化学反应工程期末考试试题及答案1.pdf

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1、V:1.0精选工程方案化 学 反 应 工 程 期 末 考 试 试 题 及 答 案（整 理）化学反应工程期末考试试题及答案（整理）XXX大学 化学反应工程 试题B （开）卷（答案）2 0 1 1 2 0 1 2 学年第一学期一、单项选择题：（每题2 分，共 2 0 分）1 .反应器中等温进行着A-P（l）和 A-R（2）两个反应，当 降 低 A的浓度后，发现反应生成P的量显着降低，而 R的生成量略降低，表明（）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）2 .四只相同体积的全

2、混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值0 3 为（）A.B.0.2 5 C.D.0A-（l）P 2）-Q3 .对一平行一连串反应A,P为目的产物，若活化能次序为：E2EI-rA2 B.-rA I=-rA 2 C.-rAi .（1）-rAi=k i CAa lA-S（2）A 2=k 2 cA-在CAO和反应时间保持不变下，降低反应温度，釜 液 中 C p/C s 增大，表明活化能E1 与 E2的相对大小为;在温度和反应时间保持不变下，增高反应浓度，釜液中C p/C s 增大，表明反应级数a l、化学反应工程期末考试试题及答案(整理)a 2 的相对大小为。4.从反应器停留时间分布测定中，求得无

3、因次方差b=0-98,反应器可视为又若求得无因次方差b；=0 0 2,则反应器可视为。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XA I，小釜在先、大釜在后，则出口转化率为X A 2,两种情况下，进料流速、进料浓度和反应温度均相同，比较X A I 和 X A 2 的相对大小为_ _ _ _ _ _ _ _ _。6.在固定床反应器中，分别进行一级和二级不可逆气固催化反应，试比较a、b 两 物 回 喇 月 C a 处靠近反应器的进口，b 处靠近反应器的出口)，并说明理由.(1)一级放热反应，绝热操作(2)二级反应，等温操作2A+B

4、P三、问答题(每题6 分，共 12 分)4 +2 8 今。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 E i E2,则反应温度应尽可能采用高温或低温2 .在四段绝热式固定床反应器中进行n 级不可逆反应，各段的催化剂量相同，且控制进入各段的反应物料温度相等.若n 0,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量多为什么四、计算题：(第 1,2 题均为12 分，第 3 题 为 14分，共 38分)1.在反应体积为1

5、 n?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+H2O T H2COHCHOHCH3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于，原料液中环氧丙烷的浓度为m 环氧丙烷的最终转化率为90%0(I)若采用间歇操作，辅助时间为，则丙二醇-1,2的日产量是多少(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的日产量又是多少(3)为什么这两种操作方式的产量会有不同化学反应工程期末考试试题及答案(整理)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E t 关系如下图所示。由于该图放置己久，纵坐标模糊不清

6、。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(5)无因次方差端为多少(6)轴向扩散模型参数尸e为多少03.某一级不可逆气固催化反应，在反应温度150下，测 得 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，则颗粒直径应不大于多少一、2.B 5.BIn 组=(-)=ln 2%R T,T2上=(=，=ln 28.314 298 308二、J/mol E=5 2 8 9A/m o l2.A+。o Aaj52+2。=2Bb+o(此步

7、为速率控制步骤)R(r=+。化学反应工程期末考试试题及答案(整理)a2 4.全混流反应器活塞流反应器 5.xAlr|b(2)nar|b三、简答题1.答：(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E1E2,则反应温度应采用高 温。2.答：(1)虽然各段进口温度相等,在催化剂量相同的情况下，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段间要取出的热量比2-3段间要取出的热量大，因 而1-2段间需要的冷激量也大

8、于2-3段间需要的冷激剂量。四、计算题：I 解.匕=kCA,k =0.98/1 1,CAtt=2.1ktn ol/1,X人=0.9一级不可逆反应：Z =-l n a-x4/)=-Ina-0.9)=2.35/ik 0.98Vr=Qo(t+*o)=Qo(2.35+0.65)=1Q()=l/3 m3/h丙二醛的浓度 2.1 x 0.9=l.S 9km ol/丙二醇的产量=QoCAoXAf=1.8 9 x 1/3 =0.63km ol I h=/日(2)采用定态下连续操作v2 Q X0.9 ik C-X Q 0.9 8(1-0.9)所以 QOR/09m3/h丙二醇的产量=0.109 x 1.89=0.

