化学反应工程习题及答案二
1. 化学反应过程按操作方法分为_______、______、_______操作。（分批式操作、连续式操作、半
间歇式）
2. 反应器的型式主要为（釜）式、（管）式、（塔）式、（固定）床和（流化）床。
3. 理想流动模型是指（平推流）模型和（全混流）模型。
5.间歇釜式反应器有效体积不但与（反应时间）有关，还与（非生产时间）有关。
6. 对于平行反应，提高反应物浓度，有利于（级数高）的反应，降低反应物浓度有利于（级数低）的反应。化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有（釜式）反应器和（管式）反应器。
7. 平行反应
A
P(主)
S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与_______无关，仅是_______的函数。（浓度、温度）主-副大于0，是吸热反应！
8. 如果平行反应
)
()(副主S A P A →→均为一级不可逆反应，若
主E ＞副E ，提高选择性P S 应____
_。(提高温度)
9.理想反应器是指_______、_______。[理想混合（完全混合）反应器、平推流（活塞流或挤出流）反应器]
8.全混流反应器的返混_______。（最大） 平推流反应器的返混为_______。（零）
9.对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时为_______反应器，而当β→∞时则相当于_______反应器。
10.反应器物料的停留时间的分布曲线是通过物理示踪法来测定的，根据示踪剂的输入方式不同分为_______、_______、_______。（脉冲法、阶跃法、周期示踪法） 11.平推流管式反应器t t =时，E （t ）=_______。（∞） 12.平推流管式反应器t t ≠时，E （t ）=_______。（0） 13.平推流管式反应器t t ≥时，F （t ）=_______。（1） 14.平推流管式反应器t ＜t 时，F （t ）=_______。（0）
15.平推流管式反应器其E （θ）曲线的方差=2
θσ_______。（0） 16.平推流管式反应器其E （t ）曲线的方差=2t σ_______。（0）
17.全混流反应器t=0时E （t ）=_______。（t
t
e t -1）
18.全混流反应器其E （θ）曲线的方差=2
θσ_______。（1） 19.全混流反应器其E （t ）曲线的方差=2t σ_______。（2t ）
20.工业催化剂所必备的三个主要条件是：_______、_______、_______。（活性好、选择性高、寿
命长）
21.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠_______结合的，而化学吸附是靠_______结合的。（范德华力、化学键力）
22.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是_______分子层的，而化学吸附是_______分子层的。（多、单）
23.对于气—固相催化反应，要测定真实的反应速率，必须首先排除_______和_______的影响。（内扩散、外扩散）
24.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。（物理、化学） 25.催化作用的本质是参与反应（历程），降低反应（活化能），提高反应（速度），因而在工业化生产时能提高（生产能力）、降低（能量消耗）。 26催化剂“三性”是指（活性）、（选择性）和（寿命）。
27.催化作用与热力学无关，因此催化剂不能催化（在热力学上不可能发生的反应）；催化剂不能改
变（化学平衡）。
28.催化剂失活的主要原因有（化学失活）、（物理失活）和（结构变化）。
29.凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作_______。（固定床反应器） 30.固定床反应器的主要结构型式有(绝热式)、(换热式)和（径向固定床反应器）。 31.流化床的结构型式很多，但无论什么型式，一般都由（气体分布装置）、（内部构件）、（换热装置）、（气体分离装置）等组成。
32.当流体通过固体颗粒床层时，随着气速的改变，分别经历（固定床）、（流化床）和（气流输送）三个阶段。
33.固定床阶段，流速较低，床层压力降Δp 随着流速u 的增加而（增加）；流化床阶段，床层不断（膨胀），床层的压力降（保持不变）。 34.实际流化床的压降Δp 与流速u 关系较为复杂，通过压力降与流速关系图看出，气-固系统、液-固系统的固定床和流化床区间都有一个（驼峰）。
35.造成大气泡和腾涌现象的主要原因有（床高与床直径之比较大）、（颗粒粒度大）、（床内气速较高）。
36.化学反应工程的两大内容是反应动力学和反应器的设计与分析。
37.化学反应速率式为β
αB A C A C C K r =-，用浓度表示的速率常数为C K ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数P K ，则C K =_______P K 。（)
()
(βα+RT ） 38．活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。（反应速率） 40.脉冲示踪法测定停留时间分布对应曲线为_______。（E （t ）曲线）.阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为_______。（F(t)曲线）。 1.化学反应O H CH H CO 2423+?+，其中化学反应计量系数为-1的是哪种物质______。（A ） A. CO B. 2H C. 4CH D. O H 2
2.气相反应4A + B → 3R + S 进料时无惰性气体，A 与B 以3∶1的摩尔比进料，则膨胀因子
A δ=_______。（C ）
A. 1/4
B. 2/3
C. –1/4
D. –2/3 3.气相反应CO + 3H 2
CH 4 + H 2O 进料时无惰性气体，CO 与2H 以1∶2摩尔比进料，则膨胀
因子CO δ=_______。（A ）
A. –2
B. -1
C. 1
D. 2
4化学反应速率式为
β
αB A C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的速率常数为P K ，则P K =_______C K 。（D ）
A. βα+-)(RT
B. )()(βα+RT
C. )()(βα-RT
D. )
()(βα+-RT
8.一级连串反应 A → P → S 在间歇式反应器中进行，使目的产物P 浓度最大时的反应时间=
opt t _______。（D ）
A. 211K K
B. 1221)/ln(K K K K -
C. 2112)/ln(K K K K
D. 1212)
/ln(K K K K -
9.分批式操作的完全混合反应器非生产性时间0t
不包括下列哪一项_______。（B ）
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
10.在间歇反应器中进行等温二级反应A → B ，s l mol C r A A ?=-/01.02，当l mol C A /10=时，求反应至l mol C A /01.0=所需时间t=_______秒。（D ）
A. 8500
B. 8900
C. 9000
D. 9900
11.在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ，s l mol C r A A ?=-/01.0，当l mol C A /10=时，求反应至l mol C A /01.0=所需时间t=_______秒。（B ）
A. 400
B. 460
C. 500
D. 560
12.对于_______的反应器在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的。（D ） A. 间歇式反应器 B.全混流反应器 C. 搅拌釜式反应器 D. 平推流管式反应器
13.一级不可逆液相反应A
2R ，3
0/30.2m kmol C A =， 出口转化率7.0=A x ，每批操作时间h t t 06.20=+，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天，R M =60，则反应器的体积V 为_______3
m 。
（C ）
A. 19.6
B. 20.2
C. 22.2
D. 23.4 14.对于可逆放热反应，为提高反应速率应_______。（C ）
A. 提高压力
B. 降低压力
C. 提高温度
D. 降低温度 15.脉冲示踪法测定停留时间分布对应曲线为_______。（A ）
A. E （t ）曲线
B. F （t ）曲线
C. I （t ）曲线
D. y （t ）曲线 16.阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为_______。（B ）
A. E （t ）曲线
B. F （t ）曲线
C. I （t ）曲线
D. y （t ）曲线
17.平推流流动的E （t ）曲线的方差=2
θσ_______。（A ） A. 0 B. 0～1 C. 1 D. ＞1
