反応工学 (L42S)

日本大学理工学部

2020年理工学部シラバス - 物質応用化学科

設置情報

科目名	反応工学
設置学科	物質応用化学科	学年	3年
担当者	栗原　清文	履修期	後期
単位	2	曜日時限	木曜2
校舎	駿河台	時間割CD	L42S
クラス	共通
履修系統図	履修系統図の確認

概要

学修到達目標	物質収支（基礎化学工学Ⅰ），熱収支（基礎化学工学Ⅱ）と反応速度論（物理化学Ⅱなど）を基礎とし，まず反応の量論的関係，化学平衡，反応器をめぐる物質収支，反応速度式などを復習を兼ねて説明し，次に回分式反応器，連続槽型反応器，流通式管型反応器を設計（反応時間，管型反応器の内径や管長，反応器の体積など）するための計算法を解説する．具体的な到達目標は次のようである． 1．反応系の成分組成，成分濃度，反応率を計算することができる（20％）． 2．反応速度を理解し，その値を計算することができる（10％）． 3．反応条件に応じて，反応時間を計算することができる（10％）． 4．管型反応器の内径や管長を，反応条件に応じて計算することができる（30%）． 5．反応条件に応じて，反応器の体積を計算することができる（30%）．
授業形態及び授業方法	パワーポイントを使用したスライドに音声を録音した講義資料を各回視聴して学習するメディア授業を行う．また学習したかどうかの確認と，講義内容のより深い理解のため，毎回，課題を与え，その課題をまとめたレポート提出の求める．
履修条件	基礎化学工学Ⅰ，基礎化学工学Ⅱおよび物理化学Ⅱを修得していることが望ましい．

