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
对于液相反应A+B→P,当反应为二级反应时,反应速率方程为:$(-r_A) = kC_A(1-x_A)(1-x_B)$,其中$C_A$和$C_B$分别是反应物A和B的初始浓度,$x_A$和$x_B$是反应物A和B的转化率,$k$是反应速率常数。
步骤 2:计算当$C_{B0}/C_{A0}=1$时的反应时间
当$C_{B0}/C_{A0}=1$时,$C_{B0}=C_{A0}$,因此$(-r_A) = kC_{A0}^2(1-x_A)^2$。根据间歇反应器的基本方程$t = \frac{C_{A0}}{(-r_A)}$,可以得到$t = \frac{C_{A0}}{kC_{A0}^2(1-x_A)^2} = \frac{1}{kC_{A0}(1-x_A)^2}$。将$k=61.5\times10^{-2}L/(mol\cdot h)$和$C_{A0}=0.307mol/L$代入,分别计算$x_A=0.5$,$x_A=0.9$,$x_A=0.99$时的$t$值。
步骤 3:计算当$C_{B0}/C_{A0}=5$时的反应时间
当$C_{B0}/C_{A0}=5$时,$C_{B0}=5C_{A0}$,因此$(-r_A) = kC_{A0}(1-x_A)(5-x_A)$。根据间歇反应器的基本方程$t = \frac{C_{A0}}{(-r_A)}$,可以得到$t = \frac{C_{A0}}{kC_{A0}(1-x_A)(5-x_A)} = \frac{1}{k(1-x_A)(5-x_A)}$。将$k=61.5\times10^{-2}L/(mol\cdot h)$和$C_{A0}=0.307mol/L$代入,分别计算$x_A=0.5$,$x_A=0.9$,$x_A=0.99$时的$t$值。
步骤 4:讨论计算结果
比较两种情况下不同转化率时的反应时间,可以发现当$C_{B0}/C_{A0}=5$时,反应时间明显缩短,说明增加反应物B的浓度可以显著提高反应速率,缩短反应时间。
对于液相反应A+B→P,当反应为二级反应时,反应速率方程为:$(-r_A) = kC_A(1-x_A)(1-x_B)$,其中$C_A$和$C_B$分别是反应物A和B的初始浓度,$x_A$和$x_B$是反应物A和B的转化率,$k$是反应速率常数。
步骤 2:计算当$C_{B0}/C_{A0}=1$时的反应时间
当$C_{B0}/C_{A0}=1$时,$C_{B0}=C_{A0}$,因此$(-r_A) = kC_{A0}^2(1-x_A)^2$。根据间歇反应器的基本方程$t = \frac{C_{A0}}{(-r_A)}$,可以得到$t = \frac{C_{A0}}{kC_{A0}^2(1-x_A)^2} = \frac{1}{kC_{A0}(1-x_A)^2}$。将$k=61.5\times10^{-2}L/(mol\cdot h)$和$C_{A0}=0.307mol/L$代入,分别计算$x_A=0.5$,$x_A=0.9$,$x_A=0.99$时的$t$值。
步骤 3:计算当$C_{B0}/C_{A0}=5$时的反应时间
当$C_{B0}/C_{A0}=5$时,$C_{B0}=5C_{A0}$,因此$(-r_A) = kC_{A0}(1-x_A)(5-x_A)$。根据间歇反应器的基本方程$t = \frac{C_{A0}}{(-r_A)}$,可以得到$t = \frac{C_{A0}}{kC_{A0}(1-x_A)(5-x_A)} = \frac{1}{k(1-x_A)(5-x_A)}$。将$k=61.5\times10^{-2}L/(mol\cdot h)$和$C_{A0}=0.307mol/L$代入,分别计算$x_A=0.5$,$x_A=0.9$,$x_A=0.99$时的$t$值。
步骤 4:讨论计算结果
比较两种情况下不同转化率时的反应时间,可以发现当$C_{B0}/C_{A0}=5$时,反应时间明显缩短,说明增加反应物B的浓度可以显著提高反应速率,缩短反应时间。