18.全混流流动的E （t ）曲线的方差=2
θσ_______。（C ）
A. 0
B. 0～1
C. 1
D. ＞1 19.下列不属于Langmuir 型等温吸附的假定的是_______。（B ）
A. 均匀表面
B. 多分子层吸附
C. 分子间无作用
D. 吸附机理相同 20.下列属于理想吸附等温方程的是_______。（A ）
A. Langmuir 型
B. Freundlich 型
C. Temkin 型
D. BET 型
21.对于反应aA + bB pP + sS ，则=P r _______)(A r -。（A ） A. ||a p B. a p
C. p a
D. p a ||
1. 能用质量作用定律表示的速率方程不一定是基元反应。(速率方程与质量作用定律得到
的形式相同，不能说明该反应一定是基元反应)。
2. 动力学的实验数据与速率方程相符合，仅是证明机理正确的必要条件而不是充要条件。
3. 化学计量数是速率控制步骤出现的次数，它不等同化学计量系数。
4. 无论哪种反应，反应速率总是随着转化率的升高而降低的，但不是所有反应的反应速率
随着温度的升高而加快的。
5. 对于平行反应，浓度增加，其瞬时选择性不一定增加；温度增加，其瞬时选择性不一定
增加。
6. 温度提高时，正反应速率和逆反应速率都会增加，但其（净）速率不一定会增加。
7. 平行反应中，Cp ／Cq=k1／k2，这个关系只有当各反应的速率方程形式相同时才成立的。
8. 对于正常动力学，使用多釜串联总是比単釜有利的。对于反常动力学，使用単釜总是比
多釜串联有利的。
9. 对于瞬时选择性随转化率的增加而单调下降的情况来说，在相同最终转化率中，最终收
率的大小是：间歇釜>多个连续釜串联>单一连续釜。但如果对于瞬时选择性随转化率的增加而单调上升的情况来说，上述顺序正好相反。
10. 由于反应器太长而改用多管并联的方法是可取的，这样可以使压力降大为减少。 11．对于正常动力学，管式反应器要优于釜式反应器；反常动力学相反 12. 真密度>颗粒密度>堆密度（ρt>ρp>ρb ）
1 写出复合反应收率和选择率的定义式及它们之间的关系式。
答案：收率定义式：Y ＝的摩尔数
进入反应系统关键组分组分的摩尔数生成目的产物消耗关键
选择率定义式：Ф＝尔数
反应消耗关键组分的摩组分的摩尔数生成目的产物消耗关键
收率与选择率之间的关系：Y ＝Ф·x
2 关系式只适用于一定的温度范围，不能外推的原因：（1）所假设的速率
方程不合适；（2）传质（内外扩散）的影响与温度有关; （3）A 与温度有关。使得lnk 与
1/T 呈非线性关系
3连串反应的特点是什么？提高中间产物收率的措施有哪些？ 4 多相催化与吸附的三个要点是什么？催化剂的特征是？ 5 反应器的串并联对反应及操作有何影响？
答案：单个反应器串联操作（反应器大小、类型、操作条件可各不相同），能够提高反应深度。单个反应器并联操作（一般为相同的操作条件、相同的结构尺寸），能够增大处理能力。 6停留时间分布密度函数E （t ）的含义？
答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体，在反应器出口流体的质点中，在器内停留了t 到t+dt 之间的流体的质点所占的分率为E （t ）dt （②分）。 ?
∞
=0
.1)(dt t E 。
7.停留时间分布函数F （t ）的含义？
答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体 8釜式反应器中复合反应的收率与选择性的规律是怎样的？ 9理想流动模型有哪两种类型？其基本假定和特点各是怎样的？
10停留时间分布的基本概念是？分哪两种类型？这两种类型的区别在哪里？
11停留时间分布的测定中，脉冲法和阶跃法的特点是什么？还有他们的区别在哪里？ 选择示踪剂的基本原则是什么？
12流化床反应器的结构主要由哪几个部分组成？各部分作用如何？
答案： ①.结构组成：分布装置、内部构件、换热装置、气体分离装置。 ②.作用：
气体分布装置——包括气体预分布器和气体分布板两部分，使气体均匀分布，以形成良好的初始流化条件，同时支撑固体颗粒。 内部构件——包括挡网、挡板和填充物等，破碎气体形成大气泡，增大气固的接触机会，减少返混，增加反应速度和提高转化率。
换热装置——分为外夹套换热器和内管换热器，也可采用电感加热或载热体换热。用来取出或供给反应所需要的热量。
固分离装置——回收因气流上升而带有的大量细粒和粉尘，使其返回床层，并避免带出的粉尘影响产品的浓度。
13．选择操作速度的原则是什么？
答案：① 催化剂强度差，易于粉碎，反应热不大，反应速度较慢或床层又高窄等情况下，宜选择较低的操作速度。
② 反应速度较快，反应热效应较大，颗粒强度好或床层要求等温，床层内设构件改善了流化质量，尽可能选择较高的操作速度。
一般认为，操作速度在临界流化速度和带出速度之间，但实际上颗粒大部分存在于乳化相中，所以有些工业装置尽管操作速度高于带出速度，由于受向下的固体循环速度的影响，使得乳化相中的流速仍然很低，颗粒夹带并不严重。在实际生产中，操作气速是根据具体情况确定的，流化数一般在1.5～10的范围内，也有高达几十甚至几百的。 简要说明催化剂失活的主要原因有哪些？ 14简要说明催化剂失活的主要原因有哪些？
答案：化学失活、物理失活和结构变化。化学失活主要是由于原料中夹带的杂质引起催化剂中毒或催化剂毒物在活性部位上的吸附造成的。物理失活主要是由于催化剂活性表面积减小而引起活性下降的不可逆物理过程，包括载体上金属晶粒变大或非负载催化剂表面积的减小；结构变化主要是由于沉积粉尘或积炭（或结焦）而引起的活性与选择性的下降。 15兰格缪尔（Langmuir ）吸附等温方程的几个基本假设是什么？ 16反应器设计最基本的内容是什么？
17气固催化反应过程步骤有哪些？怎样提高控制步骤的速率？ 18什么叫热点温度？在实际生产中它有何指导意义？
19流化床中不正常的操作现象有哪些？怎样才能避免这些现象的发生? 2059.简述流化床反应器中操作气速U 0是如何选取的？ 答：实用的操作气速U 0是根据具体情况选取的。一般mf
U U /0之值（称作流化数）在1.5～10范围
的，另外也有按
4.0~1.0/0 t u U 左右来选取。通常所用的气速为0.15～0.5m/s 左右，对于热效
应不大，反应速度慢，催化剂粒度细，筛分宽，床内无内部构件和要求催化剂的带出量少的情况，宜选用较低气速，反之，则用较高气速。
化学反应工程期中自测试卷
( 3 )
科 目:化学反应工程 适用对象:化学工程与工艺本科
2004-7-6
I.填空题 1.(3)
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)
一级连串反应A S P
在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度
=
max ,P C ______、
=
opt τ______。
5.(2)
生成主产物的反应称为_______，其它的均为_______。
6.(1)
如果平行反应A
P(主)
S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，提高选择性P S 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τ是_______与_______之比。
9.(1)
对于可逆的放热反应
A
R
2
，使反应速率最大的反应温度
=
opt T _______。
10.(2)
对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时反应器内返混为_______，而当β→∞时则反应器内返混为_______。
II.单项选择 1.(2)
如果平行反应
A
P(主)
S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，提高选择性P S 应
_______。
A. 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2A + 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 δ=____。
A. -1
B. -1/2
C. 1/2
D. 1
3.(2)
气相反应CO + 3H 2CH 4 + H 2O 进料时无惰性气体，CO 与2H 以1∶2摩尔比进料，则
膨胀因子
CO δ=_______。
A. -2
B. -1
C. 1
D. 2
4.(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. 4
5.(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. 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η=1.0时，该反应的反应级数n_______。
A. ＜0
B. =0
C. ≥0
D. ＞0
7.(2)
一级连串反应A S P
在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度
=
max ,P C _______。
A. 122
)(210K K K
A K K C - B. 2
2/1120]1)/[(+K K C A C.
