化学反应工程综合复习资料(有答案).docx

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1、化学反应工程模拟题答案一、填空题：1. 所谓“三传一反”是化学反应工程学基础，其中“三传”是指 质量传递、热量传递和动量传递，“一反”是指 反应动力学 。2. 各种操作因素对于复杂反应影响虽然各不相同，但通常温度升高有利于活化能 高 反应选择性，反应物浓度升高有利于反应级数 大 反应选择性。3. 测定非理想流动停留时间分布函数时，两种最常见示踪物输入方法为 脉冲示踪法 和 阶跃示踪法 。4. 在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速度方程式两种最主要方法为 积分法 和 微分法 。5. 多级混合模型唯一模型参数为 串联全混区个数N ，轴向扩散模型唯一模型参数为 Pe（或Ez / uL） 。

2、6. 工业催化剂性能优劣三种最主要性质是 活性、选择性 和 稳定性。7. 平推流反应器E函数表达式为 ，其无因次方差= 0 ，而全混流反应器无因次方差 1 。8. 某反应速率常数单位为m3 / (mol hr )，该反应为 2 级反应。9. 对于反应，各物质反应速率之间关系为 (-rA)：(-rB)：rR 1：2：2 。10. 平推流反应器和全混流反应器中 平推流 更适合于目产物是中间产物串联反应。11. 某反应计量方程为，则其反应速率表达式 不能确定 。12. 物质A按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解，在67 时转化50 需要30 min, 而在80 时达到同样转化率仅需20秒，该反应活化

3、能为 3.46105 (J / mol ) 。13. 反应级数 不可能 （可能/不可能）大于3。14. 对于单一反应，在相同处理量和最终转化率条件下，选择反应器时主要考虑 反应器大小 ；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑则是 目产物收率 ；15. 完全混合反应器（全混流反应器）内物料温度和浓度 均一 ，并且 等于 （大于/小于/等于）反应器出口物料温度和浓度。二、多项选择题：1关于理想间歇式反应器、平推流反应器和全混流反应器，下列描述正确是 A, C, D A. 三者同为理想反应器，但理想内涵是不同；B. 理想间歇式反应器和全混流反应器理想内涵是一样，都是反应器内温度和组成处处相同；C. 理

4、想间歇式反应器和全混流反应器理想内涵是不一样，虽然都是反应器内温度和组成处处相同，但前者随着时间变化温度和组成可能都发生变化，而后者则不随时间变化；D. 平推流和全混流反应器都是连续流动式反应器，前者返混为零，后者为无穷大2 关于积分法和微分法，认识正确是 A, B A. 积分法和微分法是两种求取动力学参数数据处理方法，前者对数据精度要求比后者低；B. 积分法不能处理动力学较为复杂（反应物和产物不止一种、正反应和逆反应反应级数不同）可逆反应；C. 积分法得到动力学参数比微分法可靠3 对于一级恒容和一级变容不可逆反应，下面叙述正确是 C A. 在同一平推流反应器内、在同样条件下进行反应，反应转化

5、率是一样；B. 在同一全混流反应器内、在同样条件下进行反应，反应转化率是一样；C. 在同一间歇式反应器内、在同样条件下进行反应，反应转化率是一样；D. 在同一平推流反应器或间歇式反应器内、在同样条件下进行反应，反应转化率是一样4 对于瞬时收率和总收率，下列正确判断是 A, C A. 对于全混流反应器，反应瞬时收率及总收率相等；B. 对于平推流反应器，反应瞬时收率及总收率相等；C. 对于平推流反应器，反应瞬时收率及总收率之间是积分关系；D. 对于全混流反应器，反应瞬时收率及总收率之间是积分关系；5 气相变容反应，原料中混入了一定量惰性气体（惰性气体及A和B转化率为零时初始总摩尔数比为1：1，A及

6、B比例为计量比），则膨胀率为 C A. -0.5；B. -1/3；C. -1/6；D. -5/66 纯气体A (浓度2 mol / L，摩尔流率100 mol / min) 在平推流反应器里分解生成一系列产物，其动力学为：，在一个9.8 L反应器里进行反应所能达到转化率为 A A. 70%；B. 80%；C. 90%；D. 100%7 关于E函数和F函数，下面正确是 B, C, D A. F(t)= E(t)；B. ；C. ；D. 8 轴向分散系数及扩散系数，下面论述正确是 B, C, D A. 两者实质上是相同，都符合Fick定律；B. 两者实质上是不同，轴向分散系数定义实际上是借用了Fic

