化学反应工程期末考试试题及答案3.pdf

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1、 化学反应工程试题XXX大学 化学反应工程 试 题 B(开)卷(答案)2011-2012学年第一学期一、单项选择题：(每题2 分，共 20分)1 .反应器中等温进行着A-P(1)和 AfR(2)两 个 反 应，当降低A 的 浓 度 后，发现反应生成 P 的显 著 降 低，而 R 的生成量略降低，表明(A)A.反应(1)对 A 的反应级数大于反应(2)B.反应(1)对 A 的反应级数小于反应(2)C.反应(1)的活化能小于反应(2)D.反应(1)的反应速率常数大于反应(2)22.四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值03为(B)A.1.0 B.0.25 C.0.50 D.03

2、.对一平行一连串反应A,P 为目的产物，若活化能次序为：E2EI-fA2 B.-FAI=-P A 2 C.-rA1 -fA2 D.不能确定何者为大2=0.15.已知一闭式反应器的 4 ,该反应器若用多釜串联模型来描述，则模型参数N 为(B A.4.5 B.5.6 C.3.5 D.4.06.固体催化剂之所以能起催化作用，是由于催化剂的活性中心与反应组分的气体分子主要发生(C)oA.物理吸附 B.化学反应 C.化学吸附 D.质量传递7 .包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为(B)A.堆(积)密度 B.颗粒密度 C.真密度 D.平均密度8 .在气固催化反应动力学研究中，内循环式无梯度反应器是一种(

3、C)oA.平推流反应器 B.轴向流反应器 C.全混流反应器一比多鎏春9.某液相反应，其反应式可写成A+C9R+C这种反应称为(B V A/，*A.均相催化反应B.自催化反应 C.链锁反应 D.可逆反应MB十长出)210.高径比不大的气液连续鼓泡搅拌釜，对于其中的气相和液相的流动常可近似看成(B)A.气、液均为平推流 B.气、液均为全混流C.气相平推流、液相全混流 D.气相全混流、液相平推流二、填 空 题(每 题 5 分，共 30分)1 .一不可逆反应，当反应温度从25升高到35时，反应速率增加一倍，则该反应的活化能为 528 94 J/mol。E8.314-)=ln2298 308解：E=52

4、8 94J/R(7+O(此步为速率控制步骤)R o =H +3.间歇釜反应器中进行如下反应：力 一尸(1)-FAI=kiCAa1力 T S(2)-rA2=k2CAa2在CAO和反应时间保持不变下，降低反应温度，釜液中CP/CS增 大，表明活化能E1与 E2的相对大小为 E1a2。A.ala2 B.alE24 从反应器停留时间分布测定中，求得无因次方差G =9 8,反 应 器 可 视 为 逢 邀 返 朝 乙 又若求得无因次方差G =、2,则反应器可视为 活塞流反应器。5.有两个有效容积不等的全混流反应器串联操作，反应为二级不可逆反应A-P,若大釜在先,小釜在后，出口转化率为X A 1,小釜在先、

5、大釜在后，则出口转化率为XA2,两种情况下，进料流速、进料浓度和反应温度均相同，比较XA1和 XA2的相对大小为 XA1nb(2)二级反应，等温操作。fib三、问 答 题(每 题 6 分，共 12分)1.液相复合反应，若为使目的产物P 的选择性高,应选择：(1)若采用间歇反应釜，其加料方式为？(2)若采用管式反应器，其进料方式为？(3)若 EIE2,则反应温度应尽可能采用高温或低温？答：为使目的产物P 的选择性高，应选择：(1)若采用间歇反应釜，其加料方式为 A 一次性加入，B 连续滴加;(2)若采用管式反应器,其进料方式为 A 从反应器进口处加入，B 沿管长多处加入;(3)若 EIE2,则反

6、应温度应采用 高 温。2.在四段绝热式固定床反应器中进行n 级不可逆反应，各段的催化剂相同，且控制进入各段的反应物料温度相等.若n0,试问(1)哪一段的净转化率最大？哪一段最小？(2)若段间采用冷激方法进行降温,试问第一段与第二段之间和第二段与第三段之间哪处需加入的冷激剂,多?为什么？解:(1)虽然各段进口温度相等，在催化剂=相同的情况下,净转化率也按1 至 4 段的顺序递减，第一段最大，第二段次之，第三段再次之，第四段最小.(2)因第一段反应量大于第二段反应量，所以1-2段间要取出的热比 2-3段间要取出的热大，因而1-2段间需要的冷激也大于2-3段间需要的冷激剂量上四、计 算 题：(第 1