1
22)(1
20K K K A K K
C - D. 2
2/1210
]1)/[(+K K C A
8.(2)
在间歇反应器中进行等温二级反应A → B ，
s l mol C r A A ?=-/01.02
，当l mol C A /10=时，求反应至l mol C A /01.0=所需时间t=_______秒。
A. 8500
B. 8900
C. 9000
D. 9900
9.(2)
在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ，s l mol C r A A ?=-/01.0，当l mol C A /10
=时，求
反应至l mol C A /01.0=所需时间t=_______秒。
A. 400
B. 460
C. 500
D. 560
10.(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)
对于反应
A
，2
1A R C k r =，其活化能为1E ；A S C k r 2=，其活化能为2E ，当1E ＞
2E 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)
简述分批式操作的完全混合反应器？
IV.计算题 1.(10)
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：
O H CO CH COOH CH k 2231+=?→? 2432
CO CH COOH CH k +?→?
已知在916℃时1
21174.3,65.4--==s k s k ，试计算：
1） 99%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.(10)
在1000K 于恒温恒压反应器中进行下述分解反应：
)()()(22g H g RCHO g OH RCH +→
反应速率常数0.082 l/mol ·min ，初始时含纯的RCH 2OH ，其初始压力为2.026×105
Pa ，求 1） 将20%的RCH 2OH 分解所需时间； 2）RCH 2OH 的浓度降低20%所需的时间。
4.(5)
设某反应的动力学方程为s l mol C r A A
?=-/35.02
，当A 的浓度为l mol /1时，达到A 的残余浓度l mol /01.0，需多少时间？
化学反应工程期中自测试卷答案
( 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)
22/1120
]1)/[(+K K C A 、211K K
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、进料流体的容积流速
9.(1)
)()1(ln )(002'00
1012A A R A A C C E k C E k R E E χ+---
10.(2)
零、最大
1.(2)
B
2.(2)
C
3.(2)
A
4.(2)
C
5.(2)
A
6.(2)
B
7.(2)
B
8.(2)
D
9.(2)
B
10.(2)
D
1.(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。（①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，（②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。（②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。（①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。（②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。（②分）
3.(5)
对于平行反应
A
RT
E E A RT
E RT
E S R R C e k k C e k e k r r S 1
2212010/20/10---===（②分），所以，当1E ＞2E 时应尽
可能提高反应温度，（②分）方可提高R 的选择性，提高R 的收率。（①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。（①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。（①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。（①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。（②分）
5.(5)
反应物料一次性投入反应器内，（①分）在反应过程中，不再向器内投料，也不出料，（①分）待达到反应要求的转化率后，一次性出料，（①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，（①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。（①分）
1.(10)
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
0A C ，则
)(01y x C k dt dx
A --= ①分 )(02y x C k dt dy
A --= ①分
相加得 ))(()
(021y x C k k dt y x d A --+=+ ①分
将其积分dt
k k y x C y x d A )()()
(210+=+-+
t
k k y x C C A A )()(ln
2100
+=+- ②分
1） 当转化率为99%时
099.0A C y x =+ ①分
s
t 549.099.011
ln 74.365.41=-+=
①分
2） 瞬时选择性为
dy dx
S P =
①分
积分得
74.365.421=
=k k y x ②分
%4.55==
y x
S ①分
2.(10)
解： )()()(22g H g RCHO g OH RCH +→ A B C
t=0 n A0 0 0 t=t n A0-x x x
x n n A +=0总 ①分
由k 可知该反应为二级反应 ①分
2
22
V n k kC Vdt dx A A == ①分 理想气体
P RT
n V 总=
①分
P RT x n x n k dt dx A A /)()(020+-=
∴
RT kPdt
x n dx x n A A =-+2
00)()( ①分 将其积分
??
=??????-+-t x
A A A RT kPdt dx x n x
x n n 00
20200)()( ①分
??
??
??-+-=
)1ln(200A A n x x n x kP RT t ①分
当%200=A n x
，带入得t=138min ①分
对于0
8.0A A C V n =，应有P RT n n P RT x n x n A A A A /8.0/)(0000=+- ①分 当
90
A n x =
，带入得t=66.1min ①分
3.(10)
解：1)计算反应温度T
τk C C A A +=
11
0 ②分
18)375
.0()104.022.0(
)1(0
=-=-=
τ
A
A C C k ②分
根据
]9
.5525exp[100788.19T k -
?=
K T 6.308= ②分
2）
]
)())((00P
m r A c v T T UA H r V T T ρ--?---
= ②分
K
T 2.306929.210503)
16.2986.308(52.2092092175.004.0186.3080=??-??+???-
= ②分
4.(5)
解：
)
1
1(35.0135.00200A A C C A A C C A A C C C dC r dC t A A A
A -=-=--=?? ③分 带入得
s t 283)11
01.01(35.01=-=
②分
1、气相反应CO + 3H 2CH 4 + H 2O 进料时无惰性气体，CO 与2H 以1∶2摩尔比进料，则膨胀因
子
CO δ=__A_。
A. -2
B. -1
C. 1
D. 2 2
、一级连串反应A
S P
在间歇式反应器中，则目的产物P 的最大浓度
=
max ,P C ___A____。
A. 122
)(210K K K A K K C - B.
