Kejuruteraan Tindak Balas Kimia: soalan latihan dan soalan peperiksaan

Kadar tindak balas dan hukum kadar, saiz reaktor CSTR dan aliran sumbat, penukaran dan had keseimbangan.

Berlatih kursus ini secara percumaBerlatih kursus iniAmbil peperiksaan percubaan5 soalan percuma setiap hari. Tiada kad diperlukan.

Pek ulang kaji kilat (PDF)Lembaran formula, langkah kaedah dan soalan latihan dengan penyelesaian penuh, sedia untuk dicetak.

Topik dalam kursus ini

  1. Kinetik tindak balasperingkat pertama · penukaran dan peringkat kedua · Arrheniuspengiraan
  2. Saiz reaktor (CSTR & PFR)CSTR peringkat pertama · PFR peringkat pertama · penukaran daripada isi padupengiraan
  3. Keseimbangan kimiaKc daripada kepekatan · Jadual ICE · jadual ICE dengan kuadratikpengiraan
  4. Imbangan jisimpencampuran dua aliran · pengadunan kepada sasaran · penyejatpengiraan

Tip peperiksaan untuk Kejuruteraan Tindak Balas Kimia

  • Tulis persamaan reka bentuk untuk jenis reaktor sebelum anda menggantikan hukum kadar.
  • Untuk penukaran yang sama, PFR memerlukan isi padu yang lebih kecil daripada CSTR bagi tindak balas peringkat positif.
  • Semak bahawa penukaran yang disasarkan berada di bawah penukaran keseimbangan.

Contoh penyelesaian

Kinetik tindak balasMudah
t (min)C (mol/L)60 minC = ?

Satu tindak balas peringkat sifar A → hasil mempunyai pemalar kadar 0.01 mol/(L·min). Kepekatan awal A ialah 0.8 mol/L. Cari kepekatan CA selepas 60 min.

k = 0.01 mol/(L·min)CA0 = 0.8 mol/Lt = 60 min

Cari nilai CA (mol/L)

Tunjukkan petunjuk
  1. Peringkat sifar: kadar −dC/dt = k tidak bergantung pada kepekatan.
  2. Pengamiran memberikan C = C₀ − kt (sah sehingga A habis).
  3. kt = 0.6 mol/L.
Tunjukkan jawapan 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 kamiran peringkat sifar

CA = CA0 − kt = 0.8 − 0.01·60 = 0.2 mol/L

Jawapan

CA = 0.2 mol/L
Saiz reaktor (CSTR & PFR)Sederhana
Q = 20 L/minCA0​ = 2.5 mol/LCA​ = ?V = 200 L, k = 0.25 min⁻¹

Satu tindak balas peringkat pertama fasa cecair A → B (k = 0.25 min⁻¹) berlaku dalam reaktor aliran sumbat (PFR) 200 L. Suapan masuk pada 20 L/min dengan CA0 = 2.5 mol/L. Ketumpatan malar dan reaktor berada pada keadaan mantap. Cari kepekatan keluaran CA.

V = 200 LQ = 20 L/mink = 0.25 min⁻¹CA0 = 2.5 mol/L

Cari nilai CA (mol/L)

Tunjukkan petunjuk
  1. Masa ruang: τ = V/Q = 10 min.
  2. PFR, peringkat pertama: CA = CA0·e^(−kτ).
  3. kτ = 2.5.
Tunjukkan jawapan dan penyelesaian langkah demi langkah

Reaktor unggul, tindak balas peringkat pertama (−rA = k·CA) pada keadaan mantap, dengan masa ruang τ = V/Q. CSTR bercampur sempurna, jadi seluruh isi padu bertindak balas pada kepekatan keluaran yang rendah: τ = X/(k·(1 − X)) dan CA = CA0/(1 + k·τ). Dalam PFR setiap hirisan bendalir bertindak balas seperti reaktor kelompok kecil: τ = ln(1/(1 − X))/k dan CA = CA0·e−k·τ. Untuk penukaran yang sama CSTR sentiasa memerlukan isi padu lebih besar daripada PFR.

Masa ruang

τ = V/Q = 200/20 = 10 min

Kepekatan keluaran

CA = 2.5·e−0.25·10 = 0.2052 mol/L

Jawapan

CA = 0.2052 mol/L

Penukaran: X = 91.79%.

Cara latihan berfungsi

  • “Berlatih kursus ini” mencampurkan soalan daripada semua topiknya, seperti peperiksaan sebenar.
  • Setiap soalan mempunyai nilai baharu, jadi anda mempelajari kaedah dan bukannya jawapan.
  • Buntu? Buka petunjuk kecil dahulu, dan penerangan penuh hanya apabila anda memerlukannya.
  • Peperiksaan percubaan adalah bermasa dan tanpa petunjuk, dan anda mendapat skor serta semakan penuh pada akhirnya.

Kalkulator untuk kursus ini

Kalkulator isi padu CSTR dan PFR

Kursus berkaitan

Latihan peperiksaan FE KimiaKimia AmImbangan Bahan dan Tenaga
Berlatih kursus ini secara percumaBerlatih kursus iniAmbil peperiksaan percubaan5 soalan percuma setiap hari. Tiada kad diperlukan.