7、,2 题 均 为 1 2 分，第 3 题 为 1 4 分，共 3 8分)1.在反应体积为1 m3的釜式反应器中，环氧丙烷的甲醇溶液与水反应生产丙二醇-1,2:H2COCHCH3+H20 -H2COH CM tfCH p该反应对环氧丙烷为一级，对水为零级，反应温度下反应速率常数等隼以酶舍屋第 液中环氧丙烷的浓度为2.1kmol/m3,环氧丙烷的最终转化率为90%。(1)若采用间歇操作，辅助时间为0.65h,则丙二醵-1,2 的日产是多少？(2 )有人建议改在定态下连续操作，其余条件不变，则丙二醇-1,2 的日产又是多少？(3)为什么这两种操作方式的产会有不同？解：匕=Im3,rA=kCA,k=0

8、.98A-1,0=2Akm olH,XA=0.9(1)一级不可逆反应：/=-ln(l-xA f)=-ln(l-0.9)=2.35k 0.98/=Qo +跖)=Co(235+0.65)=1Q0=l/3m3/h丙二醇的浓度=以牙4=2.1 x 0,9=1.89加。加3丙二醇的产量=QoCA(/Af=1.89x1/3 Q.Giktnol/h=15.15A/MQ/日(2)采用定态下连续操作v-Q Mf QX0.9 Tk(l-XA/)0.98(1-0.9)所以 Qo=O.1O9m3/h丙二醇的产量=0.109 xl.89=0.2Q58kntol I h=4.939Am。/日(3)因连续釜在低的反应物浓度

9、下操作，反应速率慢，故产低。2.对一闭式反应器进行停留时间分布实验测定，在 Q=300L/min下，得到。)1关系如下图所示。由于该图放置已久，纵坐标模糊不清。试根据E(t)函数性质确定并计算：(1)E(t)(2)F(t)(3)该反应器体积为多少？(4 )多级串联模型参数N 为多少？_2(5)无因次方差。为多少？(6)轴向扩散模型参数网为多少？答：(1)E(t)=-1/200(t-20)(2)F(t)=-t2/400+0.1t(3 )V=2 m3(4)多级串联模型参数N=2cl=-=-(5)无因次方差 N 2-e P e)=0.5Pe pe2(6)*.Pe=2.563 某一级不可逆气固催化反应

10、在反应温度150下测得炸=5寸,有效扩散系数DeA=0.2cm2/s。求：(1)当颗粒直径为0.1mm时，内扩散影响是否已消除？(2 )欲保持催化剂内扩散有效因子为0.8 ,则颗粒直径应不大于多少？“、x dp k 0.01 f T A 1(1)。=-J-2-=J =0.00833 -6 DeA 6 V0.2 3T|=7 n=4 1-I =o.80 tanh 30 3 g试 差，得。=0.68无叵=户=9 0686 DeA 6%0.2 6 尸解.尸 工 0.816 cm湖北XX大学化学反应工程试题一、选择题1、气相反应8 +3%=CH4+H2O进料时无惰性气体，CO与”2以1:2摩尔比进料，则

11、膨胀 因 子%。=_区_。A.-2 B.-1 C.1 D.2K|K22、一级连串反应A-A P S在间歇式反应器中，则目的产物P的最大浓度A.铲B _应_ _ _/(C-严o+1 2 _(_K_ _J_KC?-严o+1 23、串联反应A-P（目的）TR+S,目的产物P与副产物S的 选 择 性 =_g_。-P O pP O 户 一 P ft)A tiA nA B A O c s 一 s o D.R“R O4、全混流反应器的容积效率破 1.0时，该反应的反应级数n/_。A.05、对于单一反应组分的平行反应S（副），其瞬间收率8“随04 增大而单调下降，A则最适合的反应器为一B _oA.平推流反应器