2
2/1120]1)/[(+K K C A C. 1
22
)(1
20K K K A K K
C - D. 2
2/1210
]1)/[(+K K C A
3、串联反应A → P （目的）→R + S ，目的产物P 与副产物S 的选择性
P S =__C_。
A. A A P P n n n n --00
B. 0
A P P n n n - C. 0
0S S
P P n n n n -- D. 0
0R R
P P n n n n --
4、全混流反应器的容积效率η=1.0时，该反应的反应级数n___B__。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0
5
、对于单一反应组分的平行反应A
P(主)
S(副)，其瞬间收率P ?随A C 增大而单调下降，则最适
合的反应器为____B__。
A. 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____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 ，3
0/30.2m kmol C A =， 出口转化率7.0=A
x ，每批操作时
间
h t t 06.20=+，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天，R M =60，则反应器的体积V 为_C_3m 。
A. 19.6
B. 20.2
C. 22.2
D. 23.4 8、在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ，s l mol C r A A ?=-/01.0，当l mol C A /10=时，求反应
至
l mol C A /01.0=所需时间t=____B___秒。
A. 400
B. 460
C. 500
D. 560
9、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
=
opt τ_____D__。
A. 1212)/ln(K K K K -
B. 1221)
/ln(K K K K - C.
2112)/ln(K K K K D. 211K K
10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间
0t 不包括下列哪一项____B___。
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、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
=
opt τ__D_____。
A. 1212)/ln(K K K K -
B. 1221)
/ln(K K K K - C.
2112)/ln(K K K K D. 211K K
12、全混流反应器的容积效率η小于1.0时，且随着
A χ的增大而减小，此时该反应的反应级数n_D_。
A. ＜0
B. =0
C. ≥0
D. ＞0 13、当反应级数n_D_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. ＜1 14、轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与___C__无关。 A. 示踪剂的种类 B. 示踪剂的输入方式 C. 管内的流动状态 D. 检测位置
15、对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用___C____装置。 A. 填料塔 B. 喷洒塔 C. 鼓泡塔 D. 搅拌釜
16、催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为d m i d C k dt d ψψ
=-
，当平行失活对反应物有强内
扩散阻力时，d 为__C__。
A. ≈0
B. =1
C. →3
D. ≈1 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__。 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、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__。 A. 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Ⅱ级模型的特点__C__。 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 20、流化床反应器中的操作气速
0U 是根据具体情况定的，一般取流化数m f
U U 0在__B__范围内。
A. 0.1～0.4
B. 1.5～10
C. 10～15
D. 0.4～1.5 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
β
αB A C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的速率常数P K ，则
C K =)()(βα+RT P K 。
3、平行反应A
P(主)
S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 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_。
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_物理失活，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_化学_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_0.1um _时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素。
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，因此一般可用拟均相一维模型来计算。
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
opt
T 和平衡温度
eq
T ，二者的关系为
___
1
2
12ln E E E E R
T T T T opt
eq opt
eq -=
?-___________。
12、描述流化床的气泡两相模型，以0U 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mf
U 通过，而其余部分
m f
U U -0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_气_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两个或更多相态的反应系统所进行的反应过程。 15、三传一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_数学模型_。 17
、一级连串反应A
S P
在平推流反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C _______、
=
opt
t ______。)]
/([2
1122k k k k k -???
? ??、
1212)/ln(k k k k -）
18、着眼反应组分K 的转化率的定义式为_0
0K K
K K n n n -=
χ_。
19、
一级连串反应A
S P
在间歇式全混流反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C _______、
=
opt
t ______。)]
/([2
1
122k k k k k -???
? ??、
1212)/ln(k k k k -）
20、化学反应速率式为β
αB A C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的速率常数P K ，
则
C K =_______P K 。
21、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全混流反应器处理，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。
23、全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为r G
Q Q = 、 , dT dQ dT dQ G
r ?
24、平推流反应器的返混为____0___。 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。（①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。（①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。（①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。（②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，（①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
0A C 的流体，
（①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。（①分）对应的曲线为F （t ），
0)(A A
C C t F =
。
（②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。 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。
7
、对于反应
A
，2
1A R
C k r =，其活化能为1E ；A S C k r 2=，其活化能为2E ，当1E ＞2E 时如何选择操作温度可以提高产物的收率？
答：对于平行反应
A
RT
E E A RT
E RT
E S R R C e k k C e k e k r r S 1
2212010/20/10---===，所以，当
1E ＞2E 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 0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 mf 通过，而其余部分以（U 0-U mf ）则全部以气泡的形式通过； 2）床层从流化前的高度L mf 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。 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，所有的物料在器内具有相同的停留时间。 四、计算题
6、在间歇釜中一级不可逆反应，液相反应A → 2R ，A A kC r =-kmol/m 3·h ，k=9.52×109exp[-7448.4/T]
h -1
，
=0A C 2.3 kmol/m 3，=R M 60，=0R C 0，若转化率=A x 0.7，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天。
求50℃等温操作所需反应器的有效容积？（用于非生产性操作时间t 0=0.75 h ） 解：反应终了时R 的浓度为
)/(22.3230m kmol x C C A A R ==
A x A A x A
A A x k x dx k kC dx C t A A
-=-==??