9、2058及=4.9394，。/日(3)因连续釜在低的反应物浓度下操作，反应速率慢，故产量低。2.答：(1)E(t)=-l/200(t-20)(2)F(t)=-t2/400+(3)V=2m3a2=J_=l(4)多级串联模型参数N=2(5)无 因 次 方 差一 N 2(6)on=-(l-eP c)=0.56 Pe pe2Pe=2.563.解：化学反应工程期末考试试题及答案（整理）0 F（2）T|=Y（|）tanh3（|）3。试 差，得（|）=0.68空 叵 二6 DeAdP 0.816 cm=0.008339dp=0.686尸湖北XX大学化学反应工程试题一、选择题1、气相反应C +3 H 2 m

10、C H 4 +H 2 O 进料时无惰性气体，C O 与H 2 以1 ：2 摩尔比进料，则膨胀因子而。=_。A.-2 B.-1 C.1 D.22、一级连串反应S在间歇式反应器中，则目的产物P 的最大浓度。皿=K|、检-K,_ _ _ _ _ 4 0 _ _ _ _ _ C，K、K二K、-A.K B.K S/用 严+lf C.A V D.K K J K 2 严 +l f3、串联反应A -P（目的）R +S,目的产物P 与副产物S 的选择性S p=。np-rip。几P 一 p o .0一九 p o nP 一 P 0A.nA B.AO c.九 s _ s o D,R 一R。4、全混流反应器的容积效率1

11、r时，该反应的反应级数n 0A.0 D.0P（）A-5、对于单一反应组分的平行反应 S（副），其 瞬 间 收 率 随 增 大 而 单 调 下降，则最适合的反应器为 oA.平推流反应器 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n 0 的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用 oA.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化学反应工程期末考试试题及答案（整理）7、一级不可逆液相反应A=2R,G o=2.30kw 机3,出口转化率*A=0.7,每批操作时间t+s=,装置的生产能力为50000kg产物R/天，MR

12、=60,则反应器的体积V为_ m A.19.6 B.20.2C.D.8、在间歇反应器中进行等温一级反应A-B,-%=001cA当。，。=1 2/时，求反应至g =0.01 /所需时间=秒。A.400 B.460 C.500 D.5609、一级连串反应A-PT 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为”=ln（K J K、）ln（K J K J ln（K J KJ 1。A KK、B.C D.10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间f0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 个稳定的定常态操作

13、点。A.1 B.2 C.3 D.412、全混流反应器的容积效率口 小于时，且随着人的增大而减小，此时该反应的反应级数n。A.0 D.013、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.=1 C.1 D.3 D.句17、不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是。A.粒子与流体间有温度差 B.粒子与流体间无温度差C.床层径向有温度梯度 D.床层轴向有温度梯度18、属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是 oA.粒子与流体间有浓度差B.粒子与流体间无浓度差C.床层径向有温度梯度D.床层径向有浓度梯度19、下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第n

14、 级 模 型 的 特 点。A.各参数均为恒值 B.参数值不随床高而变C.参数值与气泡大小无关 D.参数值与气泡大小有关化学反应工程期末考试试题及答案(整理)20、流化床反应器中的操作气速为是根据具体情况定的，一般取流化数“)/”旷在 范围内。A.0.1-B.10 C.1015 D.21、全混流反应器进行放热反应时，要使反应器操作在稳定的定常态，则必须满足以下条件A.移热速率 放热速率 B.移热速率 放热速率C.移热速率随温度变化率,放热速率随温度的变化率D.移热速率随温度变化率 放热速率随温度的变化率22、气固催化反应本征速率是指排除 阻力后的反应速率。A.外扩散阻力 B.内扩散 C.内外扩散

15、 D.吸附和脱附23、等温液相反应 A+BTP rp=k|CACB，2AR rR=k2CA2P为目的产物，有下列四种方案可供选择，从提高P的收率着眼适宜选用A.间歇釜式反应器，A和B-次性加入；B.全混流反应器；C.半间歇釜式反应器，A一次性加入，B连续滴加；D.半间歇釜式反应器，B一次性加入，A连续滴加。24、乙苯在催化剂上脱氢生成苯乙烯，经一段时间反应后，苯乙烯生成量不再增加，乙苯仍大量存在，表明这是一个 反应。A.慢速 B.可逆 C.自催化 D.不可逆K K)25、等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应A-A P S若保持相同的转化率*人，调节反应温度使k2/kI降低，则P的收率将A.

