液相反应A→P在间歇釜和连续釜中的反应时间及体积比较
根据题目所给的速率方程rA=2CA,可以得到反应物A的消失速率为rA=-dCA/dt=2CA。
(1) 当反应物A的转化率达到80%时,即CA/C0=0.2(C0为初始浓度),考虑到反应物A的消失速率为-rA=2CA,可以得到以下微分方程:
-dCA/CA=2dt
对上式两边同时积分,得到:
ln(CA)=2t+C
其中C为积分常数。
由于辅助时间t0=1h,可以利用该信息来解出积分常数C。当t=t0时,CA/C0=0.2,代入上式中得到:
ln(0.2)=2+C
解得C=ln(0.2)-2。
将C代入上式中,得到:
ln(CA)=2t+ln(0.2)-2
令CA/C0=0.2时的时间为t1,即CA/C0=0.2时,有:
ln(0.2)=2t1+ln(0.2)-2
解得t1=1 h。
因此,当反应物A的转化率达到80%时,反应所需的时长为1小时。
(2) 当间歇釜改成单个连续釜时,在反应物A的转化率和单位时间处理量不变的情况下,连续釜的反应体积是间歇釜的多少倍?
在连续釜中,反应物A的转化率和单位时间处理量不变,即rA=2CA=q/V,其中q为单位时间处理量,V为连续釜的反应体积。
根据题目所给的辅助时间t0=1h,可以将间歇釜的反应体积表示为V0=q*t0。
在连续釜中,反应所需的时长t2与反应物A的转化率成反比关系,即t2=V/q。
由题目给定的CA/C0=0.2可得到:
rA=q/V=2CA=2(0.2C0)
将间歇釜的反应体积表示为V0=q*t0,代入上式中得到:
2(0.2C0)=q/(V0/t0)
化简得到:
V0=10*q/C0
因此,连续釜的反应体积V是间歇釜的10倍。
原文地址: https://www.cveoy.top/t/topic/cnLY 著作权归作者所有。请勿转载和采集!