Teknik Reaksi Kimia: latihan soal dan soal ujian

Laju reaksi dan hukum laju, perancangan ukuran reaktor CSTR dan aliran sumbat, konversi, dan batas kesetimbangan.

Latih mata kuliah ini secara gratisLatih mata kuliah iniIkuti ujian simulasi5 soal gratis setiap hari. Tanpa kartu kredit.

Paket kilat (PDF)Lembar rumus, langkah-langkah metode, dan soal latihan dengan pembahasan lengkap, siap dicetak.

Topik dalam mata kuliah ini

  1. Kinetika reaksiorde satu · konversi dan orde dua · Arrheniushitungan
  2. Perancangan ukuran reaktor (CSTR & PFR)CSTR orde satu · PFR orde satu · konversi dari volumehitungan
  3. Kesetimbangan kimiaKc dari konsentrasi · Tabel ICE · tabel ICE dengan persamaan kuadrathitungan
  4. Neraca massamencampur dua aliran · mencampur ke target · evaporatorhitungan

Tips ujian untuk Teknik Reaksi Kimia

  • Tulis persamaan desain untuk jenis reaktornya sebelum Anda menyubstitusikan hukum laju.
  • Untuk konversi yang sama, PFR memerlukan volume lebih kecil daripada CSTR untuk reaksi berorde positif.
  • Periksa bahwa konversi yang Anda targetkan berada di bawah konversi kesetimbangan.

Contoh dengan pembahasan

Kinetika reaksiMudah
t (min)C (mol/L)60 minC = ?

Reaksi orde nol A → produk memiliki konstanta laju 0,01 mol/(L·min). Konsentrasi awal A adalah 0,8 mol/L. Cari konsentrasi CA setelah 60 min.

k = 0,01 mol/(L·min)CA0 = 0,8 mol/Lt = 60 min

Tentukan CA (mol/L)

Tampilkan petunjuk
  1. Orde nol: laju −dC/dt = k tidak bergantung pada konsentrasi.
  2. Integrasi memberi C = C₀ − kt (berlaku sampai A habis).
  3. kt = 0,6 mol/L.
Tampilkan jawaban dan penyelesaian langkah demi langkah

Integrated rate laws: zero order: C = C₀ − kt (straight line, t½ = C₀/(2k)); first order: ln(C₀/C) = kt (t½ = ln 2/k); second order: 1/C − 1/C₀ = kt (t½ = 1/(kC₀)). Conversion X means C = C₀(1 − X).

Hukum orde nol terintegrasi

CA = CA0 − kt = 0,8 − 0,01·60 = 0,2 mol/L

Jawaban

CA = 0,2 mol/L
Perancangan ukuran reaktor (CSTR & PFR)Sedang
Q = 20 L/minCA0​ = 2,5 mol/LCA​ = ?V = 200 L, k = 0,25 min⁻¹

Reaksi orde satu fase cair A → B (k = 0,25 min⁻¹) berlangsung dalam reaktor aliran sumbat (PFR) 200 L. Umpan masuk dengan laju 20 L/menit dengan CA0 = 2,5 mol/L. Densitasnya konstan dan reaktor dalam keadaan tunak. Cari konsentrasi keluaran CA.

V = 200 LQ = 20 L/mink = 0,25 min⁻¹CA0 = 2,5 mol/L

Tentukan CA (mol/L)

Tampilkan petunjuk
  1. Waktu ruang: τ = V/Q = 10 menit.
  2. PFR, orde satu: CA = CA0·e^(−kτ).
  3. kτ = 2,5.
Tampilkan jawaban dan penyelesaian langkah demi langkah

Reaktor ideal, reaksi orde satu (−rA = k·CA) pada keadaan tunak, dengan waktu ruang τ = V/Q. CSTR tercampur sempurna, sehingga seluruh volume bereaksi pada konsentrasi keluaran yang rendah: τ = X/(k·(1 − X)) dan CA = CA0/(1 + k·τ). Pada PFR setiap irisan fluida bereaksi seperti reaktor batch kecil: τ = ln(1/(1 − X))/k dan CA = CA0·e−k·τ. Untuk konversi yang sama, CSTR selalu memerlukan volume lebih besar daripada PFR.

Waktu ruang

τ = V/Q = 200/20 = 10 min

Konsentrasi keluaran

CA = 2,5·e−0,25·10 = 0,2052 mol/L

Jawaban

CA = 0,2052 mol/L

Konversi: X = 91,79%.

Cara kerja latihan

  • “Latih mata kuliah ini” mencampur soal dari semua topiknya, seperti ujian sungguhan.
  • Setiap soal memakai nilai baru, sehingga Anda mempelajari metodenya, bukan menghafal jawabannya.
  • Buntu? Buka petunjuk kecil terlebih dahulu, dan penjelasan lengkap hanya jika Anda membutuhkannya.
  • Ujian simulasi memiliki batas waktu dan tanpa petunjuk, dan di akhir Anda mendapat skor serta tinjauan lengkap.

Kalkulator untuk mata kuliah ini

Kalkulator volume CSTR dan PFR

Mata kuliah terkait

Latihan ujian FE ChemicalKimia DasarNeraca Massa dan Energi
Latih mata kuliah ini secara gratisLatih mata kuliah iniIkuti ujian simulasi5 soal gratis setiap hari. Tanpa kartu kredit.