2022年完整word版,《化学反应工程》试题及答案 .pdf

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1、化学反应工程试题库一、填空题1.质量传递、 热量传递、 动量传递和化学反应称为三传一反 . 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.总反应级数不可能大于3 。5.反应速率 -rA=kCACB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2/1AAkCr的单位为mol/L s，速率常数k 的因次为(mol)1/2L-1/2s 。8.反应速率常数k 与温度 T 的关系为2

2、.1010000lnTk， 其活化能为83.14kJ/mol 。9.某反应在 500K 时的反应速率常数k 是 400K 时的 103倍，则 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，则该反应的活化能为（设浓度不变）186.3kJ/mol 。11.非等分子反应2SO2+O2=2SO3的膨胀因子2SO等于-0.5 。12.非等分子反应N2+3H2=2NH3的膨胀因子2H等于 2/3 。13.反应 N2+3H2=2NH3中（2Nr）= 1/3 （2Hr）= 1/2 3NHr14.在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物

3、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CA0(1-xA)n，转化率为1-(1-xA)n。15.在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应，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AAxnx)1(11，转化率为AAxnnx)1(1。16.反应活化能E 越 大 ，反应速率对温度越敏感。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，选择性 SP的定义为(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-n

4、P0)/ (nA0-nA) 。20.均相自催化反应其反应速率的主要特征是随时间非单调变化，存在最大的反应速率。21.根据反应机理推导反应动力学常采用的方法有速率控制步骤、 拟平衡态。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 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 14 页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.针对着眼组分A 的全混流反应器的设计方程为AAArxFV0。27.不考虑辅助

5、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效果优于全混流反应器。29.反应级数 0 时，平推流反应器的反应效果优于全混流反应器。31.反应级数 E2，应如何选择操作温度？28. 试采用脉冲示踪法推导全混流反应器的停留时间分布函数和分布密度函数。29. 试采用阶跃示踪法推导全混流反应器的停留时间分布函数和分布密度函数。30. 画出平推流反应器、全混流反应器、平推流和全混流反应器串联及全混流和平推流反应器串联的停留时间分布密度函数E(t)和分布函数F(t) 31. F()和 E()分别为闭式流动反应器的无因次停留时间分

6、布函数和停留时间分布密度函数。（1）若反应器为平推流反应器，试求：(a)F(1)；(b)E(1)； (c)F(0.8)；(d)E(0.8)；(e)E(1.2) （2）若反应器为全混流反应器，试求：(a)F(1)；(b)E(1)； (c)F(0.8)；(d)E(0.8)；(e)E(1.2) （3）若反应器为一非理想反应器，试求：(a)F()； (b)E()；(c)F(0)；(d)E(0)； (e)0)()(dE；(f) 0)()(dE32. 丁烯在某催化剂上反应的到丁二烯的总反应为C4H8(A)= C4H6(B)+ H2(C) 假设反应按如下步骤进行：A+AAB+C BB+假定符合均匀吸附模型，

7、试分别推导动力学方程：（1）A 吸附控制；（2）B 脱附控制；（3）表面反应控制。A+B S(副反应) rS=k2CA2.0CB0.2R(主反应 ) rR=k1CA0.6CB1.2A B B A A B A B 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 14 页33. 乙炔与氯化氢在HgCl2-活性炭催化剂上合成氯乙烯的反应C2H2 (A) + HCl (B)= C2H3Cl (C) 其动力学方程式可有如下几种形式：（1）2)1/()/(CCBBAACBApKpKpKKpppkr（2）)1/(BBAABAApKpKppkKr（3

8、）)1/(CCBBBABpKpKppkKr试分别列出反应机理和控制步骤34. 气固相催化反应：A+B=C ，其反应机理如下：A+ AB+BA+BCCC+假定符合Langmuir均匀吸附模型，试分别推导动力学方程：（1）A 吸附控制；（2）C 脱附控制；（3）表面反应控制。35. 在气固相催化剂表面进行下列气相可逆反应：A+B=R其反应机理为：A+1A1B+2B2A1+ B2R1+2(速率控制步骤) R1R+1试用 Langmuir 均匀吸附模型导出该反应的本征动力学方程。36. 某气固相催化反应：A=R ，其动力学方程式为)1/(RRAAAAApKpKpkKr（以催化剂质量为基准）试导出平推流

9、式的等温积分反应器中转化率xA与 W/FA0的关系式37. 试列出气固相催化反应通常所经历的步骤，并区分动力学控制和传递控制。38. 试叙述气固相催化反应中Thiel 模数s和有效系数的物理意义； 对于本征动力学的测定应如何消除内外扩散的影响。39. 某非催化气固相反应：A(g)+2B(s)=R(g)+S(s) ，假定固体反应物为球型颗粒，若过程为气膜扩散控制，试采用缩核模型推导其动力学方程（t 与 xB的关系）。提示：气膜扩散方程：)(1ASAGGARCCkdtdnS；nB=mVc=mcr334精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13

10、 页，共 14 页40. 某非催化气固相反应：A(g)+2B(s)=R(g)+S(s) ，假定固体反应物为球型颗粒，若过程为非反应核表面反应控制，试采用缩核模型推导其动力学方程（t 与 xB的关系）。提示：表面反应：ASsArCkdtdnSc1；nB=mVc=mcr33441. 试列出气固相非催化反应中缩核模型的反应历程，并说明与缩粒模型的差别。42. 试说明反应器设计中产生放大效应的原因；为提高放大的可靠性，应如何应用反应工程知识对系统进行研究。43. 在全混流反应器中进行不可逆放热反应，其放热和移热线如下图所示：试(1)指明稳定的定常态操作点，写出热稳定性的判据； (2)实际生产中如何进行

11、开、停车操作，并在图中画出。44. 采用中间冷却的三段绝热固定床进行气固相催化反应，标明图中各条线的名称，根据最优分段的要求画出整个过程的操作线。45. 一级可逆反应A=B ，对不同控制步骤绘出反应物A 在催化剂颗粒内部与气膜中的浓度分布。 其中： 主体浓度为CAg；颗粒表面浓度为CAs；颗粒中心浓度为CAi；平衡浓度为CAe。T0 xATxAf0 主体气膜粒内CAgCAgRp0 动力学控制主体气膜粒内CAgCAgRp0 内扩散控制主体气膜粒内CAgCAgRp0 外扩散控制Q QrQgT 1 2 3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 14 页