一气相热分解反应A→P＋Q的反应速率方程为r（mol&middot...

问答题 一气相热分解反应A→P＋Q的反应速率方程为
r（mol·m^－3·min^－1）=kp_A
该反应在内径为0.0127m，长3.0m的管式反应器内进行。反应物料流量（标准状态，273K，101.3KPa）为1.50×10^-4m³/min。在反应过程中温度恒定，压力保持10.13KPa，在反应温度下的反应速率常数为0.465mol/（KPa·m³·min），反应物料只含有A，不含其他组分，试求反应器出口处的A的转化率。

参考答案：

由于反应器的长径比很大，可以认为是平推流反应器。
根据一级恒温恒压反应的设计方程可得

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1.问答题某等温平推流反应器中，发生二级液相反应2A→2R，回流比γ=1，现有转化率x_A=2/3。试求停止回流时反应物A转化率。

参考答案：

2.问答题 研究表明，在215℃下，均相气体反应A→3R的速率方程为：
-r_A（mol˙L^-1˙s^-1）=10^-2c_A
在215℃、5.065×10⁵Pa条件下，等温平推流反应器进料气中反应物A和惰性气体各占50％（c_A0=0.0625mol/L），要使转化率x_A达到80％，试求所需的空间时间。

参考答案：

3.问答题 三个等体积CSTR反应器串连，进行二级液相反应，速率常数为0.0070L/（mg˙h）。进料浓度为150mg/L，流量为380L/min。
（1）试在坐标纸上以-r_A对C_A作反应曲线图，其中C_A和-r_A分别为横纵坐标；
（2）设总转化率x_A为80％，试用（1）中曲线图求单个反应器容积、平均空间时间，并求出每个反应器混和液浓度C_A和转化率x_A。

参考答案：

4.问答题在同一温度下，两CSTR反应器均稳定发生一级液相反应，其中一个反应器容积是另一个2倍。进料按一定比例分配到两反应器中，使总转化率达到最大值0.7。假定总进料流量保持不变而小反应器因维修停止进料，试求此时大反应器的转化率。

参考答案：

如图（a），当流量分配正比于反应器体积时，两个反应器停留时间相同，出口浓度相同，此时总转化率最大。

5.问答题在等温间歇反应器中发生二级液相反应A→B，反应速率常数为0.05L/（mol˙min），反应物初始浓度C_A0为2mol/L。每批物料的操作时间除反应时间t_R还包括辅助时间t_D，假定t_D＝20min。试求每次操作的t_R，使得单位操作时间的B产量最大。

参考答案：

6.问答题 某反应器可将污染物A转化成无害的物质C，该反应可视为一级反应，速率常数k为1.0h^-1，设计转化率x_A为99％。由于该反应器相对较细长，设计人员假定其为平推流反应，来计算反应器参数。但是，反应器的搅拌装置动力较强，实际的混和已满足完全混和流反应器要求。已知物料流量为304.8m³/h，密度为1.00kg/L；反应条件稳定且所有的反应均发生在反应器中。
（1）按照PFR来设计，反应器体积为多少，得到的实际转化率为多少？
（2）按照CSTR来设计，反应器体积又为多少？

参考答案：

7.问答题在两级串连CSTR反应器中进行一级不可逆液相反应A→B，反应速率-r_A＝kc_A，k为定值，且进料流量q_V，浓度c_A一定，总转化率x_A为84％，试证明当两反应器的有效体积相等时，总体积最小。

参考答案：

8.问答题 在CSTR反应器中，A被转化成C，反应速率方程为
-r_A（mol˙L^-1˙s^-1）=0.15c_A
（1）假定流量为100L/s，A的初始浓度c_A0为0.10mol/L，转化率x_A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：-r_A=0.15mol/（L˙s），试问这对反应的设计有何影响？

参考答案：

9.问答题 液相反应A＋2B→P的反应速率方程为
-r_A（mol˙m^-3˙h^-1）=kc_AC_B
在50℃时的反应速率常数为，现将组成为c_A0＝0.50mol/m³，c_B0＝0.90mol/m³，c_P0=0，温度为50℃的反应原料，以5.0m³/h的流量送入一平推流反应器，使反应在50℃恒温条件下进行：试计算A的转化率为80％时所需的反应器有效体积。

参考答案：

10.问答题 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。
A+B→P，r_p（kmol˙m^-3˙h^-1=2c_A
2A→Q，r_Q（kmol˙m^-3˙h^-1）=0.5c₂²

参考答案：