12、B.全混流反应器C.多釜串联全混流反应器D.全混流串接平推流反应器6、对于反应级数n0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用 A A.平推流反应器 B.全混流反应器C.循环操作的平推流反应器 D.全混流串接平推流反应器7、一级不可逆液相反应A=2R,CA O=2.30的1。/，“,出口转化率以=07,每批操作时间+%=2.0 6,装置的生产能力为50000 kg产物R/天，M=60,则反应器的体积V3为。A.19.6 B.20.2 C.22.2 D.23.48、在间歇反应器中进行等温一级反应A f B,一。=0.0iCAmol/l-s，当=bn。/时，求反应至C八=0.01“。/所需时间=

13、B 秒。A.400B.460C.500D.5609、一级连串反应A-P-S在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的最优空时%=D_ oIn(K JK)ln(K JK J ln(K/K J _1_A,KK、g KK、c.j l/口.10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间九不包括下列哪一项A.加料时间 B.反应时间 C.物料冷却时间 D.清洗釜所用时间11、全混流反应器中有一个稳定的定常态操作点。A.1 B.2 C.3 D.412、全混流反应器的容积效率n小于1.0时，且随着A的增大而减小，此时该反应的反应级数n_D_ oA.013、当反应级数n_Q_时，微观流体具有比宏观流体高的

14、出口转化率。A.=0 B.=1 C.1 D.0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用 A。A.平推流反应器 B.全混流反应器C.循环操作的平推流反应器D.全混流串接平推流反应器二、填空题1、化学反应工程是一门研究 化学反应的工程问题 的科学。2、化学反应速率式为-%=K c C：C?，如用浓度表示的速率常数为弓，用压力表示的速率常数g，则K c =（R T严_一k P住）A 13、平行反应 S（副）均为一级不可逆反应，若E上%，选择性Sp与 浓度 无 关,仅 是 温 度 的函数。4、对于反应级数n 0的反应，为降低反应器容积,应选用 平推流 反应器为宜。5、对于恒容的平推流管式反应器 平均

15、停留时间、反应时间、空 时 一致。6、若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为_ 微观流体一。7、流体的混合程度常用调匀度S、流体的混合态来描述。8、催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的一物里失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_ 化娶失活。9、对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约-O.l u m 一 时,分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素，这种扩散称为 努 森 扩 散 10、绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用蟠杜淮模型来计算。11,对于

16、可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度（必和平衡温度4,二者的关系T T p peq opi _ 八 E 匚？为_ _ _T“1 ,Tpi E l E,o12、描述流化床的气泡两相模型，以。的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化速 度”必 通 过，而 其 余 部 分 幺 上 上 则 全 部 以 气 泡 的 形 式 通 过。13、描述流化床的数学模型,对于气、乳两相的流动模式一般认为_ 皂_ 相为平推流，而对乳 相则有种种不同的流型。14、多 相 反 应 过 程 是 指 同 时 存 在 卫 理 里 超 相 态 的 反 应 系 统 所 进 行 的 反 应 过 程。15、三 传 一

17、 反 是化学反应工程的基础。16、不论是设计、放 大 或 控 制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参 数 间 的 关 系，简称一数学模型一。17、一 级 连 串 反 应A -P一工A S在 平 推 流 反 应 器 中，则 目 的 产 物P的 最 大 浓 度Cp,max出 饮2%）ln(k2/ki)4 2一4|)XK18、着眼反应组分K的转化率的定义式为_=nK O“K。Ki19、一 级 连 串 反 应A-A PA S在 间 歇 式 全 混 流 反 应 器 中，则 目 的 产 物p的最大浓度optIn a 2 4)女2 一左1 )20、化学反应速率式为一名=K c/C f,

18、如 用 浓 度 表 示 的 速 率 常 数 为 分，用压力表示的速率常数给 ,贝ljc=Kio21、理 想 反 应 器 是 指 全混流反应器、平 推 流 反 应 器 22、具 有 良 好 搅 拌 装 置 的 釜 式 反 应 器按三邈匚反应器处理，而 管 径 小，管子较长和流速较大的 管 式 反 应 器 按 平 推 流 反 应 器 处 理。dQ,.dQc23、全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为以二口、,dT dT24、平 推 流 反 应 器 的 返 混 为。25、一个可逆的均相化学反应，如果正、逆两向反应级数为未知时，采用一初始速率法一法来求反应级数。26、分批式完全混合反应器操作的优化分析

