Kỹ thuật phản ứng hóa học: bài tập và câu hỏi ôn thi

Tốc độ phản ứng và định luật tốc độ, tính kích thước CSTR và lò phản ứng dòng đẩy, độ chuyển hóa và giới hạn cân bằng.

Luyện tập môn học này miễn phíLuyện tập môn học nàyLàm đề thi thử5 bài miễn phí mỗi ngày. Không cần thẻ.

Gói ôn nước rút (PDF)Bảng công thức, các bước phương pháp và bài tập có lời giải đầy đủ, sẵn sàng để in.

Các chủ đề trong môn học này

  1. Động học phản ứngbậc một · độ chuyển hóa và bậc hai · Arrheniusbài tính toán
  2. Tính kích thước lò phản ứng (CSTR và PFR)CSTR bậc một · PFR bậc một · độ chuyển hóa theo thể tíchbài tính toán
  3. Cân bằng hóa họcKc từ nồng độ · Bảng ICE · bảng ICE với phương trình bậc haibài tính toán
  4. Cân bằng khối lượngtrộn hai dòng · pha trộn đến giá trị mục tiêu · thiết bị cô đặcbài tính toán

Mẹo làm bài thi Kỹ thuật phản ứng hóa học

  • Viết phương trình thiết kế cho loại lò phản ứng trước khi thay định luật tốc độ vào.
  • Với cùng độ chuyển hóa, PFR cần thể tích nhỏ hơn CSTR đối với phản ứng có bậc dương.
  • Kiểm tra xem độ chuyển hóa bạn nhắm tới có thấp hơn độ chuyển hóa cân bằng không.

Ví dụ có lời giải

Động học phản ứngDễ
t (min)C (mol/L)60 minC = ?

Một phản ứng bậc không A → sản phẩm có hằng số tốc độ 0,01 mol/(L·min). Nồng độ ban đầu của A là 0,8 mol/L. Tìm nồng độ CA sau 60 phút.

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

Tìm CA (mol/L)

Hiện các gợi ý
  1. Bậc không: tốc độ −dC/dt = k không phụ thuộc vào nồng độ.
  2. Lấy tích phân cho C = C₀ − kt (đúng cho đến khi A hết).
  3. kt = 0,6 mol/L.
Hiện đáp án và lời giải từng bước

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).

Định luật tích phân bậc không

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

Đáp số

CA = 0,2 mol/L
Tính kích thước lò phản ứng (CSTR và PFR)Trung bình
Q = 20 L/minCA0​ = 2,5 mol/LCA​ = ?V = 200 L, k = 0,25 min⁻¹

Một phản ứng bậc một pha lỏng A → B (k = 0,25 min⁻¹) diễn ra trong lò phản ứng dòng đẩy (PFR) 200 L. Nguyên liệu vào với 20 L/min và CA0 = 2,5 mol/L. Khối lượng riêng không đổi và lò phản ứng ở trạng thái ổn định. Tìm nồng độ ra CA.

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

Tìm CA (mol/L)

Hiện các gợi ý
  1. Thời gian lưu: τ = V/Q = 10 min.
  2. PFR, bậc một: CA = CA0·e^(−kτ).
  3. kτ = 2,5.
Hiện đáp án và lời giải từng bước

Lò phản ứng lý tưởng, phản ứng bậc một (−rA = k·CA) ở trạng thái ổn định, với thời gian lưu τ = V/Q. CSTR được trộn hoàn hảo, nên toàn bộ thể tích phản ứng ở nồng độ ra thấp: τ = X/(k·(1 − X)) và CA = CA0/(1 + k·τ). Trong PFR mỗi lát chất lỏng phản ứng như một lò phản ứng gián đoạn nhỏ: τ = ln(1/(1 − X))/k và CA = CA0·e−k·τ. Với cùng độ chuyển hóa, CSTR luôn cần thể tích lớn hơn PFR.

Thời gian lưu

τ = V/Q = 200/20 = 10 min

Nồng độ ra

CA = 2,5·e−0,25·10 = 0,2052 mol/L

Đáp số

CA = 0,2052 mol/L

Độ chuyển hóa: X = 91,79%.

Cách luyện tập hoạt động

  • “Luyện tập môn học này” trộn các bài từ mọi chủ đề của nó, giống một kỳ thi thật.
  • Mỗi bài tập có số liệu mới, nên bạn học phương pháp chứ không học thuộc đáp án.
  • Bí rồi? Hãy mở một gợi ý nhỏ trước, và chỉ xem giải thích đầy đủ khi cần.
  • Đề thi thử có tính giờ và không có gợi ý, và bạn nhận được điểm số cùng phần xem lại đầy đủ ở cuối.

Máy tính cho môn học này

Máy tính thể tích CSTR và PFR

Các môn học liên quan

Luyện thi FE Hóa họcHóa học đại cươngCân bằng vật chất và năng lượng
Luyện tập môn học này miễn phíLuyện tập môn học nàyLàm đề thi thử5 bài miễn phí mỗi ngày. Không cần thẻ.