2022年完整word版,《化学反应工程》试题及答案.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 化学反应工程试题库一、填空题名师归纳总结 1.质量传递、 热量传递、 动量传递和化学反应称为三传一反 . 第 1 页,共 14 页2.物料衡算和能量衡算的一般表达式为输入 -输出 =累积;3.着眼组分 A 转化率 xA 的定义式为xA=nA0-nA /nA0;4.总反应级数不行能大于3 ;5.反应速率 -rA =kCA CB 的单位为 kmol/m3h,速率常数k 的因次为m3/kmol h ;6.反应速率 -rA =kCA 的单位为 kmol/kg h,速率常数k 的因次为m3/kgh ;7.反应速率rAkC1/2的单位为 mol/L s,速
2、率常数 k 的因次为mol1/2 L -1/2 s ;A8.反应速率常数k 与温度 T 的关系为lnk1000010 . 2,其活化能为83.14kJ/mol ;T9.某反应在 500K 时的反应速率常数k 是 400K 时的 103 倍,就 600K 时的反应速率常数k时是 400K 时的105倍;10.某反应在 450时的反应速率是400时的 10 倍,就该反应的活化能为(设浓度不变)186.3kJ/mol ;11.非等分子反应2SO2+O 2=2SO3 的膨胀因子SO等于 2-0.5 ;12.非等分子反应N 2+3H 2=2NH 3 的膨胀因子H等于 2/3 ;13.反应 N 2+3H
3、2=2NH 3 中(rN 2)= 1/3 (Hr2)= 1/2 rNH314.在平推流反应器中进行等温一级不行逆反应,反应物初浓度为CA0,转化率为 xA,当反应器体积增大到n 倍时,反应物A 的出口浓度为CA01-xAn,转化率为1-1-xA n;15.在全混流反应器中进行等温一级不行逆反应,反应物初浓度为CA0,转化率为 xA,当反应器体积增大到n 倍时,反应物A 的出口浓度为11xAxA,转化率为1nxAxA;n1 n1 16.反应活化能E 越 大 ,反应速率对温度越敏锐;17.对于特定的活化能,温度越低温度对反应速率的影响越大;18.某平行反应主副产物分别为P 和 S,挑选性 SP 的
4、定义为nP-nP0/ nS-nS0 ;19.某反应目的产物和着眼组分分别为P 和 A 其收率 P 的定义为nP-nP0/ nA0-nA ;20.均相自催化反应其反应速率的主要特点是随时间非单调变化,存在最大的反应速率;21.依据反应机理推导反应动力学常采纳的方法有速率掌握步骤、 拟平稳态;22.对于连续操作系统,定常态操作是指温度及各组分浓度不随时间变化;23.返混的定义:不同停留时间流体微团间的混合;- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 24.平推流反应器的返混为0 ;全混流反应器的返混为;25. 空时的定义为 反应器有效体积与进口体积流量之比;26.