19、是以一平均生产速率最大一、一生产经费最低.为目标进行优化的。27、轴 向 分 散 模 型 的 数 学 期 望 值 ,方差28、测定气-液相反应速率的方法与均相反应时不同之点是实验时要排除气相和液相中的一艺鼓阻力一,使反应在动力学区域内进行。29、在流化床中为了传热或控制气-固相间的接触，常在床内设置内部构件，但很少使用水平构件，它对颗粒和气体的上下流动起一定的阻滞作用，从而导致床内产生明显的一遍驾梯度和_ 浓度一梯度。30、对于气-固系统的流化床反应器的粗颗粒系统，气速超过起始流化速度后，就出现气泡，气速感高，气泡的聚并及造成的扰动亦愈剧烈，使床层波动频繁，这种流化床称为一聚式流化床_。31、

20、当前用于描述气-液两相流相间传质的模型有两大类：一是按稳态扩散来处理的一双膜醺一;一是按非稳态扩散处理模型，如 一 溶质渗透模型_ 和_ 表面更新模型一。32、在建立数学模型时，根据基础资料建立物料衡算式的一般式为一输入-=输出僵+反应+累积33、活化能的大小直接反映了一反应速率_ 对温度的敏感程度。34、生成主产物的反应称为_ 圭叵亶，其它的均为_副反应35、固定床中颗粒的体积相当直径定义为具有相同体积V p的球粒子直径，表达式d v=_ Y p/IT）的三、分析解答题1、简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。（分）反应时间

21、是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。（分）停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。（分）由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。（分）2、简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统,（分）在某瞬间t=0将流入系统的流体切换为含有示踪剂A 且浓度为C，。的流体,（分）同时保持系统内流动模式不变，并在切换的同时，在出口处测出出口流体中示踪剂A的浓度随时间的变化。（分）对应的曲线为F（t）,a。（分）3、简述均相反

22、应及其动力学的研究内容？答：参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，并确定表达这些影响因素与反应速率之间定关系的速率方程。4、对于可逆放热反应如何选择操作温度？答：1 ）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度；2）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。5、简述气-液反应的宏观过程：A（g）+bB（I）产 物（I）?1 ）反应物

23、气相组分从气相主体传递到气液相界面，在界面上假定达到气液相平衡；2）反应物气相组分A从气液相界面扩散入液相，并在液相内反应；3）液相内的反应产物向浓度下降方向扩散，气相产物则向界面扩散；4）气相产物向气相主体扩散。6、简述固定床反应器的优缺点？1 ）催化剂在床层内不易磨损；2）床层内流体的流动接近于平推流，与返混式反应器相比，用较少的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力；3）固定床中的传热较差；4）催化剂的更换必须停产进行。A 7、对于反应$S,优,其活化能为巴.，2cA,其活化能为当，当 月 当时如何选择操作温度可以提高产物的收率？rk eE,Rr k 生 SR=3=CA=A 4 C

24、A.F答：对于平行反应 勺 2 k20，所 以，当 当 E时应尽可能提高反应温度，方可提高R的选择性，提高R的收率8、简述气固流化床反应器气泡两相模型的特点？1）以Uo的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流动速度Um f通 过，而其余部分以（Uo-Um f）则全部以气泡的形式通过；2）床层从流化前的高度Lm f增高到流化时的高度Lf,完全是由于气泡的体积所造成；3）气泡相为向上的平推 流，大小均一；4）反应完全在乳相中进行；5）气泡与乳相间的交换量Q为穿流量q与扩散量之和。9、简述双膜理论？该模型设想在气-液两相流的相界面处存在着呈滞流状态的气膜和液膜，而把气液两相阻力集中在这两个流体

25、膜内，而假定气相主体和液相主体内组成均一，不存在传质阻力。组分是通过在气膜和液膜内的稳定的分子扩散过程来进行传质的，通过气膜传递到相界面的溶质组分瞬间的溶于液体且达到平衡。因 此，把复杂的相间传质过程模拟成串联的稳定的双膜分子扩散过程的叠加，相间传质总阻力等于传质阻力的加和。10、简述理想反应器的种类？通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物

