题目
在间歇反应器中进行液相反应A+B→P,CA0.lt;/sub>=0.307mol/L,测得二级反应速率常数k=61.5×10-2L/(mol·h),计算当CB0/CAO=1和5时,转化率分别为0.5,0.9,0.99所需要的反应时间,并对计算结果加以讨论。
在间歇反应器中进行液相反应A+B→P,CA
0.lt;/sub>=0.307mol/L,测得二级反应速率常数k=6
1.5×10-2L/(mol·h),计算当CB0/CAO=1和5时,转化率分别为0.5,0.9,0.99所需要的反应时间,并对计算结果加以讨论。
0.lt;/sub>=0.307mol/L,测得二级反应速率常数k=6
1.5×10-2L/(mol·h),计算当CB0/CAO=1和5时,转化率分别为0.5,0.9,0.99所需要的反应时间,并对计算结果加以讨论。
题目解答
答案

解析
步骤 1:确定反应速率方程
对于反应A+B→P,当反应物A和B的初始浓度分别为C_A0和C_B0时,反应速率方程为:
$$
(-r_A) = kC_A^2(1-x_A)(1-x_B)
$$
其中,$x_A$和$x_B$分别为A和B的转化率,$k$为反应速率常数。
步骤 2:计算当CB0/C_AO=1时的反应时间
当CB0/C_AO=1时,$x_B = x_A$,反应速率方程简化为:
$$
(-r_A) = kC_A^2(1-x_A)^2
$$
根据间歇反应器的基本方程:
$$
t = \frac{C_{A0}}{(-r_A)} = \frac{C_{A0}}{kC_{A0}^2(1-x_A)^2} = \frac{1}{kC_{A0}(1-x_A)^2}
$$
代入给定的数值,计算不同转化率下的反应时间。
步骤 3:计算当CB0/C_AO=5时的反应时间
当CB0/C_AO=5时,$x_B = \frac{x_A}{5}$,反应速率方程简化为:
$$
(-r_A) = kC_A^2(1-x_A)(1-\frac{x_A}{5})
$$
根据间歇反应器的基本方程:
$$
t = \frac{C_{A0}}{(-r_A)} = \frac{C_{A0}}{kC_{A0}^2(1-x_A)(1-\frac{x_A}{5})} = \frac{1}{kC_{A0}(1-x_A)(1-\frac{x_A}{5})}
$$
代入给定的数值,计算不同转化率下的反应时间。
步骤 4:讨论计算结果
比较不同转化率和不同初始浓度比下的反应时间,分析反应时间随转化率和初始浓度比的变化趋势。
对于反应A+B→P,当反应物A和B的初始浓度分别为C_A0和C_B0时,反应速率方程为:
$$
(-r_A) = kC_A^2(1-x_A)(1-x_B)
$$
其中,$x_A$和$x_B$分别为A和B的转化率,$k$为反应速率常数。
步骤 2:计算当CB0/C_AO=1时的反应时间
当CB0/C_AO=1时,$x_B = x_A$,反应速率方程简化为:
$$
(-r_A) = kC_A^2(1-x_A)^2
$$
根据间歇反应器的基本方程:
$$
t = \frac{C_{A0}}{(-r_A)} = \frac{C_{A0}}{kC_{A0}^2(1-x_A)^2} = \frac{1}{kC_{A0}(1-x_A)^2}
$$
代入给定的数值,计算不同转化率下的反应时间。
步骤 3:计算当CB0/C_AO=5时的反应时间
当CB0/C_AO=5时,$x_B = \frac{x_A}{5}$,反应速率方程简化为:
$$
(-r_A) = kC_A^2(1-x_A)(1-\frac{x_A}{5})
$$
根据间歇反应器的基本方程:
$$
t = \frac{C_{A0}}{(-r_A)} = \frac{C_{A0}}{kC_{A0}^2(1-x_A)(1-\frac{x_A}{5})} = \frac{1}{kC_{A0}(1-x_A)(1-\frac{x_A}{5})}
$$
代入给定的数值,计算不同转化率下的反应时间。
步骤 4:讨论计算结果
比较不同转化率和不同初始浓度比下的反应时间,分析反应时间随转化率和初始浓度比的变化趋势。