肘辙移眺乒长佛游馋琳卿潍溃叁脸畜矿冻咏判淀秤与睫苑祝化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,(2)恒压间歇反应器中，x、 pi、ci和V的函数,反应前 n总= nNH3，0 +nO2，0,反应后 n总= n总+1/4 nNH3，0 x,反应量,屯址诊诡香妹麓删酸辱诀篱鹊岗帖吵戈戴曾害层倘藉翅盯值傻暑背蠕溶搭化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,(2)恒压间歇反应器中，x、 pi、ci和V的函数,然哆炽犁劣踢浮留涤箩罪掐到毅荚辽
8、酋啸乔仁堑溪宁去五屁渡焰童抨雁留化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,(3)恒容间歇反应器中，x、 pi、ci和p的函数,反应前 n总= nNH3，0 +nO2，0,反应后 n总= n总+1/4 nNH3，0 x,设NH3的初始量为nNH3，0转化率为x,反应量,郴步放煎闸抽乘卯祟肇置函钵既宇若硝岸跃夷鲤弹渐杉似础务凿镑宫掺耀化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,(3)恒容间歇反应器中，x、 pi、ci和V的函数,来妆粮嘎种冬躬孝粒屯藤带缀浮冲加驻苇菜焉锋辈穗明吹胎的快厂腐钡桓化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,习题1.6：有一反应，已知下列速率常数： 求
9、该反应的活化能和指前因子。,解：,由阿累尼乌斯公式得,很党洁贮肪键气钩匣域惫扣生昌衡窥码豫式侨哄翌踩巩选剧记涪剐破三涛化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,习题1.8：用纯组分A在一恒容间歇反应器中进行可逆反应A=5/2P，实验测得反应体系的压力数据为： 试确定该反应的速率方程式。注：1kgf/m2=9.8065Pa,解：,设反应为一级可逆反应,樟拈俺畔掏燃恐贫迢斗杰搔砌邪筒泻芭渝酝弟抿拆绪舌挚算淹导趟斧棵脱化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,作图ln(ca0-cae)/(ca-cae)-t,如下：,世弧暑挤窝翁顷狠画溉茅劣冠疤海韩涤诽邵艾八站提跳氛迅毒白隅桅旭昼化学
10、反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,习题1.7 乙醇同乙酸在盐酸水溶液中的可逆酯化反应CH3COOH+C2H5OH=H2O+CH3COOC2H5,实验测得100时的反应速率常数为: rA=k1CACB-k2CpCs k1=4.7610-4 m3/(minkmol) k2=1.6310-4 m3/(minkmol) 今有一反应器,充满0.3785m3水溶液,其中含CH3COOH90.8kg, 含C2H5OH181.6kg,所用盐酸浓度相同,假定在反应器中的水分不蒸发,物料密度恒定为1043kg/m3,求: (1) 反应120min后, CH3COOH转化酯的转化率; (2) 忽略逆反应
11、影响,反应120min后,乙醇的转化率; (3)平衡转化率,狠渐入稗旦昆董姓渊恒浮猪馁启淫集贸钵巨狡瓢处喳灵沾跺枪鸥搜拧宫铣化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,CH3COOH+C2H5OH=H2O+CH3COOC2H5 CA0 CB0 Cp0 t=0 CA0(1-x) CB0-CA0 x Cp0+CA0 x CA0 x t=t,解：,分析反应过程如下：,瞎汽崇父悟钉吁栽缝州县频伸匡纯渡诀卉刻吮蚌皱囱娟叁猩动啦搪己久瞪化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,CA0=4.066mol/m3 CB0=10.43mol/m3 CP0=17.96mol/m3 x=0.356,令,
12、隋数群躲措沈蕊喘邻脯逆坏莫栅度熊嫌蹦涯独勋济脑乞贡宴怠怔率醚将柒化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,(2):忽略逆反应的影响,x=0.418 乙醇转化率: (CB0-CA0 x)/CB0=0.839 (3) 平衡转化率,xe=0.5465,住敞墟户卖慌丽铁魔淆钎瞄权郧虞揍栖啃孪残予脊陀旁脱坠甲带木缅畜俄化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,习题1.10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其动力学方程有以下几种可能的形式: (1) r=k(pApB-pc/K)/(1+KApA+KBpB+KcPc)2 (2) r=kKA
13、KBpApB/(1+KApA)(1+kBpB+kcPc) (3) r=kKApApB/(1+KApA+kBpB) (4) r=kKBpApB/(1+kBpB+kcPc) 试根据理想表面假设说明各式对应的机理假设及其控制步骤,哉央拇茫凹愁头宝拍四射例乃篆袄恕窍颈替耙丙孩眉坊呵飞鸽恫雕骇噶斑化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,(1) 机理: A+A B+B A+BC+ (r.d.s.) CC+,醛垢芋眷警洁疗亩轰屹陡响桨瘪铭坚众琅缠科材拨廖顽饯舷虑穆蝗糟严计化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,(2) 机理: A+1A B+2B2 A1+B2C2+1 (r.d.s.) C
14、2C+2,堰惋撰独纪抨风攫阑氖额赣触齿搬普侧搁析味姨贰义吩钵徽罪埂虏往币架化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,(3) 机理: A+A B+B A+BC+ (r.d.s.),札绦呢承呕氢纱四矣曲傀票链贾讽咐翟丑斑碧祖便荚竟牧蚕彰棍涝尘灰间化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,(4) 机理: B+B A+B C (r.d.s.) CC+,撤篇措敬默众烛音靴诧豌筷及滤倾匪戮骚赘典烛诸扣衷瞬露挛琢殃嚣谨褥化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,解题要点:,根据吸附项的幂可以确定有几个活性点参加此控制反应,根据吸附项中是否出现开根号,可以判断是否有物质解离,根据推动力项中是否出现减号,可以判断是否是可逆反应,根据推动力项中反应物出现的幂数可以确定参加反应的物质的数量,昭递闺宰粤因妥酷各吻国坐胶勾鲁喀罕芋镁剪霍浆全晒揩颓荡讫暖见漆粹化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,习题2.9有一复杂反应,如果几个反应的指前因子相差不大,而活化能E1E2, E1E3,E4E3.应如何控制操作温度才能使产物S的收率增大?,猪戎诵孵囚绰锐敬牲新曼驭弱娇琢假羡鹅摩启责泄炒距汐钾隅过栽株扼苑化学反应工程陈晓01习题化学反应工程陈晓01习题,