授業計画

第1回	「反応工学」とはどういう科目なのか，また，その学習内容を説明する．課題：「反応工学」という学問分野がなぜ必要なのかを，リアクションペーパーとしてまとめて提出する．【予習】シラバスの内容を確認の上，授業に出席すること．【復習】授業後は，その日のうちに授業中に説明した反応工学の重要性について復習してください．
第2回	7.1節化学反応の形式と7.2節反応の量論関係の中の回分式反応器中の量論関係，反応進行度と反応率を説明する．課題：問題7.1の(a)，(b)，(c)を解き直して，その結果をレポートにまとめて提出する．【予習】シラバスで毎回の「授業計画」の内容を確認し，教科書のP.205～210を予習した上で授業に臨んでください．【復習】授業後は，化学反応の形式と反応の量論関係について十分に復習し，理解を深めてください．
第3回	7.2節の連続（流通式）反応器中の量論関係から始めて，続いて，7.3節反応が起こる基準と平衡を例題7.1とともに説明する．課題：講義資料で説明した例題7.1を参考にして，問題7.2を解いて，その結果をレポートにまとめて提出する．【予習】シラバスで毎回の「授業計画」の内容を確認し，教科書のP.207～213を予習した上で授業に臨んでください．【復習】授業後は，連続（流通式）反応器中の量論関係と反応が起こる基準と平衡について十分に復習し，理解を深めてください．
第4回	7.4節反応器をめぐる物質収支と7.5節中の7.5.1項反応速度を説明する．課題：以下の①と②をリアクションペーパーとしてまとめて提出する．①反応器をめぐる反応物質と生成物質の成分収支を，連続操作と回分式操作に分けて説明する，②式(7.4)=(3.1)で表される単一な均一反応の反応速度の定義，その表現式および当量反応速度を回分式操作で説明する．【予習】シラバスで毎回の「授業計画」の内容を確認し，教科書のP.213～215を予習した上で授業に臨んでください．【復習】授業後は，反応器をめぐる物質収支と反応速度反応速度について十分に復習し，理解を深めてください．
第5回	7.5節中の7.5.3項の反応速度の表現法と7.5.4項反応速度式と反応次数の決定を定容系について説明する．課題：問題7.3を解き直して，その結果をレポートにまとめて提出する．【予習】シラバスで毎回の「授業計画」の内容を確認し，教科書のP.218～222を予習した上で授業に臨んでください．【復習】授業後は，反応速度の表現法と反応速度式と反応次数の決定について十分に復習し，理解を深めてください．
第6回	7.5節中の7.5.4項反応速度式と反応次数の決定を変容定圧系についてと，7.5.5反応速度の温度による変化ーアレニウスの式を説明する．課題：講義資料で説明した例題7.2を参考にして，問題7.4を解いて，その結果をレポートにまとめて提出する．【予習】シラバスで毎回の「授業計画」の内容を確認し，教科書のP.222，223を予習した上で授業に臨んでください．【復習】授業後は，反応速度の温度による変化について十分に復習し，理解を深めてください．
第7回	7.6節中の7.6.1回分式反応器の設計計算を説明する．課題：例題7.3と7.4を各自解き直して，その結果をレポートにまとめて提出しください．【予習】シラバスで毎回の「授業計画」の内容を確認し，教科書のP.223～225を予習した上で授業に臨んでください．【復習】授業後は，回分式反応器の設計計算について十分に復習し，理解を深めてください．
第8回	回分式反応器の設計計算の演習を行う．課題：問題問題7.5と7.6を解いて，その結果をレポートにまとめて提出しください．【予習】シラバスで毎回の「授業計画」の内容を確認し，前回講義した教科書7章7.6節節7.6.1項，223～225ページとその講義資料，特に例題7.3と7.4をで授業に臨んでください．【復習】授業後は，回分式反応器の設計について十分に復習し，理解を深めてください．
第9回	7.6節中の7.6.2連続槽型反応器の設計計算を説明する．課題：例題7.5を各自解き直して，その結果をレポートにまとめてください．【予習】シラバスで毎回の「授業計画」の内容を確認し，教科書のP.226，227を予習した上で授業に臨んでください．【復習】授業後は，連続槽型反応器の設計計算について十分に復習し，理解を深めてください．
第10回	連続槽型反応器の設計計算の演習を行う．課題：問題7.7と7.8を解いて，その結果をレポートにまとめて提出しください．【予習】シラバスで毎回の「授業計画」の内容を確認し，前回講義した教科書7章7.6.2項，226，227ページとその講義資料，特に例題7.5を復習して授業に臨んでください．【復習】授業後は，連続槽型反応器の設計計算について十分に復習し，理解を深めてください．
第11回	7.6節中の7.6.3流通式管型反応器の設計計算の説明と演習を行う．課題：問題7.10を解いて，その結果をレポートにまとめてください．【予習】シラバスで毎回の「授業計画」の内容を確認し，教科書のP.230，231を予習した上で授業に臨んでください．【復習】授業後は，流通式管型反応器の設計計算について十分に復習し，理解を深めてください．
第12回	7.6節中の7.6.4リサイクルをともなう反応器の設計計算の説明を行う．課題：問題7.12を各自解き直して，その結果をレポートにまとめてください．【予習】シラバスで毎回の「授業計画」の内容を確認し，教科書のP.232，233を予習した上で授業に臨んでください．【復習】授業後は，リサイクルをともなう反応器の設計計算について十分に復習し，理解を深めてください．
第13回	7.6節7.6.2連続槽型反応器(CSTR)中の多段連続槽型反応器の設計計算を「7.6.5CSTRによる多段反応槽列操作」として独立させて，その設計計算の説明を行う．課題：例題7.62を各自解き直して，その結果をレポートにまとめてください．【予習】シラバスで毎回の「授業計画」の内容を確認し，教科書のP.227～229を予習した上で授業に臨んでください．【復習】授業後は，7.6.5CSTRによる多段反応槽列操作について十分に復習し，理解を深めてください．
第14回	続槽型反応器と流通式管型反応器の設計計算の演習を行う．課題：問題7.11を解いて，その結果をレポートにまとめて提出しください．【予習】シラバスで毎回の「授業計画」の内容を確認し，第9，10，11回で講義した教科書7章7.6.2，7.6.3項，P.226～231とそれらの講義資料，関係する例題・問題を復習して授業に臨んでください．【復習】授業後は，連続槽型反応器と流通式管型反応器の設計計算について十分に復習し，理解を深めてください．
第15回	第14回目までに講義した「反応工学」について，その理解度を確認するため，正答を示さない演習を行う．【予習】この演習に備えて，これまでの例題・問題を，解答を見ずに再度自分で解いてみましょう．【復習】授業後は演習の問題を十分に復習し，誤解答があれば，正答できるまで問題を再解答してみましょう．

その他

教科書	小島和夫，越智健二，本郷尤，加藤昌弘，鈴木功，栃木勝己『入門化学工学改訂版』培風館 1996年
参考書	日秋俊彦，佐藤敏幸，松本真和，岡田昌樹，児玉大輔，保科貴亮『標準化学工学Ⅱ 』朝倉書店 2018年
成績評価の方法及び基準	第1回目から15回目までの各授業回で出題される課題の採点結果の合計点が，60点以上であることを単位修得の条件とする．
質問への対応	E-Mailで受け付けます．
研究室又は連絡先	物質応用化学科化学工学研究室（駿河台校舎2号館226B室） E-mail：kurihara.kiyofumi@nihon-u.ac.jp
オフィスアワー	金曜駿河台 12:10 ～ 14:20 2号館226B室
学生へのメッセージ

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