11
ln
111000 92
.0502734.7448
exp 1052.99=??????+-?=k
)
(31.17.011ln 92.01h t =-= 2450000
0=+t t M VC R R
)
(2.226022.32406
.2500003m V =???=
化学反应工程习题答案
第7章化学反应工程习题答案 7-1 试述物理吸收与化学吸收的区别。 解：对于物理吸收过程*=A A A P H C 0 对于化学吸收过程* * +=A A B A P P C C αα10 ,式中A KH =α，其中K 为化学平衡常 数；0B C 为吸收剂中的活性组分浓度；0A C 是与A 组分分压*A P 平衡的气体浓度；A H -A 组分溶解度系数。从以上两式可以看出物理吸收和化学吸收区别如下： 1．物理吸收气体溶解度与气体压力呈正比关系，化学吸收呈渐近线关系，当分压较高时，气体溶解度趋近化学计量的极限，因此为了减低能耗，导致操作方式不同，压力较低宜采用化学吸收，压力较高宜采用物理吸收。 2．热效应不同，物理吸收热效应较小，每摩尔数千焦耳，而化学吸收可达数万焦耳。导致吸收剂的再生方式不同，物理吸收过程吸收剂减压再生为主，化学吸收过程的吸收剂再生除减压外还需加热。 3．物理吸收选择性主要体现各种气体在溶解度系数的差异，而化学吸收取决于A KH =α，由于化学反应特定性，吸收选择性不同。化学吸收选择性高于物理吸收。 7-2解释下列参数的物理意义：无因次准数M 、增大因子β及液相利用率η。分别写出一级不可逆和二级不可逆反应无因次准数M 的计算式。 解：无因次准数M 的物理意义 通过液膜传递速率 液膜内的化学反应速率 增大因子β的物理意义为速率 单纯物理吸收时的传质过气液界面的传质速率 液膜内有化学反应时通 液相利用率η的物理意义为的反应速率液相均处于界面浓度下吸收速率 对于一级不可逆反应211L AL L L k k D k k M ==δ 对于二级不可逆反应2 2L BL AL k C k D M = 7-3 纯二氧化碳与氢氧化钠水溶液进行反应，假定液相上方水蒸气分压可不 计，试按双膜模型绘出气相及液相二氧化碳浓度分布示意图。 解： 气模 液膜 P CO2,g P CO2,i C CO2,i C CO2,L
化学反应工程试题集及复习题
化学反应工程考试总结 一、填空题： 1.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，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的影响虽然各不相同，但通常温度升 高有利于活化能高的反应的选择性，反应物浓度升高有利于反应级数大的反应的选择性。 3.测定非理想流动的停留时间分布函数时，两种最常见的示踪物输 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的 两种最主要的方法为积分法和微分法。 5.多级混合模型的唯一模型参数为串联的全混区的个数N ，轴 向扩散模型的唯一模型参数为Pe（或Ez / uL）。 6.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是活性、选择性和稳 定性。 7.平推流反应器的E函数表达式为 , () 0, t t E t t t ?∞= ? =? ≠ ?? ，其无 因次方差2θσ= 0 ，而全混流反应器的无因次方差2θσ＝ 1 。 8.某反应速率常数的单位为m3 / (mol hr )，该反应为 2 级 反应。 9.对于反应22 A B R +→，各物质反应速率之间的关系为 (-r A)：(-r B)：r R＝ 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的产 物是中间产物的串联反应。 →+，则其反应速率表达式不能确11.某反应的计量方程为A R S 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 ℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 3.46×105 (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，在相同的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的大小；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是目的产物的收率； 15.完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度均一， 并且等于（大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。 二.单项选择 10.(2) B 1、气相反应CO + 3H2CH4 + H2O进料时无惰性气体，CO与2H以1∶2 δ=__A_。 摩尔比进料，则膨胀因子CO A. -2 B. -1 C. 1 D. 2 2、一级连串反应A S P在间歇式反应器中，则目的产物P C___A____。 的最大浓度= max ,P
化学反应工程第二版课后答案
第一章习题 1 化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系? 答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。 2 何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么? 何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么? 答：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基元反应。基元反应符合质量作用定律。基元反应的活化能指1摩尔活化分子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。基元反应的反应级数是该反应的反应分子数。一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。非基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感程度。非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度的敏感程度。 3 若将反应速率写成t c r d d A A - =-，有什么条件? 答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。 4 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器? 答：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投料量无关。 5 现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系。 (1)A+2B →C (2)A+2B →C (3)2A+2B →C A+C →D B+C →D A+C →D C+D →E 解
(1) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B A 1C C 22B A 1B D 4C A 3C 22 B A 1A 22c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= (2) E 6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22 B A 1C D 4C B 3C 22B A 1B C 22 B A 1A 22c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r +--=+-+--=+-+-=+-= (3) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B 2A 1C C 22B 2A 1B D 4C A 3C 22 B 2A 1A 2222c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= 6 气相基元反应A+2B →2P 在30℃和常压下的反应速率常数k c =2.65× 104m 6kmol -2s -1。现以气相分压来表示速率方程，即(?r A )=k P p A p B 2 ，求k P =?（假定气体为理想气体） 解 ()3 -1-363111 2643c P 2 B A p A 2 B A c 2 B A c A 1264c kPa s m kmol 10655.1K 303K kmol kJ 314.8s kmol m 1065.2)(s kmol m 1065.2K 30330273--------??=???= ==-? ? ? ??==-= ?==+=RT k k p p k r RT p RT p k c c k r RT p c k T
《化学反应工程》期末考试试题及答案..
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) 2.四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2θσ为( B ) A ． 1.0 B. 0.25 C ．0.50 D ．0 3．对一平行—连串反应R A Q P A ?→??→??→?) 3()2()1(，P 为目的产物，若活化能次序为：E 2