26、料在器内具有相同的停留时间。11、简述气固流化床反应器鼓泡床模型的特点？答：假定床顶出气组成完全可用气泡中的组成代表，而不必计及乳相中的情况，对气泡的组成进行计算便可以达到反应的转化率12、简述理想反应器的种类。答：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全 混 合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间化学反应工程期末试题科 目：化学反应工程 适用对象:化学工

27、程与工艺本科I.填空题1.(1)化学反应工程是一门研究 的科学。2.(1)化学反应速率式为-J =K c C g，如用浓度表示的速率常数为,用压力表示的速率常数&，,贝1 底=g。3.(2)P(主)A平行反应 4 s(副)均为一级不可逆反应，若E至 七 ，选择性S,与 无关，仅是_ _ _ _ _ _ _ 的函数。4.(1)对于反应级数n0的反应，为降低反应器容积，应选用 反应器为宜。5.(3)对 于 恒 容 的 平 推 流 管 式 反 应 器、一致。6.(1)若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这 种 流 体 称 为。7.(2)流体的混合程度常用_ _ _ _ _ _、来描述。8.(

28、2)催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_ _ _ _ _ _失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的 失活。9.(1)对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约_ _ _ _ _ _时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素。10.(1)绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用 模型来计算。11.(1)T T对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度呐和平衡温度”，二者的关系为12.(1)描述流化床的气泡两相模型，以“。的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始

29、流化速度Umf通过，而其余部分 则全部以气泡的形式通过。13.(2)描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为 相为平推流，而对相则有种种不同的流型。14.(1)多相反应过程是指同时存在 相态的反应系统所进行的反应过程。I I .单项选择1 2 )一级连串反应A-P-S在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的最优空时ln(KJKJ ln(g/K J _1_A.g KK、Q A/RKZ 0.2.(2)全混流反应器的容积效率n小于1.0时，且随着A的增大而减小，此时该反应的反应级数A.0 D.03.(2)当反应级数n 时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。A.=0 B.=

30、1 C.1 D.Vi=rzv0=1.0 0 6 x 1.8 2 =1.8 3/由 分反应器的总容积为V =2 匕=3-6 6 加,分3.(10)解：等容积釜串联应有T=7I+G =7=1/2 7 =0.5/?分对第二个全混流反应器作物料衡算-。4 2)=&CA2 匕分Q=C-二 g o.*2 +攵 2 _ (1+K J 2&=k=kiT2=0.5 分对于p ：匕(。川-CA2)=匕(占 C k 2 +k2 cp2 )-_K CA O_ _ K CAO-(1 +&)2(1 +S)+(1+&)(1 +勺)2K2-k2T2=0.2 5 分C.,=-=().4 4 4?。/2(1 +0.5)2c 0.

31、5 0.5(1 +0.5)2(l +0.2 5)(1 +0.5)(l +0.2 5)2.cs2=1 -(0.4 4 4 +0.3 9 1)=0.1 6 5 m o l/lCP2 _ 0.3 9 1 _23?CS2 0.1 6 5 4.(10)，1 1 2.5 八N=2T=7.5 min则每个反应器的停留时间为 N 2对第一个釜进行物料衡算go=C/U +（-Cu）4=。川 +整理得7$C；i+C4I-1=0解得 Cu=0.30加。/同理对第二个釜进行物料衡算C/U =C 1 2 +（%2）7 2 =C.2 +kC A%解得 Ct2=144m o/CJ o-CJ 2cJ O1-0.144-=85

32、.6%1分分分分分分分分5.(5)解:8.971/、=,=-7=0-234t2 6.1872N=3=4.27取N=42)xA=1-=0.566(1+与N分分分分化学反应工程期中复习题(3 )科 目：化学反应工程 适用对象:化学工程与工艺本科2 0 0 4-7-6I.填空题1.化学反应工程中的“三传一反”中 的 三 传 是 指、。2.(3)化 学 反 应 过 程 按 操 作 方 法 分 为、操作。3.(1)活化能的大小直接反映了 对温度的敏感程度。4.(2)K K2一级连串反应A、S在全混流釜式反应器中，则目的产物P的最大浓度r _ T P m a x _、P _5.(2)生 成 主 产 物 的

