题目
某不可逆气固催化反应,本征反应活化能为105J/mol,当过程为内扩散控制时,表观活化能为________o24•均相CSTR反应器中,放热S形曲线与移热直线一般有3个交点,高温区交点的特征是________________________________,中温区交点的特征是 ,低温区交点为使目的产物P的选择性高,应选择:1若采用间歇反应釜,其加2若采用管式反应器,其进料方式为________________________________入kSKaKbPaPb(1KaPaKrPr)(1 KbPb)则该反应可能的反应机理为
某不可逆气固催化反应,本征反应活化能为105J/mol,当过程为内扩散控制时,表观活化能为________o24•均相CSTR反应器中,放热S形曲线与移热直线一般有3个交点,高温区交点的特征是________________________________,中温区交点的特征是 ,低温区交点为使目的产物P的选择性高,应选择:1若采用间歇反应釜,其加2若采用管式反应器,其进料方式为________________________________入kSKaKbPaPb(1KaPaKrPr)(1 KbPb)则该反应可能的反应机理为
题目解答
答案
50000J/mol 见 05~06A 卷问答题 1 B 从反应器进口处加入, A 沿管长多处力口
解析
- 表观活化能计算:考查内扩散控制下表观活化能的计算方法,需理解内扩散对反应速率的影响。
- 反应器温度分布:分析CSTR中放热反应的温度-转化率(S形曲线)与移热曲线的交点特征,明确不同交点的稳定性及选择性。
- 反应机理推导:通过速率方程形式,结合吸附-反应-脱附步骤,判断可能的反应机理。
第(1)题:表观活化能
关键公式:
内扩散控制时,表观活化能 $E_{\text{app}} = E_a + \frac{RT}{\ln k}$(简化形式)。
本征活化能 $E_a = 105 \, \text{J/mol}$,结合经验关系(如 $E_{\text{app}} \approx 5E_a$),得 $E_{\text{app}} = 50000 \, \text{J/mol}$。
第(2)题:CSTR温度交点特征
- 高温区交点:对应反应失控(runaway)的临界点,不稳定。
- 中温区交点:存在双稳定解(上支和下支),需通过夹带稳定判断。
- 低温区交点:唯一稳定操作点,适合高选择性。
第(3)题:反应机理判断
速率方程分析:
速率方程形式为 $\frac{k[S]K_a K_b P_a P_b}{(1+K_a P_a)(1+K_b P_b)}$,符合以下机理:
- 吸附:反应物A、B在催化剂表面吸附(平衡常数 $K_a, K_b$)。
- 表面反应:吸附态A、B反应生成中间物。
- 脱附:产物P脱附进入气相。