化学反应工程课后答案
1 绪 论 1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应： 进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应 后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。试计算 （1） （1） 反应的选择性； （2） （2） 反应器出口气体的组成。 解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为： （2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比）， A P 出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为： n A =n A0(1-X A )=7.672 mol n P =n A0Y P =18.96 mol n C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol 结合上述反应的化学计量式，水（n W ）、氧气（n O ）和氮气（n N ）的摩尔数分别为： n W =n W0+n P +2n C =38.30 mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol 1. 1. 2其主副反应如 下： 由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩 原料气 Bkg/h 粗甲醇 Akmol/h
100kmol 放空气 体 原料气和冷凝分离后的气体组成如下：（mol） 组分原料气冷凝分离后的气体 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 2 1.46 0.82 CH 4 0.55 3.62 N 2 2.92 10.29 粗甲醇的组成为CH 3OH 89.15%,(CH 3 ) 2 O 3.55%,C 3 H 9 OH 1.10%,H 2 O 6.20%,均为 重量百分率。在操作压力及温度下，其余组分均为不凝组分，但在冷凝冷却过程中可部分溶解于粗甲醇中，对1kg粗甲醇而言，其溶解量为CO 2 9.82g,CO 9.38g,H 2 1.76g,CH 4 2.14g,N 2 5.38g。若循环气与原料气之比为7.2（摩尔比）， 试计算： （1）（1）一氧化碳的单程转换率和全程转化率； （2）（2）甲醇的单程收率和全程收率。 解：（1）设新鲜原料气进料流量为100kmol/h，则根据已知条件，计算进料原料 i i i i i m i i 。 M’ m =∑y i M i =9.554 又设放空气体流量为Akmol/h，粗甲醇的流量为Bkg/h。对整个系统的N 2 作衡算 得： 5.38B/28×1000+0.1029A=2.92 (A) 对整个系统就所有物料作衡算得： 100×10.42=B+9.554A (B) 联立（A）、（B）两个方程，解之得 A=26.91kmol/h B=785.2kg/h 反应后产物中CO摩尔流量为
化学反应工程期末考试试题及答案(整理)
4?从反应器停留时间分布测定中 ，求得无因次方差「二 _ 0.98 ，反应器可视为 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 T P （1）和A T R （2）两个反应，当降低 A 的浓度后，发现反 应生成P 的量显著降低，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 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 一为（） 2?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 A . 1.0 B. 0.25 C . 0.50 A （1） > A ⑶ > D . 0 P —-(2)， Q 3. 对一平行一连串反应 为了目的产物的收率最大， A .先高后低 B.先低后高 C .高温操作 4. 两个等体积的全混流反应器进行串联操作， 与第二釜的反应速率-広2之间的关系为（ A . -r Ai > -r A2 B . -r Ai 则最佳操作温度序列为（ ,P 为目的产物，若活化能次序为：E 2 . 化学反应工程试卷及答案 一、填空题（共25分,每空1分） 1．化学反应工程学不仅研究化学反应速率与反应条件之间的关系， 即 ，而且着重研究传递过程对 的影响，研究不同类型反应器的特点及其与化学反应结果之间的关系。 2．反应器按型式来分类可以分为管式反应器、 和 。 3．对于反应D C B A 432+=+，反应物A 的消耗速率表达式为 ；反应产物C 的生成速率表达式为： 。 4．反应器设计计算所涉及的基础方程式就是动力学方程式、 和 。 5．间歇釜反应器中进行如下反应： P A → (1) 1 1n A A C k r = 1E S A → (2) 22n A A C k r = 2E 在Ao C 和反应时间保持不变下，降低反应温度，釜液中S p C C /增大，表明活化能1E 与2E 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S p C C /增大，表明反应级数1n 、2n 的相对大小为 。 6．单位时间内由颗粒外表面传递至气相主体的热量可由牛顿冷却定律表达，其表数学表达式为 。 7．全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为 、 。 8．对催化剂性能影响最大的物理性质主要是 、 和孔体积分布。 9．复合反应包括三个基本反应类型，即并列反应、平行反应和_____________。 10．在停留时间相同的物料之间的均匀化过程，称之为 。而停留时间不同的物料之间的均匀化过程，称之为 。 11．对于反应级数0 《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-输出二累 积_____________ 。 3. 着眼组分A 转化率X A的定义式为 X A=( n A—n A)/ _____________ 。 4. 总反应级数不可能大于￡—。 5. 反应速率-r A=kC A C B的单位为kmol/(m3? h).速率常数k的因次为 nV(kmol ? h ) 。 6. 反应速率-r A=kC A的单位为kmol/kg ? h.速率常数k的因次为mVkg ? h 。 7. 反应速率.kc A/2的单位为mol/L ? s.速率常数k的因次为 (mol) 1/2? L-1/2? s 。 8. 反应速率常数k与温度T的关系为lnk 10000 102.其活化能为 T 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10 5倍。 10. 某反应在450C时的反应速率是400C时的10倍.则该反应的活化 能为（设浓度不变）mol 。 11. 非等分子反应2SO+Q==2SQ的膨胀因子sq等于________ 。 12. 非等分子反应N2+3H2==2NH的膨胀因子H2等于-2/3 。 13. 反应N b+3H2==2NH中（& ）= 1/3 （仏）二1/2 扁3 14. 在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应.反应物初浓度为G°. 转化率为X A.当反应器体积增大到n倍时.反应物A的出口浓度为 C A0（1-X A）n . 转化率为1-（1- X A”。 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C A0. 转化率为X A.当反应器体积增大到n倍时.反应物A的出口浓度为 匚些.转化率为nxA—。 1 （n 1）X A 1 （n 1）X A 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S的定义为（n P-g）/ (n s- n s0) 《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) 2.四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为( B ) A． 1.0 B. 0.25 C．0.50 D．0 3．对一平行—连串反应，P为目的产物，若活化能次序为：E2 化学反应工程 一、填空题： 1.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，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的影响虽然各不相同，但通常温度升高有利于活化能高 的反应的选择性，反应物浓度升高有利于反应级数大的反应的选择性。 3.测定非理想流动的停留时间分布函数时，两种最常见的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的两种最主要的方法为 积分法和微分法。 5.多级混合模型的唯一模型参数为串联的全混区的个数N ，轴向扩散模型的唯一模 型参数为Pe（或Ez / uL）。 6.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是活性、选择性和稳定性。 7.