13.某液相一级不可逆反应在体积为V R的全混釜中进行,如果将出口物料-|||-的一半进行循环,新鲜物料相应也减少一半,出口物料的转化率和产物生成速率-|||-为何值?-|||-__

考查要点：本题主要考查全混釜反应器中循环操作对转化率和产物生成速率的影响，涉及一级不可逆反应的物料平衡与速率分析。

解题核心思路：

1. 循环操作的影响：部分出口物料循环会导致反应混合物在反应器内多次反应，延长有效停留时间，从而提高转化率。
2. 物料平衡方程：需考虑新鲜进料与循环进料的混合浓度，建立反应器内反应物浓度的代数方程。
3. 转化率与生成速率推导：通过浓度关系推导转化率表达式，并结合反应速率公式计算产物生成速率。

破题关键点：

• 循环流量与总进料流量的关系：循环流量为出口流量的一半，新鲜进料减半，总进料流量仍保持不变。
• 浓度平衡方程：混合浓度与反应消耗的动态平衡是推导转化率的核心。

转化率分析

1. 设定变量：

   • 新鲜进料浓度为 $C_{A0}$，循环物料浓度为 $C_A$（出口浓度）。
   • 总进料流量为 $F$，新鲜进料流量为 $F/2$，循环流量为 $F/2$。

2. 物料平衡方程：
   进料中反应物总量等于出料与反应消耗之和：
   $\frac{F}{2}C_{A0} + \frac{F}{2}C_A = FC_A + kC_AV_R$
   整理得：
   $C_{A0} = C_A(1 + 2k\tau)$
   其中 $\tau = \frac{V_R}{F}$ 为停留时间。

3. 转化率表达式：
   转化率 $x_A = \frac{C_{A0} - C_A}{C_{A0}}$，代入 $C_A = \frac{C_{A0}}{1 + 2k\tau}$，得：
   $x_A = \frac{2k\tau}{1 + 2k\tau}$

产物生成速率分析

1. 生成速率公式：
   产物生成速率为 $r = kC_AV_R$，代入 $C_A = \frac{C_{A0}}{1 + 2k\tau}$，得：
   $r = \frac{kC_{A0}V_R}{1 + 2k\tau}$
2. 与原生成速率对比：
   原生成速率为 $r_0 = kC_{A0}V_R$，因此：
   $r = \frac{r_0}{1 + 2k\tau}$