直列のＣＳＴＲの複合反応

質問

Ａ→Ｂ→Ｃ、Ｂ→Ｒ
-ｒA=k1、ｒS=k2ＣB、ｒS=k3ＣB
k1=1.00kmol/m^3s、k2=0.080/s、k3=0.090/s
であらわされる複合反応をを容積0.36m^3のＣＳＴＲを２基直列に接続して実施する。第１槽入り口にＣA0=30kmol/m^3の成分のみをv0=0.030m^3/sの流量で供給している。第２槽出口における成分Ａの反応率、成分Ｒの収率と選択率を求めよ。
この問題の解く過程もつけて教えてください。

回答No.2

gohtraw

選択率についても、何を規準とするかで式が変わってくるというのが講師の方の説明の意味だと思います。
　この系全体の出発物質であるＡを基準とすれば
ＲになったＡ/反応したＡ
になり、Ｒを生じる直接の原料であるＢを基準とすれば
Ｒの生成量／（Ｒの生成量＋Ｃの生成量）＊１００（％）
になります。私の説明不足でしたね。

お礼

ありがとうございます。Ａがいろいろ変化するうちＲをどれだけ選択したか、ということですね。助かりました。

回答No.1

gohtraw

反応による体積変化はないものとして、それぞれの槽について各成分の物質収支を考えます。成分の増減の要素は
（１）槽への流入
（２）槽内で起きる反応による消費
（３）槽内で起きる反応による生成
（４）槽からの流出
で、これらの合計がゼロになります。
　第１槽では
Ａ：ｖ０・ＣＡ０－Ｖ・ｋ１－ｖ０・ＣＡ
Ｂ：Ｖ・ｋ１－Ｖ・ｋ２・ＣＢ－Ｖ・ｋ３・ＣＢ－ｖ０・ＣＢ
Ｃ：Ｖ・Ｋ２・ＣＢ－ｖ０・ＣＣ
Ｒ：Ｖ・ｋ３・ＣＢ－ｖ０・ＣＲ
これらを解くと第１槽出口の各成分の濃度ＣＡ、ＣＢ、ＣＣ、ＣＲが判ります。
　第２槽も考え方は同じですが、第１槽から流入するものの中にＢ，Ｃ，Ｒが含まれるので式の形は若干変わります。
Ａ：ｖ０・ＣＡ－Ｖ・ｋ１－ｖ０・ＣＡ’
Ｂ：ｖ０・ＣＢ＋Ｖ・ｋ１－Ｖ・ｋ２・ＣＢ’－Ｖ・ｋ３・ＣＢ’－ｖ０・ＣＢ’
Ｃ：ｖ０・ＣＣ＋Ｖ・Ｋ２・ＣＢ’－ｖ０・ＣＣ’
Ｒ：ｖ０・ＣＲ＋Ｖ・ｋ３・ＣＢ’－ｖ０・ＣＲ’
これらを解くと第２槽出口の各成分の濃度ＣＡ’、ＣＢ’、ＣＣ’、ＣＲ’が判ります。
　成分Ａの反応率は
（反応したＡ）／（供給したＡ）＊１００（％）
で与えられます。濃度ＣＡ０で第１槽に入り、ＣＡ’で第２槽から出てくるので、反応率は
ｖ０（ＣＡ０－ＣＡ’）／（ｖ０・ＣＡ０）＊１００＝（ＣＡ０－ＣＡ’）／ＣＡ０＊１００
となります。
　Ｒについては何を基準とするかによって収率が違います。Ａ基準ならばＲの生成量／Ａの供給量＊１００（％）なので
ＣＲ’／ＣＡ０＊１００（％）、
Ｂ基準ならＲの生成量／Ａの消費量＊１００（％）なので
ＣＲ’／（ＣＡ０－ＣＡ’）＊１００（％）
になります。
　Ｒの選択率は　Ｒの生成量／（Ｒの生成量＋Ｃの生成量）＊１００（％）なので
ＣＲ’／（ＣＲ’＋ＣＣ’）＊１００（％）
になります。

補足

ありがとうございます。複合反応の問題がだんだん理解出来てきました。
１つ質問なのですが、Ｒの選択率は
Ｒの生成量／（Ｒの生成量＋Ｃの生成量）＊１００（％）
こそまさにＲの選択率という感じですが自分の大学の教科書では
ＲになったＡ/反応したＡ
という式で定義されています。
ですがこの式が表わしたいことがわかりません。講師は教科書によって定義の仕方がいろいろあると言っただけでした。