33、 反 应 称 为,其 它 的 均 为。6.(1)一 一 个 P(主)A-如果平行反应 s(副)均为.级不可逆反应，若E：E制,提高选择性力应7.(3)对 于 恒 容 的 平 推 流 管 式 反 应 器、一致。8.(2)全混流反应器的空时T是 与 之比。9.(1)七 一A -二 R 丁 =对于可逆的放热反应 卜2,使 反 应 速 率 最 大 的 反 应 温 度,如 一。1 0.(2)对于循环操作的平推流反应器，当循环比B f。时 反 应 器 内 返 混 为,而当B f 8时则反 应 器 内 返 混 为。H.单项选择1.(2)一 _ _ _ _A如果平行反应 7义融均为一级不可逆反应，若 匕 岛”

34、，提高选择性S p 应_ _ _ _ _ _ _ 0A.提高浓度 B.提高温度 C.降低浓度 D.降低温度2.(2)气相反应2 A +B -3 P+S 进料时无惰性气体,A 与B 以2 ：1 摩尔比进料，则膨胀因子生=_ _ _ _。A.-1 B.-1/2 C.1/2 I).13.(2)气相反应C 0 +3 H2 =C&+H2。进料时无惰性气体，CO与”2 以1 ：2 摩尔比进料，则膨胀因子分。=。A.-2 B.-1 C.1 1).24.(2)全混流釜式反应器最多可能有 个定常态操作点。A.1 B.2 C.3 D.45.(2)对于反应级数n 0 的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用。A.

35、平推流反应器 B.全混流反应器C.循环操作的平推流反应器 D.全混流串接平推流反应器6.(2)全混流反应器的容积效率n=l.0 时，该反应的反应级数n。A.07.(2)K|K2一级连串反应A-AP S 在全混流釜式反应器中，则目的产物P的最大浓度C 0.m a x -A 京 B.(勺/产 +1 c D,(&/&严 +1 28.(2)在间歇反应器中进行等温二级反应A -B,=0。9：在-s,当。4。=而 时，求反应至C”=0 0 1 血所需时间t=秒。A.8 5 0 0 B.8 9 0 0 C.9 0 0 0 D,9 9 0 09.(2)在间歇反应器中进行等温一级反应A f B,-rA=0.0

36、CAmol/ls 当6；()=1 加。/时，求反应至C”=0 0 1 机。/所需时间t=秒。A.4 0 0 B.4 6 0C.5 0 0D.5 6 01 0.(2)对于自催化反应，最合适的反应器为A.全混流反应器 B.平推流反应器C.循环操作的平推流反应器 D.全混流串接平推流反应器III.简答题1.(5)简述均相反应及其动力学的研究内容?2.(5)简述理想反应器的种类？3.(5)A 对于反应 G S,7=4。；，其活化能为g;3 =七 04,其活化能为马,当当 时如何选择操作温度可以提高产物的收率？4.(5)简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？5.(5)简述分批式操作的

37、完全混合反应器？I V.计算题1.(1 0)醋酸在高温下可分解为乙烯酮和水，而副反应生成甲烷和二氧化碳：CH.COOH C H,=CO+H,0 CH.COOH C/4+CO,已知在9 1 6 c 时 占=4.6 5 二1,七=3.7 4 b ,试计算：1)9 9%的醋酸反应掉的时间；(6 分)2)在此反应条件下醋酸转化成乙烯酮的选择性。(4 分)2.(1 0)在1 0 0 0 K 于恒温恒压反应器中进行下述分解反应：RCH 20H(g)T RCHO(g)+H 2(g)反应速率常数0.0 8 2 1/m ol -m i n,初始时含纯的R C l b O H,其初始压力为2.0 2 6 X 1

38、0 P a,求1)将2 0%的R C H 2 0 H 分解所需时间；2)R C H 2 0 H 的浓度降低2 0%所需的时间。3.(1 0)现有一有效容积为0.7 5 疝 的搅拌釜反应器，其内设置有换热面积为5.O n?的冷却盘管。欲利用改反应器来进行A-R 的级不可逆的液相反应，其速率常数k=1.0788x1()9 exp,反 应 热(一.，)=2 0 9 2 1/。4，原料液中人的浓度Cw =S 2 2。/,但不含反应产物R。此原料液的密度p=1 0 5 0 g/l；定压比热C?=2.9 2 9(j/g-c)。要求原料液的进料流率为h=3 /，反应器出口的反应液中=,0 4 6。/。总传热