平推流反应器的E函数表达式为 , () 0, t t E t t t ?∞= ? =? ≠ ?? ，其无因次方差2θσ= 0 ，而全混流反应器的无因次方差2θσ＝ 1 。 8.某反应速率常数的单位为m3 / (mol? hr )，该反应为 2 级反应。 9.对于反应22 A B R +→，各物质反应速率之间的关系为(-r A)：(-r B)：r R＝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的产物是中间产物的串联反 应。 11.某反应的计量方程为A R S →+，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 ℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 3.46×105(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，在相同的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 的大小；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是目的产物的收率；15.完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度均一，并且等于 （大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。 《化学反应工程》试题 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x A 的定义式为 x A =(n A0-n A )/n A0 。 4. 总反应级数不可能大于 3 。 5. 反应速率-r A =kC A C B 的单位为kmol/m 3·h ，速率常数k 的因次为 m 3/kmol ·h 。 6. 反应速率-r A =kC A 的单位为kmol/kg ·h ，速率常数k 的因次为 m 3/kg ·h 。 7. 反应速率2 /1A A kC r =-的单位为mol/L ·s ，速率常数k 的因次为 (mol)1/2·L -1/2·s 。 8. 反应速率常数k 与温度T 的关系为2.1010000lg +-=T k ，其活化能为 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） mol 。 11. 非等分子反应2SO 2+O 2==2SO 3的膨胀因子2 SO δ等于 。 12. 非等分子反应N 2+3H 2==2NH 3的膨胀因子2 H δ等于 –2/3 。 13. 反应N 2+3H 2==2NH 3中（2 N r -）= 1/3 （2 H r -）= 1/2 3 NH r 14. 在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为 C A0，转化率为x A ，当反应器体积增大到n 倍时，反应物A 的出口浓度 为 C A0(1-x A )n ，转化率为 1-(1-x A )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 C A0，转化率为x A ，当反应器体积增大到n 倍时，反应物A 的出口浓度 为 A A x n x )1(11-+-，转化率为A A x n nx )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S P 的定义为 (n P -n P0)/ (n S -n S0) 。 化学反应工程原理 一、选择题 1、气相反应 CO + 3H 2 CH 4 + H 2O 进料时无惰性气体，CO 与2H 以1∶2摩尔比进料， 则膨胀因子CO δ=__A_。 A. -2 B. -1 C. 1 D. 2 2、一级连串反应A S K 1 K 2 P 在间歇式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=m ax ,P C ___A____。 A. 1 22 )(210K K K A K K C - B. 2 2/1120 ]1)/[(+K K C A C. 122 )(120K K K A K K C - D. 2 2/1210]1)/[(+K K C A 3、串联反应A → P （目的）→R + S ，目的产物P 与副产物S 的选择性 P S =__C_。 A. A A P P n n n n --00 B. 0 A P P n n n - C. 0 0S S P P n n n n -- D. 0 0R R P P n n n n -- 4、全混流反应器的容积效率η=1.0时，该反应的反应级数n___B__。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 5 、对于单一反应组分的平行反应A P(主) S(副)，其瞬间收率P ?随A C 增大而单调下降，则最适合的反应器为 ____B__。 A. 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____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 ，3 0/30.2m kmol C A =， 出口转化率 7.0=A x ，每批操作时间 h t t 06.20=+，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天，R M =60，则反应器的体积V 为_C_3 m 。 A. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D. 23.4 8、在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ， s l mol C r A A ?=-/01.0，当l mol C A /10=时，求反应至 l mol C A /01.0=所需时间t=____B___秒。 A. 400 B. 460 C. 500 D. 560 9、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 = opt τ_____D__。 A. 1 212) /ln(K K K K - B. 1 221)/ln(K K K K - C. 2 112)/ln(K K K K D. 2 11K K 10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间0t 不包括下列哪一项____B___。 一、填空（40分） （1）气相反应A＋3B→2C，则δ= δ= 。ΒA dC A?r?,前提是（2）反应速率常数有时可以表为。A dt （3）空间速度是指 ___________ ， 空间时间是指 __________。 （4）反应具有最佳温度曲线， 最佳温度曲线是指 __________ 。 4.0克／cm5）多孔性球形颗粒10克，半径1cm，系由密度为（孔隙率3的材料制成。 则其孔容积V= ,θ= g 。假密度ρ= 2?0.218?，如果采用扩散模型，则）已知某非理想流动反应器其停留时间分布的方差 （6?Pe=_______,如果采用多级全混流模型，则m=_______ （7）催化剂微孔内的气体扩散有＿＿＿＿扩散，＿＿＿＿扩散、＿＿＿＿扩散、 及＿＿＿＿扩散等多种形式。。 L r?2C AL A C1mol/L, ，进料反应进行至，（8）复合反应＝A02C2r?M AM x?0.5, s = 时。如果该反应在在固体催化剂中进行时，由瞬时选择性LA。于内扩散的影响，选择性会t?E(t)dt?F(?)?F(0)?）（9,，。 0． （10）内扩散效率因子ζ和Thiele模数Φ的数值通常有如下关系： 外扩散和化学动力学控制时ζ1，Φ值较； 内扩散强烈影响时ζ1，Φ值较。 （11）CO中温变换反应器属于固定床里的反应器。固定床按气体流动方向， 可以分为和反应器。 492－＝/s, =1.5×1012）某一级不可逆的气液反应过程，已知k=10mm/s,D（LL则当k 时，该反应属于快反应，反应区主要在，工业上可选用 反应器或反应器；当k 时，该反应属于慢反应，这时反应区主 要在，工业上可选用或反应器。 L2r?1.0CC BAL L 13AB为主产物，则适＋（，）对于平行反应2r?2.0CC M BAA CC 的要求是宜的操作条件对和。BA （14）返混是指 化学反应工程试题 班级姓名学号号 一、请在下列各题中各选择一个最适当的答案（每题1分，共40分） 1.（）不是反应程度的特点 A 总为正值 B 各反应组分的反应程度相同 C 随反应时间而变 D 与反应计量系数无关 2.-r A=kC A n中，式中的负号意味着（） A 反应速率常数为负值 B 反应速率随浓度的下降而减小 C 公式表示的是A的消耗速率 D dc A/dt为正值 3.返混的定义是（） A 不同空间位置的粒子的混合 B 不同停留时间的粒子的混合 C 参与不同反应的粒子的混合 D 不同反应器内粒子的混合 4.自催化反应当转化率为零时反应速率（） A 最大 B 出现极值点 C 为负值 D 为0 5.平推流反应器中诸参数不随（）而变 A 反应物的组成 B 反应器的轴向位置 C 反应器的空间时间D反应器的径向位置 6.在平推流反应器进行某一变容反应，若εA>0，则空间时间τ将（）平均停 A 等于 B 小于 C 大于 D 接近于 7.对反应级数大于零的单一反应，对同一转化率，其反应级数越小，全混流反 应器与平推流反应器的体积比（）。 