《化学反应工程》课程教学资源（作业习题）第1章 练习题

/1例 1进入SO,氧化器的气体组成（摩尔分数）为：1SO2: 3.07%; SO3: 1 4.6%;102: 8.44%; N2: 1 83.89%离开反应器的气体中S0,的含量为1.5%，111拉试计算SO,的转化率11?良111111111

1 进入SO2氧化器的气体组成（摩尔分数）为： SO2: 3.07%; SO3: 4.6%; O2: 8.44%; N2: 83.89% 离开反应器的气体中SO2的含量为1.5%， 试计算SO2的转化率。 例 1

X解假设S0,的转化率为x，以100摩尔的原料气为计算基准，则进入SO,氧化器的气体为（mo1）：S02:3.07，S03:4.6，02:8.44，Nz：83.891111+SO21/2 02SO3N2+111113.078.444.683.89进入反应器的气体8.44-3.07x/283.89离开反应器的气体3.07(1-x)4.6+ 3.07x离开反应器的气体总量3.07(1-x）+8.44-3.07x/2+4.6+3.07x+83.89=95.4-1.535x常根据已知条件：离开反应器的气体中SO，的含量为1.5%11113.07(1 - x)-1.5%=11195.4-1.535x11111[I11x=53.79%解得SO2的转化率11111111/2111111I1

2 假设SO2的转化率为x,以100摩尔的原料气为计算基准，则进入SO2氧化 器的气体为（mol）： SO2:3.07，SO3:4.6，O2:8.44，N2: 83.89 解 根据已知条件：离开反应器的气体中SO2的含量为1.5% SO2 ＋ 1/2 O2 SO3 ＋ N2 进入反应器的气体 3.07 8.44 4.6 83.89 离开反应器的气体 3.07(1-x) 8.44-3.07x/2 4.6+ 3.07x 83.89 离开反应器的气体总量 3.07(1-x)＋8.44-3.07x/2＋4.6+ 3.07x ＋ 83.89 ＝95.4-1.535x 解得SO2的转化率 x＝53.79% 95.4 -1.535x 3.07(1- x) 1.5% 

111111111111111111111111111111111111111111111V111111111/1.111111例[2-1] 送进入乙烷裂解炉的气体组成为，C.He98%，-1CH，1.25%，N，0.75%，离开反应器气体的组成为CzHe10.06%,CH,1.82%,N20.42%,H243.57%,C2H,44.13%,11求乙烷的转化率。-I11111111111111111酒1111111-111111111111111[I11/11111111113111111I1

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111111111111111111111111/11111111111【解】在本反应中N，是性气体，不参与反应，根据对N，的衡算可知，每1mol1原料气可生成0.75/0.42=1.786mol产品气。其中含有C，Hg1.786×10.06%=0.1796mol,因此，乙烷转化率为：111111/1u111/111N-N110.98-0.179610Xe1n-=81.7%1N.o0.98福11直1111111T11111[I11111111111E4111111I1

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11111111111111111111111111111-11111例1一1计算下列反应的化学膨胀因子12. A-→P+S1. A+BP+S3.A+3B2P1111I1解：1反应混合物量不变1. 8^=[(1+1)一(1+1)] / 1=0112.8^=[(1+1)-1)] / 1=1111反应混合物量增加113.8^=[2(1+3)] / 1=—2反应混合物量减少111111-111111111111福1111111-111111t1111T酒1111111I111111111111森5111111I1

5 例1－1 计算下列反应的化学膨胀因子 1. A+B→P+S 2. A→P+S 3. A+3B→2P 解： 1. δA=[(1+1)－(1+1)] / 1=0 2. δA=[(1+1)－1)] / 1=1 3. δA=[2－(1+3)] / 1=－2 反应混合物量不变 反应混合物量增加 反应混合物量减少

吉例1反应物系中包含下列反应组分：CH4,H,O,CO,CO，H,,求独立反应数及可能的反应方程式K解：将这个物系写成CH4, CO) (H,C,O)I[(CO2, H,O, H2,写出原子矩阵：1111福CoCO2H,0H2CH4工一[o2240H-0011C[β,] =2010101111116111

6 例1 反应物系中包含下列反应组分：CH4 , H2O, CO, CO2，H2 ,求独立反应数及可能的反应方程式。 解：将这个物系写成 [(CO2 , H2O, H2，CH4，CO) (H,C,O)] 写出原子矩阵： O C H 2 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 2 2 4 0 [ ] CO 4 CH 2 O H 2 H 2 CO ji        

111111，可得将[β]进行初等变换，1111H2CO2coH,0CH4[10014H1/10C0111[β,.] =--1-001-210-11由此可知，矩阵[β:l的秩为3，而反应组分数为5，因此独立反应数等于5一3=2。若选定CH4及CO为关键组分，可得出可能的反应方程式为1111CH+2H,0=CO,+4H,111CO+H,O=CO,+H,111111/11/171111111

7 将[βji]进行初等变换，可得 由此可知，矩阵[βji]的秩为3，而反应组分数为5，因此独 立反应数等于5－3＝2。若选定CH4及CO为关键组分，可 得出可能的反应方程式为 CH4+2H2O=CO2+4H2 CO+H2O=CO2+H2 O C H 0 0 1 - 2 -1 0 1 0 1 1 1 0 0 4 1 [ ] CO 4 O CH 2 H 2 CO 2 H ji        

111111111111111111111例2假设反应物系中包含下列反应组分：CH4,H,O,CO,CO2,N2,H,,求独立反应数及可能的反应方程式。11稻111111T1111111111一-福111111111111111111福111111直111111福?稻1I111[11111111111E81111111

8 § 例2 假设反应物系中包含下列反应组分： CH4 , H2O, CO, CO2 , N2 , H2 ,求独立反应数 及可能的反应方程式

1111/11111111111111111.1111体系中含有 H, CO,H,O N2 CH4 CO 6种组分，其原子矩阵为：1111I1111111coN2H2CO2H,0CH202040H1S00c10112000110福0020N0011-E1-1111111福91111111

9 § 体系中含有 H2 CO2 H2O N2 CH4 CO 6种 组分，其原子矩阵为： H2 CO2 H2O N2 CH4 CO 2 0 2 0 4 0 H 0 1 0 0 1 1 C 0 2 1 0 0 1 O 0 0 0 2 0 0 N

11111111111111111111-111111111111coH2CO,N2CH4H,01115-1E210004H→H21.11000111C-CO2-10001-2-1O→ H,0000010N→ N2湾11/1于是获得CH4=4H+COz-2H,O1111CO =H, + CO2 - H,O①选择关键组分：所选的和排在原子矩阵的最后两列②非关键组分应包含所有元素111111景101111

10 § H2 CO2 H2O N2 CH4 CO 1 0 0 0 4 2 H→ H2 0 1 0 0 1 1 C→CO2 0 0 1 0 -2 -1 O→ H2O 0 0 0 1 0 0 N→ N2 § 于是获得 CH4 = 4 H2 + CO2 - 2 H2O § CO = H2 + CO2 - H2O § ① 选择关键组分：所选的和排在原子矩阵的最后两列 § ② 非关键组分应包含所有元素