16、增大 B.减小 C.不变 D.先增后减26、在全混流反应器中，反 应 器 的 有 效 容 积 与 进 料 流 体 的 容 积 流 速 之 比 为:A.空时TB.反应时间tC.停留时间tD.平均停留时间27、阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为 oA.E(t)曲线B.F(t)曲线C.I(t)曲 线(t)曲线28、气固催化反应的内扩散模数,其中L为特征长度，若颗粒为球形则1=.A.厚度/2B.RC.R/2D.R/329、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.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

17、门研究 的科学。2、化学反应速率式为一i =如用浓度表示的速率常数为K c,用压力表示的速率常数Kj 则 K0=KPP（主）A3 平行反应的函数。S(副)均为一级不可逆反应，若 E主E副，选择性Sp与无关，仅是.化学反应工程期末考试试题及答案（整理）4、对于反应级数n 0的反应，为降低反应器容积，应选用 反应器为宜。5、对于恒容的平推流管式反应器 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 7、流体的混合程度常用、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 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、对

18、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，这种扩散称为 o10、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、对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度和平衡温度4%二者的关系为12、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“”通过，而其余部分 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相为平推流，而对 相则有种种不同的流型。14、多相反应过程是指同时存在 相态的反应系统

19、所进行的反应过程。15、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。K K217、一级连串反应 S在平推流反应器中，则目的产物P的最大浓度Gmax=opt-18、着眼反应组分K的转化率的定义式为。19、一级连串反应AS在间歇式全混流反应器中，则目的产物P的最大浓度Cp mm=、/=。20、化学反应速率式为一勺=仁仁（,如用浓度表示的速率常数为K c,用压力表示的速率常数K。，则_%21、理想反应器是指。22、具有良好搅拌装置的釜式反应器按 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 反应器处理。23、

20、全 混 流 反 应 器 稳 定 的 定 常 态 操 作 点 的 判 据 为、24、平推流反应器的返混为 o25、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 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 是 以、为目标进行优化的。化学反应工程期末考试试题及答案（整理）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,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

21、作用，从而导致床内产生明显的 梯度和 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，气速愈高，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。31、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双膜模型一;一是按非稳态扩散处理模型，如 和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。33、活化能的大小直接反映了 对温度的敏感程度。34、生 成 主 产 物 的 反 应 称 为,其它的均为。35、固定床中颗粒的体积相当直径定义为具有相同体积Vp的球粒子直

22、径，表达式d产 o _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 的 流

23、 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尸=体中示踪剂A的浓度随时间的变化。（分）对应的曲线为F（t）,。（分）3、简述均相反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量关系的速率方程。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

24、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（1）产 物（1）1）反应物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）催化剂的更换必须化学反应工程期末考试试题及

25、答案（整理）停产进行。7、对于反应,7=%。；其活化能为片；勺=%2 0 4,其活化能为多，当E 心时如何选择操作温度可以提高产物的收率小 J咒二叶 七答：对 于 平行 反 应,勺 2（）6 任 屯&0 ”,所以，当 号 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U o 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U m f 通过，而其余部分以（U o-U m f）则全部以气泡的形式通过；2）床层从流化前的高度L m f 增高到流化时的高度L f,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

26、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。1 0、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

27、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。1 1、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1 2、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

28、。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二、1.化学反应的工程问题（尺 丁 尸 浓 度 温 度 4.平 推 流 5.平均停留时间、反应时间、空 时 6.微观流体7.调 匀 度 S 流 体 的 混 合 态 8.物理 化 学 9.0.1 u m 努 森 扩 散 1 0.拟 均 相 一 维化学反应工程期末考试试题及答案（整理）Teq-T（p t _ R n1 1.Teqi/当 一 4 E 1 2.0 -U 1 3.气 乳 1 4.两个或更多1 5.三传一反/,、电恢2-&）1.J .k 1 I n%/kJ#

29、=KO-K1 6.数学模型 1 7.l*2 J k2-k,18 K 0（J、伙 2 伏 T H /、1 9 A J 七 一 占 2 0.（R为“”2 1.全混流反应器、平推流反应器2 2.全混流平推流2 3._dQ,、d0cQG=Q,d T dT 2 5.初始速率法2 6.平均生产速率最大 生产经费最低2 7.2 8.扩散阻力2 9.温 度 浓 度 3 0.聚式流化床3 1.双膜模型溶质渗透模型表面更新模型3 2.输入量=输出量+反应量+累 积 量 3 3.反应速率3 4.主 反 应 副 反 应 3 5.（6 V p/兀）3化学反应工程期末试题I I.单项选择1 .一级连串反应AT PT S