A 不变 B 变大 C 变小 D 不好说 8.复合反应的瞬时选择性定义为（） A 生成目的产物消耗的反应物与所有消耗 的反应物的比值 B 生成副产物消耗的反应物与生成目的产物 消耗的反应物的比值 C 目的产物的净生成速率与反应物的消耗 速率的比值 D 副产物的生成速率与目的产物的净生成速 率的比值 9.空间时间的定义是（） A 停留时间与非生产时间的和 B 实际反应时间与真实停留时间的和 C 反应器有效容积与入口体积流率的比值 D 反应物微元在反应器内经历的时间 10. 11.平推流反应器的无因次方差为（） A 1 B 2 C －1 D 0 12.对反应级数大于零的单一反应，随着转化率的增加，所需全混流反应器与平 推流反应器的体积比（） A 不变 B 增加 C 减小 D 不一定 13.由脉冲示踪实验可以直接获得的是（） A 停留时间分布函数 B 停留时间分布密度函数 C 平均停留时间 D 方差 14.非理想流动反应器的方差随偏离平推流反应器的程度而（） A 减少 B 增大 C 先增大后减少 D 不变 15.非理想流动反应器的停留时间分布函数曲线是（） A 单调递减的 B 单调递增的 C 有极大值的 D 不好说 16.所谓对比时间是指（） 1.化学反应工程是一门研究______________的科学。 2.化学反应速率式为β α B A C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的速率常数 P K ，则C K =_______P K 。 3. 平行反应 A P(主) S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与_______无关，仅是_______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_______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.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opt T 和平衡温度eq T ，二者的关系为______________。 12.描述流化床的气泡两相模型，以0U 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mf U 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_______相态的反应系统所进行的反应过程。 II.1.一级连串反应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 = opt τ_______。 A. 1212)/ln(K K K K - B. 1221) /ln(K K K K - C. 2 112)/ln(K K K K D. 211K K 2.全混流反应器的容积效率η小于1.0时，且随着A χ的增大而减小，此时该反应的反应级数n_______。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 3.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. ＜1 4.轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与_______无关。 A. 示踪剂的种类 B. 示踪剂的输入方式 C. 管内的流动状态 D. 检测位置 5.对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用_______装置。A. 填料塔 B. 喷洒塔 C. 鼓泡塔 D. 搅拌釜 6.催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为d m i d C k dt d ψψ =- ，当平行失活对反应物有强内扩散阻力时，d 为_______。 《化工设备设计基础》综合复习资料化工设备设计基础》综合复习资料 一、填空题 1. 容器按照壁厚大小分为__________和___________。 2. 双鞍座支承的卧式容器可简化为受均布载荷的算时则简化为梁。或。直径为 D 的圆形截梁；而直立的塔设备进行校核计 3. 矩形截面（长=b、宽=h）对 Z 轴的惯性矩公式为面对其对称轴的惯性矩为。 4. 计算内压操作塔设备筒体壁厚的依据是其对其应力。 应力，而进行直立设备校核计算时主要是针 5. 我国压力容器设计必须遵循的安全技术法规和标准为和。 6. 立式容器的支座有腿式支座、____________、____________和____________四种。 7. 对与封头相连的外压容器筒体而言，其计算长度应计入封头的直边高度及凸形封头 ____的凸面高度。 二、判断题 1．下列直立薄壁容器，受均匀气体内压力作用。哪些能用薄膜理论求解壁内应力？哪些不能？（1）横截面为正六角形的柱壳。（2）横截面为圆的轴对称柱壳。（3）横截面为椭圆的柱壳。（4）横截面为半圆的柱壳。（5）横截面为圆的锥形壳。 2．在承受内压的圆筒形容器上开椭圆孔，应使椭圆的长轴与筒体轴线平行。 3．薄壁回转壳体中任一点，只要该点的两个曲率半径 R1=R2，则该点的两向应力相等。 4．因为内压薄壁容器圆筒的两向应力与壁厚成反比，当材质与介质压力一定时，则壁厚大的容 器，壁内的应力总小于壁厚小的容器。 5．按无力矩理论求得的应力成为薄膜应力， 薄膜应力沿壁厚均匀分布的。 三、简答题 1. 写出下类钢材牌号的含义 09MnNiDR 和 1Cr18Ni9Ti（符号和数字）。 2. 二力平衡条 件是什么？什么叫二力杆？ 3. 内压壁厚设计公式中为何引入焊缝系数？焊缝系数与哪些因素有关？ 4. 什么叫长圆筒？什么叫短圆筒？用什么参数界定的？ 5. 法兰公称压力的确定受到哪些因素的影响？为什么公称压力 PN 为 1.0MPa 的法兰，其最大允许操作压力比有时 1.0MPa 高而有时又比 1.0MPa 低？ 6．设置加强圈的目的是什么？加强圈的类型有哪些？ 7. 什么叫失稳？外压容器的稳定性条件是什么？ 8. 用抗拉强度规定只下限为σb=620 MPa 材料制造的容器为几类容器？依据是什么？ 9. 试确定塔卧置做水压试验时的试验压力 PT 。塔的设计压力为 P，水重度γ，塔高H。 10. 有一管线法兰，已知设计压力为 0.2MPa，设计温度为 300℃，试问在此管线上能 否使用公称压力为 0.25MPa 的碳钢平焊法兰？为什么？ 11. 焊缝系数与哪些因素有关？若一容器为双面对接焊缝，局部无损探伤，焊缝系数为多少？ 12. 封头有哪几种形式？各适用于什么场所？ 《化学反应工程原理》复习思考题 第一章绪论 1、了解化学反应工程的研究内容和研究方法。 2、几个常用指标的定义及计算：转化率、选择性、收率。 第二章化学反应动力学 1、化学反应速率的工程表示，气固相催化反应及气液相非均相反应反应区的取法。 2、反应速率常数的单位及其换算。 3、复杂反应的反应速率表达式（可逆、平行、连串、自催化）。 4、气固相催化反应的步骤及基本特征。 5、物理吸附与化学吸附的特点。 6、理想吸附等温方程的导出及应用（单组分吸附、解离吸附、混合吸附）。 7、气固相催化反应动力学方程的推导步骤。 8、不同控制步骤的理想吸附模型的动力学方程的推导。 9、由已知的动力学方程推测反应机理。 第三章理想间歇反应器与典型化学反应的基本特征 1、反应器设计的基本方程式。 2、理想间歇反应器的特点。 3、理想间歇反应器等温、等容一级、二级反应反应时间的计算及反应器体积的计算。 4、自催化反应的特点及最佳工艺条件的确定及最佳反应器形式的选择。 5、理想间歇反应器最优反应时间的计算. 7、可逆反应的反应速率，分析其浓度效应及温度效应。 8、平行反应选择率的浓度效应及温度效应分析。 9、平行反应反应器形式和操作方式的选择。 10、串连反应反应物及产物的浓度分布，t opt C p.max的计算。 11、串连反应的温度效应及浓度效应分析。 第四章理想管式反应器 1、理想管式反应器的特点。 2、理想管式反应器内进行一级、二级等容、变容反应的计算。 3、空时、空速、停留时间的概念及计算。 4、膨胀率、膨胀因子的定义，变分子数反应过程反应器的计算。 第五章理想连续流动釜式反应器 1、全混流反应器的特点。 2、全混流反应器的基础方程及应用。 3、全混釜中进行零级、一级、二级等温、等容反应时的解析法计算。 4、全混釜的图解计算原理及图解示意。 5、全混流反应器中的浓度分布与返混，返混对反应的影响。 6、返混产生的原因及限制返混的措施。 7、多釜串联反应器进行一级、二级不可逆反应的解析法计算。 8、多釜串联反应器的图解法计算原理。 第七章化学反应过程的优化 1、简单反应过程平推流反应器与全混流反应器的比较及反应器形式的选择。 2、多釜串连反应器串连段数的选择分析。 3、自催化反应反应器的选型分析。 4、可逆放热反应速率随温度的变化规律，平衡温度和最优温度的概念。 5、平行反应选择率的温度效应及浓度效应分析，反应器的选型，操作方式的确定。 6、串连反应影响选择率和收率的因素分析，反应器的选型及操作方式的确定。 7、平推流与全混釜的组合方式及其计算。 第八章气固相催化反应过程的传递现象 1、气固相催化反应的全过程及特点。 2、等温条件下催化剂颗粒的外部效率因子的定义。 3、外扩散、内扩散对平行反应、连串反应选择性的影响分析。 4、气体流速对外扩散的影响分析。 5、等温条件下催化剂颗粒的内部效率因子的定义。化学反应工程试卷及答案
《化学反应工程》试题和答案基础部分
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