7、k定律形式；C. 轴向分散系数是及流动有关系；D. 扩散系数是物质本身一种属性9 宏观流体和微观流体是流体凝集态两种极端形式，流体凝集态不同，对反应结果一般有明显影响，但对于 A, B 是例外。A. 一级不可逆反应；B. 在平推流反应器内进行反应；C. 在全混流反应器内进行反应；D. 零级反应10 对于一个气固相催化反应，减小外扩散和内扩散影响措施正确是 A A. 提高反应器内气体流速，减小催化剂颗粒直径；B. 降低反应器内气体流速，减小催化剂颗粒直径；C. 降低反应器内气体流速，增大催化剂颗粒直径；D. 增加催化剂颗粒直径，提高反应器内气体流速11 关于基元反应认识，正确是 A, B A.

8、分子数是针对基元反应概念；B. 基元反应计量系数及对应物种反应级数之间存在一一对应关系；C. 基元反应和意义是一样；D. 有基元反应总反应级数可能是小数12 对于一个均相变容反应，针对反应物A反应速率，下面表述正确是 B,D A. ；B. ；C. ；D. 13 对于平行反应，活化能E1 E2，反应级数n1 n2，如果目产物是R话，我们应该在 D 条件下操作。A. 高温、反应物A高浓度； B. 高温、反应物A低浓度；C. 低温、反应物A高浓度； D. 低温、反应物A低浓度14 对于化学反应认识，下面正确是 B, D A. 化学反应转化率、目产物收率仅及化学反应本身和使用催化剂有关系；B. 化学反

9、应转化率、目产物收率不仅及化学反应本身和使用催化剂有关，而且还及反应器内流体流动方式有关；C. 反应器仅仅是化学反应进行场所，及反应目产物选择性无关；D. 反应器类型可能直接影响到一个化学反应产物分布15 对于一个串联反应，目产物是中间产物，适宜反应器是 B A. 全混流反应器；B. 平推流反应器；C. 循环反应器；D. 平推流及全混流串联在一起反应器16 关于非理想流动及停留时间分布，论述正确是 A, C A. 一种流动必然对应着一种停留时间分布；B. 一种停留时间分布必然对应着一种流动；C. 一种停留时间分布可能对应着多种流动；D. 流动及停留时间分布存在一一对应关系17 是 B A. 平

10、推流E函数；B. 全混流E函数；C. 平推流串联全混流E函数；D. 全混流串联平推流E函数18 对于轴向分散模型，选择不同边界条件，计算公式和结果都有所不同，这说明 D A. 边界条件是人为设定，是为了便于有关公式推导；B. 边界条件可以自由选取；C. 边界条件决定于操作条件和反应装置本身；D. 边界条件不同，直接影响到反应器内流动和反应。19 对于一个气固相催化反应过程，下列属于动力学因素是 C, D A. 气膜扩散；B. 孔内扩散；C. 反应物吸附和产物脱附；D. 表面反应20 Langmuir吸附模型四个假定：均匀表面、单层吸附、吸附机理相同和无相互作用这几点应该说是非常苛刻，实际情况很

11、难满足上述要求。然而，对于多数化学反应，应用这几点假定进行有关推导，结果一般是可以接受，其主要原因在于 A A. 实际反应过程中催化剂表面吸附物种覆盖度很低；B. 实际催化剂表面一般很平整；C. 实际催化剂表面上活性位间距离较远；D. 实际催化剂表面上活性位数量有限21 关于指前因子和活化能描述正确是 B A. 指前因子理论上及温度无关，活化能取值永远都是正，活化能大、温度低，反应速率对温度变化更敏感；B. 指前因子理论上及温度有关，但及指数项相比其随温度变化可以忽略，活化能取值永远都是正，活化能大、温度低，反应速率对温度变化更敏感；C. 指前因子理论上及温度有关，活化能取值不可能永远都是正，