30、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 刖=A.KK、B.KK、Q 尿p K R2 .全混流反应器的容积效率n 小于时，且随着力A的增大而减小，此时该反应的反应级数n。A.0 D.03 .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.=1 C.1 D.V.=rzv0=1.0 0 6 x 1.8 2=1.8 3 m，由 反应器的总容积为V =2匕=3.6 6/3.解：等容积釜串联应有7=1 +72 =72=1/2 7=0.5/对第二个全混流反应器作物料衡算 匕（0AI-A 2）=Z C i 2 V 2Q _ C t l _ C 1 0A 2 +kvr

31、2 _（1 +K）2&=匕_=匕&=0.5对于p V o（C u C 4 2）=匕（匕C 4 2 +k2cp2）Q _K、g o _ _ K|C八0 _.他 一 （1 +&）2（1 +长2）+（1 +&）（1 +勺）2 K2=k2T2=0.2 5=-=0.4 4 4 w o/1 c =_2 _ _ _ _ _ _ _ _1_ _ _ _ _ _ _ _9 1 5_ _ _ _ _ _ _（1 +0.5）2 2 （I+O.5）2（I+O.25）（1 +0.5）（1 +0 2 5）2睦-空史-2 3 7CS2=1-（0.4 4 4+0.3 9 1 0.1 6 5m o l/CS2 0.1 6 54

32、.解:c r,2 1 1 2 5t2 152,10.5 c r；=n N=2e Nr =7.5m i n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CAO=CM+F1-1=CAt 百化学反应工程期末考试试题及答案（整理）整理得 7 5/+Q i -1 =0解得 CM=0.3 0 w o/同理对第二个釜进行物料衡算CAI=CA2+(1%)7 2 =A 2+%CA272解得 G 2 =1 4 4 m o/c r；_ 8.9 716.1 8 720.2 3 4N=f=4.2 7取N=4化学反应工程期中复习题L填空题1.化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指、。2.化 学 反 应 过 程

33、按 操 作 方 法 分 为、操作。3.活化能的大小直接反映了 对温度的敏感程度。K|K 24.一级连串反应P、S在全混流釜式反应器中，则目的产物P的最大浓度G m a x=5.生 成 主 产 物 的 反 应 称 为,其它的均为.P （主）6.如果平行反应 S（副）均为一级不可逆反应，若后至E副，提高选择性Sp应_。7.对 于 恒 容 的 平 推 流 管 式 反 应 器、一致。8.全混流反应器的空时T是 与 之比。%A-R T =9.对于可逆的放热反应 k?，使 反 应 速 率 最 大 的 反 应 温 度 加 一。1 0 .对于循环操作的平推流反应器，当循环比0-0时 反 应 器 内 返 混 为

34、,而当B-8时则反应器内返混为。n.单项选择1.如果平行反应 S（副）均为一级不可逆反应，若提高选择性Sp应A.提高浓度 B,提高温度 C.降低浓度 D.降低温度化学反应工程期末考试试题及答案（整理）2 .气相反应2 A +B-3P+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&=。A.-1 B.-1/2 C.1/2 D.13 .气相反应C 0 +3 H 2 。心+见。进料时无惰性气体，C 与”2 以1 ：2 摩尔比进料，则膨胀因子A.-2 B.-1 C.1 D.24 .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 .对于反应级数n

35、 0 的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用 oA.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 .全混流反应器的容积效率口=时，该反应的反应级数n。A.0 D.07 .一级连串反应AS在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度金皿=_ G oB收/抬 严+1 _C-oD (&/&y+1 28 .在间歇反应器中进行等温二级反应AT B,-rA=Q.QCmol/l-s 当（7 加=1 6。/时，求反应至g=0.0 山?。/所需时间1=秒。A.8 5 0 0 B.8 9 0 0 C.9 0 0 0 D.9 9 0 09 .在间歇反应器中进行等温一级