39、系数u=2 0 9.2 (K J/m2 h ),所用的冷却介质的温度为2 5。试求满足上述反应要求所需的反应温度以及料液的起始温度T。4.(5)设某反应的动力学方程为一 八=8 3 5 0；机当A 的浓度为1?。/时，达到A 的残余浓度0.0 1 m。/,需多少时间？化学反应工程期中复习题答案(3 )1.(3)质量传递、热量传递、动量传递2.(3)分批式操作、连续式操作、半分批式3.(1)反应速率4.(2)_ _ _ _ _ _Co _ _ _ _ _ _ 吠/&严+1/、5.(2)主反应、副反应6.(1)提高温度7.(3)平均停留时间、反应时间、空时8.(2)反应器的有效容积、进料流体的容积

40、流速9.(1)-(&-4)D 女0耳。40(1)A m；-k0E2(CK0+C.OZA)1 0.(2)零、最大1.（2）B2.（2）C3.（2）A4.（2）C5.（2）A6.（2）B7.B8.（2）D9.（2）B10.（2）D1.（5）参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。（分）均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，（分）并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。（分）2.（5）通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。（分）所谓完全混合流反应器是指器内的反

41、应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。（分）所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。（分）3.（5）rk p-EJRT k 时用C _ R _ 70 匕 _ RT C对于平行反应 勺 Go（分），所以，当时应尽可能提高反应温度，（分）方可提高R的选择性，提高R的收率。（分）4.（5）空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。（分）反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。（分）停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反

42、应器内共停留了多少时间。（分）由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。（分）5.（5）反应物料一次性投入反应器内，（分）在反应过程中，不再向器内投料，也不出料，（分）待达到反应要求的转化率后，一次性出料，（分）每批操作所需生产时间为反应时间与非生产性时间之和，（分）非生产性时间包括加料、排料和物料加热、冷却等用于非反应的一切辅助时间。（分）1.（1 0）解：设在时间t时乙烯酮和甲烷的浓度分别为X和y,初始为 A。，则-=ki(CA 0-X-y)分分d(x +y),、/、厂-=(占 +k2)(CM-x-y)相加得 出将其积分

43、go-a+y）I n Tx+y)=(%+k?)t1）当转化率为9 9%时x+y =0.9 9 g。-I n-4.6 5 +3.7 4 1-0.9 9=0.5 4 9 scdxSP=T2）瞬时选择性为 dyx _ k、_ 4.6 5积分得y七3.7 4分分分分分分XS=-=5 5.4%y分2.(1 0)解：R C H:O H S)t RC HO(g)+/(g)ABCt=0 DAO 00t=t nAo-x XX 总 二 八0+工分由k可知该反应为二级反应分dxVdt分几计RTV=3 理想气体 Pdx _ k(nA()-x)2dt(nAQ+x)RT IP分(A o +x)dx _ kPdt.(n4

44、0-x)2 RTr nM x,f kPdt d2r +-7将 其 积 分 (。一劝(A O-X)J dRxT=-RTkP2xx+ln(l-)nA 0分分分 =20%当“AO,带入得t=138 minnA 0 _ n or _*。7 _=-M o对 于 歹 一 A,应 有+x)RT/P nMRT/P分分X丫 一-“A。-当 9 ,带入得t=6 6.Imin3.(10)解：1)计算反应温度Tg _ 1C w 1 +女 7分(*D 0.22k=-=(0.04=1855 7 5 Qk=1.07 8 8 xl09 exp-根据TT=308.6 K2)VOPCP分分分分丁 /18 x 0.04 x 0.75 x 20921+209.2 x 5 x(308.6-298.16)T“=308.6-0 3x1050 x2.929306.2K分4.(5)解:上AO rA AA。OdCA1 ,1O.35C；0.35 CA-)cJ o分t带入得(-)=28 3.V0.35 0.01 1分