5、针对着眼组分 A 的全混流反应器的设计方程为 V x A;F A 0 r A27. 不考虑帮助时间, 对反应级数大于 0 的反应,分批式完全混合反应器优于全混流反应器;28. 反应级数 0 时,多个全混流反应器串联的反应成效 优于全混流反应器;29. 反应级数 0 时,平推流反应器的反应成效 优于 全混流反应器;31. 反应级数 0 时,平推流反应器的反应成效差于 全混流反应器;32. 对反应速率与浓度成正效应的反应分别采纳全混流、平推流、 多级串联全混流反应器其反应器体积的大小关系为 全混流多级串联全混流平推流;33. 通常自催化反应较合理的反应器组合方式为 全混流 + 平推流;34. 相同
6、转化率下,可逆放热反应的平稳温度 高于 最优温度;35. 主反应级数大于副反应级数的平行反应,优先挑选 平推流 反应器;36. 主反应级数小于副反应级数的平行反应,优先挑选 全混流 反应器;37. 要提高串联反应中间产物 P 收率,优先挑选 平推流 反应器;38. 主反应级活化能小于副反应活化能的平行反应,宜采纳 低 温操作;39. 主反应级活化能大于副反应活化能的平行反应,宜采纳 高 温操作;40. 停留时间分布密度函数的归一化性质的数学表达式 E dt 0.1;041.定常态连续流淌系统,F0= 0 ;F= 1 ;t42.定常态连续流淌系统,Ft与 Et的关系F tE t dt;043.平
7、均停留时间 t 是 Et曲线的分布中心;与 Et的关系为ttE dt;044.方差2 t 表示停留时间分布的分散程度;其数学表达式为2 tt2E tdt;t0名师归纳总结 45.采纳无因次化停留时间后,E 与 Et 的关系为EtEt;第 2 页,共 14 页46.采纳无因次化停留时间后,F 与 Ft 的关系为F =Ft ;47.无因次方差2与方差2 t 的关系为22/t2;t48.平推流反应器的2 = 0 ;而全混流反应器的2 = 1 ;- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 49.两种抱负流淌方式为平推流和 全混流;名师归纳总结 50.非抱负流淌2的数值范
8、畴是01 ;第 3 页,共 14 页51.循环操作平推流反应器循环比越大返混越大;52.循环操作平推流反应器当循环比= 0 时为平推流;当= 时为全混流;53.停留时间分布试验测定中,常用的示踪方法为脉冲示踪和 阶跃示踪;54.脉冲示踪法依据检测到的浓度变化曲线可以直接得到Et 曲线;55.阶跃示踪法依据检测到的浓度变化曲线可以直接得到Ft 曲线;56.采纳脉冲示踪法测得的浓度CAt与 Et的关系式为Et= CAt/ C0;57.采纳阶跃示踪法测得的浓度CAt与 Ft的关系式为Ft= CAt/ CA0;58.N 个等体积全混釜串联的停留时间分布的无因次方差2= 1/N;59.多级全混釜串联模型
9、当釜数N= 1 为全混流,当N= 为平推流;tt60.全混流的 Et=tet; Ft=1et;61.平推流的 Et=0 当tt、=当tt;Ft= 0 当tt、=1 当tt;62.轴向分散模型中,Pe 准数越小 返混越大;63.轴向分散模型中Peclet 准数的物理意义是代表了流淌过程轴向返混程度的大小;64.对于管式反应器,流速越大越接近平推流;管子越长越接近平推流;65.为使管式反应器接近平推流可实行的方法有提高流速和 增大长径比;66.对于 平推流反应器,宏观流体与微观流体具有相同的反应结果;67.工业催化剂所必备的三个主要条件:挑选性高、活性好和 寿命长;68.化学吸附的吸附挑选性要高于
10、物理吸附的吸附挑选性;69.化学吸附的吸附热要大于物理吸附的吸附热;70.化学吸附常为单分子层吸附,而物理吸附常为多分子层吸附;71.操作温度越高物理吸附越弱,化学吸附越强;72.在气固相催化反应中动力学掌握包括表面吸附、 表面反应和 表面脱附;73.气固相催化反应本征动力学指排除内外扩散对反应速率的影响测得的动力学;74.气固相催化反应的本征动力学与宏观动力学的主要区分是前者无内外扩散的影响;75.在气固相催化反应中测定本征动力学可以通过提高气体流速排除外扩散、 通过减小催化剂颗粒粒度排除内扩散;76.固体颗粒中气体扩散方式主要有分子扩散和努森扩散;77.固体颗粒中当孔径较大时以分子扩散为主
11、,而当孔径较小时以努森扩散为主;78.气固相催化串联反应,内扩散的存在会使中间产物的挑选性下降 ;79.气固相催化平行反应,内扩散的存在会使高级数反应产物的挑选性下降;80.Thiele 模数的物理意义反映了表面反应速率与内扩散速率之比;- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 81.催化剂的有效系数为催化剂粒子实际反应速率/催化剂内部浓度和温度与外表面上的相等时的反应速率;82. 催化剂粒径越大,其 Thiele 模数越 大 ,有效系数越 小;83. 气固相非催化反应缩核模型中气相反应物 A 的反应历程主要有三步,分别是 气膜扩散、灰层扩散 和 表面反应;8