36、反应A-B,-j =0。1 0 八 机。/$,当 八 0=丽。/时，求反应至C,所需时间=秒.A.4 0 0 B.4 6 0 C.5 0 0 D.5 6 01 0 .对于自催化反应，最合适的反应器为 OA.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I I I.简答题1 .简述均相反应及其动力学的研究内容2 .简述理想反应器的种类人3 4 2.对于反应 s,7=匕0；其活化能为百；勺=心。狐其活化能为后2,当 耳 时如何选择操作温度可以提高产物的收率4 .简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系化学反应工程期末考试试题及答案(整理)5.简

37、述分批式操作的完全混合反应器I V.计算题1 .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：CH3COOH C H2=co +H2O CH3COOH-CH4+co2已知在9 1 6 时 匕=4.6 5.b,卷=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 .在1 0 0 0 K 于恒温恒压反应器中进行下述分解反应：RCH2OH(g)-RCHO(g)+H?(g)反应速率常数0.08 2 l/m ol-m i n,初始时含纯的R C H 2 O H,其初始压力为x l f f P a,求1)将20%的R

38、 C H 20H 分解所需时间；2)R C H 20H 的浓度降低20%所需的时间。3.现有一有效容积为0.7 5m 3的搅拌釜反应器，其内设置有换热面积为5.0m 2的冷却盘管。欲利用改反应器来55?S 9%=1.07 8 8 x 1()9 e x p -2(-1)进行A-R的一级不可逆的液相反应，其速率常数 L 7 ，反应热(-Hr)=2 0 9 2 U/m o l A原料液中A的浓度G。=2加/，但不含反应产物R。此原料液的密度P=1 050g/l；定压比热G=2.9 29(j/g.e)。要求原料液的进料流率为%反应器出口的反应液中C =0 0 斩。/。总传热系数u=(K J/m2-h-

39、r)所用的冷却介质的温度为25。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 o。化学反应工程期末考试试题及答案（整理）4.设某反应的动力学方程为一%=0 3 5 C；w。八5,当A的浓度为1 加。/时，达到A的残余浓度0.01/W/Z,需多少时间1 .质量传递、热量传递、动 量 传 递 2.分批式操作、连续式操作、半 分 批 式 3.反应速率以）4 （/4）?+广、也 月 5.主反应、副 反 应 6.提高温度7.平均停留时间、反应时间、空 时 8.反应器的有效容积、进料流体的容积流速_（4）D i A（）E l C w（l 1 ）K In -；-9,/七2 0+CA O7A）1 0

40、,零、最大1 0.D1 .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.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）

41、c _，R _ 改心 _ -10 RT cJR _ _ i-E RT j e J3.对于平行反应 rs-&f t （分），所以，当 修 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 .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 .反应物料一次性投入反应器内，（分）在反应过

42、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.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。，则化学反应工程期末考试试题及答案（整理）dx-=kS CM-x-y)k2(CM-x-y)t/(x+y).、/、7=+攵 2)(CA()x y)相加得 d td(x+y)将其积分CA O_（X+）=伏 +k2)dt1)当转化率为9 9%时X+=0.99C40-In !-=0.5 4 9 54.65 +3.741-0.9

43、 92)S p瞬时选择性为dx&_ 4.65分积分得y右3.74xs =5 5.4%yx2.解:t=tRC H 20H(g)fR C H g)+H 2(g)AHAOnAO-xB0c0XX由k 可知该反应为二级反应Vdt A kv2理想气体V=pdx k(nA 0-x)2dt(AO+x)R T /P(%。+x)dxkPdt.(叫o-x)?R T将其积分加|_（%。_ 幻nA O+-（/。一 x）-./kPdta x=-Jo R TX2R T2xk Pl_nA O -X+l n(l -)nA O .=2 0%当“。，带入得t=1 38m i nA0孙。T0.8。0.8 AO对 于 v,应有(AO+

44、4 R T I P n R T!P当 9 ,带入得t=化学反应工程期末考试试题及答案（整理）13.解：1）计算反应温度T CA。1 +kT(3 T)k=(T0.220.0 4-“管)55 5?S9k=1.0 788 x 1()9 e x p 卜 根据TT =30 86K7()=1-12)vpcpT ”。/1 8 X 0.0 4 X 0.75 X 20 9 21 +20 9.2 x 5 x (30 8.6-29 8.1 6)ln 308.6-3-x-1-0-5-0-x-2-.-9-2-9-JOo.zK1 =_产 乌=_产4.解：底 A C m0.35 C；-总之六）(-)=2835带入得 0.35 0.0 1 1