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《化学反应工程》第二版习题
第三章习题
1． 有一有效容积VR=1m，送入液体的流量为1.8mhr的反应器，现用脉冲
示踪法测得其出口液体中示踪剂质量浓度变化关系为： t/min 0 10 20 30 40 50 60
-3
c/kg·m 0 3 6 5 4 3 2 求其停留时间分布规律，即F(t)，E(t)，t，?t2
2． 对某一反应器用阶跃法测得出口处不同时间的示踪剂质量浓度变化关系
为：
t/min c/kg·m-3
0
0
2 4 6 0.05 0.11 0.2
8 10 12 14 16 0.31 0.43 0.48 0.50 0.50
233-1
70 1 80 0 求其停留时间分布规律，即F(t)，E(t)，t，?t
3． 请将习题一中停留时间分布规律用对比时间θ作变量，求F(θ)，E(θ)，?，
?θ。
2
4． 应用习题一的反应器，进行A+B→D反应，已知cA0=cB0=20mol·m-3，动力
学方程为?rA=0.005cAcB mol·m-3min-1，请用凝集流模型计算反应器出口物
料中A组分的转化率，并求cA，cB，cD值。
本题若用PFR及CSTR模型计算时，物料出口中A组分的转化率是多少?
5． 在习题一的反应器中进行A→D反应，已知cA0=25mol·m-3，动力学方程为
?rA=0.05cA mol·m-3min-1，请分别用：
(1)凝集流模型； (2)多级混合槽模型； (3)平推流模型； (4)全混流模型。
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《化学反应工程》第二版习题
计算出口物料中A组分的转化率。
6． 用习题5的条件，采用轴向扩散模型，计算其Pe值与出口物料中A组分
的转化率。
7． 设E(θ)、F(θ)分别为某流动反应器的停留时间分布密度函数和停留时间分
布函数，θ为对比时间。
(1) 若反应器为PFR，试求：
(a) F(1)，(b) E(1)，(c) F(0.8)，(d) E(0.8)，(e) E(1.2) (2) 若反应器为CSTR，试求：
(a) F(1)，(b) E(1)，(c) F(0.8)，(d) E(0.8)，(e) E(1.2) (3) 若反应器为一非理想流动反应器，试求 (a)F(∞)，(b) F(0)，(c) E(∞)，(d)
??0F???d?，(e)
??0?E???d?
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8． 液体以1mhr的流量通过1m的反应器。定常态时用惰性示踪物以恒定流
量2×10-4mol·hr-1送入反应器（可以忽略示踪物流对流动的影响）。若反应
器分别为PFR或CSTR，求示踪物料加入后1.2hr时，反应器出口物流中示踪物的浓度为多少？
9． 请推导层流流动系统的物料停留时间分布密度函数和停留时间分布函数。
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第四章习题
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：
)K(1) r? 2(1?KApA?KBpB?KCpC)k(pApB?pC(2) r?kKAKBpApB(1?KApA)(1?KBpB?KCpC)
(3) r?kKApApB1?KApA?KBpBkKBpApB1?KBpB?KCpC
(4) r?
试说明各式所代表的反应机理和控制步骤。
2、 在510℃进行异丙苯的催化分解反应：
C6H5CH(CH(A)3)2?C6H6?C3H6(R)(S)
测得总压p与初速度r0的关系如下：
?1?14.3 6.5 r0/mol?hrgcat
7.1 7.5 8.1
p/kPa 99.3 265.5 432.7 701.2 1437
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。
3、 丁烯在某催化剂上制丁二烯的总反应为：
C4H8???C4H6?H2(A)(R)(S)k
若反应按下列步骤进行：
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??a???b??c??1???A?σAσ???k2k?1??2? ?3?Aσ???Rσ?S???k4k3Rσ???R?σ???k6k5（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。
4、 在氧化钽催化剂上进行乙醇氧化反应：
C2H5OH?A12O2?CH3CHO?H2OBRS
其反应机理为：
1???C2H5OH?2σ1CHOσ1?Hσ1???25a k2kA1kAσ1Hσ13???O2?σ2Oσ2???b 2 k4BBσ2kc
5C2H5Oσ1?Oσ2???CH3CHO?OHσ2?σ1（控制步骤）
Aσ1B?26ROH?2kd Hσ1?OHσ2???H2O?σ2?σ1
证明：下述速率表达式：
r?k?1?KBpB1?2KApA??pApB?
5、 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 11