12、活化能小、温度高，反应速率对温度变化更敏感；22 对于一级不可逆反应，产物R最大浓度通常 C A. 只及速率常数大小有关；B. 只及反应温度有关；C. 及A初始浓度和速率常数大小有关；D. 只及A初始浓度有关23 测定停留时间分布常用方法有脉冲示踪法和阶跃示踪法，关于这两种方法，下列描述正确是 A，B，D A. 这两种方法都是物理示踪法；B. 根据脉冲示踪法得到实验数据，可以直接得到E函数；C. 根据阶跃示踪法得到实验数据，可以直接得到E函数；D. 根据阶跃示踪法得到实验数据，可以直接得到F函数三、计算题：1. 某一级液相反应在一只全混流反应器中进行，转化率为95，如果再串联一只同样全混流反应

13、器，使转化率仍维持在95，试问处理量应增加多少？【解】： 当反应在一个全混流反应器内进行时，根据全混流反应器设计方程，有 .(1)当两个等体积全混流反应器串联时，转化率不变，则有 .(2)根据式（1），得=19；根据式（2），得6.94。进料体积流率之比等于空时反比，即。也就是说，串联后进料体积流率应为原来5.48倍，即需增加4.48倍。2. 某速率常数为0.15 min-1一级不可逆反应在一非理想反应器内进行反应，示踪结果表明，和 分别为15 min和0.21。求用多级混合流模型预测转化率。解：根据多级混合流模型无因次方差及N之间关系，有 = 4.76 根据一级不可逆反应多级混合流模型转化率

14、表达式，有 3. 反应物A反应首先生成R (k1 = 6 hr-1)，R进一步反应生成S (k2 = 3 hr-1)和T (k3 = 1 hr-1)。如果浓度为1.0 mol / L纯A在一个全混流反应器内进行反应，求R浓度达到最大值空时及R最大浓度。解：根据一级不可逆串联反应在全混流反应器中进行反应时中间物种最大浓度及达到最大浓度空时公式，有： 0.2 hr说明：上述两公式也可通过对反应物A和产物R两次应用全混流反应器设计方程，求得产物R浓度表达式，然后令，求出 topt 和CR, max值。4某一级恒容反应AP在一平推流和一全混流反应器所组成串联反应器组中进行，两反应器有效容积均为Vr，进

15、料为纯A，初始体积流率为v0，试证明最后总转化率及这两个反应器串联顺序无关。（假设两反应器温度相等且保持恒定，反应器被反应物全部充满）解: 反应速率方程：(a) 全混流在前，平推流在后由全混流设计方程，得：故：由平推流设计方程得：则：其中（b）平推流在前，全混流在后对平推流： 得：对全混流：得：即：两各反应器排列顺序不影响反应结果化学反应工程名词解释在大型装置中，传热和控温往往是头等难题，甚至根本不可能达到及小装置相同温度条件，因此，就出现“放大效应”。间歇式反应器：一次性加料，经过一段时间出料反应器。膨胀因子：当反应物A（或产物P）每消耗（或生成）1mol时，所引起整个物系总物质量（mol）

16、增加或减少值。膨胀率：表征变容程度参数，仅适用于物系体积随转化率变化呈线性关系情况。返混：停留时间不同流体颗粒之间混合。平推流：指反应物料以一致方向向前移动，在整个截面上各处流速完全相等。全混流：指刚进入反应器新鲜物料及已存留在反应器中物料能达到瞬间完全混合，以致在整个反应器内各处物料浓度和温度完全相同，且等于反应物出口物料温度和浓度。停留时间：指从反应物进入反应器时算起至离开反应器时为止所经历时间。停留时间分布：由于同时进入反应器物料颗粒在反应器中停留时间可能有长有短，因而形成一个分布。空时：在规定条件下，进入反应器物料通过反应器体积所需时间。空速：在规定条件下，单位时间内进入反应器物料体积相当于几个反应器空积，或单位时间内通过单位反应器物料体积。工业催化剂所必备三个主要条件：活性好、选择性高、寿命长。焦姆金型（物理法） BET型（化学法）反应控制步骤答：气体在催化剂存在下进行化学反应可以设想是由下列步骤组成反应物从气流主体扩散到催化剂外表面（外扩散过程）反应物进一步向催化剂微孔内扩散进去（内扩散过程）反应物在催化剂表面上被吸附（吸附过程）吸附反应物转化成反应生成物（表面反应过程）反应生成物从催化剂表面上脱附下来（脱附过程）脱附下来生成物分子从微孔内向外扩散到催化剂外表面处（内扩散过程）生成物分子从催化剂外表面扩散到主流气流中被带走（外扩散过程）9 / 9