12、4. 自热式反应是指 利用反应自身放出的热量预热反应进料;85. 固定床反应器的主要难点是 反应器的传热和控温问题;86. 多段绝热固定床的主要控温手段有 段间换热、原料气冷激 和 惰性物料冷激;87. 固定床掌握温度的主要目的是 使操作温度尽可能接近最优温度线;88. 固体颗粒常用的密度有堆密度、颗粒密度和真密度,三者的关系是 真密度颗粒密度堆密度;你们89.P/对于体积为VP 外表面积为aP 的颗粒其体积当量直径为36 VP/、面积当量直径为a、比表面当量直径为6a / P VP;90.固 定 床 最 优 分 段 的 两 个 必 要 条 件 是前 一 段 出 口 反 应 速 率 与 下 一
13、 段 进 口 相 等和 每一段的操作温度线跨过最优温度线;二、运算分析题1.在恒容条件下,反应A+2B=R ,原料气组成为CA0=CB0=100kmol/m3,运算当CB =20kmol/m 3 时,运算反应转化率xA、xB 及各组分的浓度;解: 在恒容条件下:xB= CB0- CB / CB0=0.8 由 CA0- CA = CB0- CB /2 得到: CA =60 kmol/m3xA= CA0- CA / CA0=0.4 2.在恒压条件下,反应A+2B=R ,原料气组成为CA0=CB0=100kmol/m3,运算当CB = 20kmol/m 3 时,反应转化率xA 、xB 及各组分的浓度
14、;解: B=1-1-2/2=-1; yB0=0.5 n=n01+ yB0 B xB = n01-0.5 xB 在恒压条件下:V=V0 n/n0= V01-0.5xB CB =nB/V= nB01- xB/ V01-0.5xB= CB01- xB/ 1-0.5 xB xB=8/9 nA0- nA = nB0- nB /2 xA= nA0- nA / nA0= nB0- nB /2 nA0= nB0- nB /2 nB0=0.5 xB=4/9 3.串联 -平行反应A+B=R ,A+R=S ,原料中各组分的浓度为CA0=2.0mol/L,CB0=4.0 mol/L,CR0=CS0=0,在间歇反应器中
15、恒容操作肯定时间后,得到 此时组分 B 和 S 的浓度;CA =0.3mol/L,CR=1.5 mol/L,运算名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 解:在恒容条件下: CA1= CB0-CB; CA2= CS ;CR= CB0-CB-CS;CA0-CA= CA1+ CA2得到: CS= CA0-CA- CR/2=2.0-0.3-1.5/2=0.1 mol/LCB = CB0- CR-CS=4.0-1.5-0.1=2.4 mol/L4. 在间歇反应器中进行等温 2 级、1 级、0 级均相反应, 分别求出转化率由 0 至
16、 0.9 所需的时间与转化率由 0.9 至 0.99 所需时间之比;x A 2解:在间歇反应器中:t C A 0 dx Ax A 1 r Ax A 20 级反应:t C A 0 dx AkC A 0 x A 2 x A 1 ,t 0 0 . 9 0 . 9 010x A 1 k t .0 9 0 . 99 .0 99 .0 91 级反应:t C A 0 xx AA 21 kC A 0 dx1 Ax A 1k ln1 1x xA A 12,t .0 t 09 .0.0 999 ln ln1 11 1.0 00 0.99 99 1x A 2 1 12 级反应:t C A 0 2 dx A2 1 1
17、 1,t 0 0 . 9 11 0 . 9 11 0.0 1x A 1 kC A 0 1 x A kC A 0 1 x A 2 1 x A 2 t .0 9 0 . 99 1 0 . 99 1 0 . 95. 在 等 温 恒 容 条 件 下 进 行 下 列 气 相 反 应 : A 2R 其 反 应 速 率 方 程 为r A 1 dn A k n A,试推导:V dt V(1)以 A 组分转化率 xA 表示的反应速率方程;(2)以总压 P 表示的速率方程;假定原料组分为 50%A 和 50%惰性气体,气体为抱负气体;解:(1)n A 0 dx A k n A 0 1 x A V dt Vdx A
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