化学反应工程综合复习资料(有答案)

当两个等体积全混流反应器串联时，转化率不变，则有
1 xA
1 (1 k ) 2 2
………………..(2)
根据式（1） ，得 k1 =19；根据式（2） ，得 k 6.94。
进料体积流率之比等于空时的反比，即
v0 2 VR / 2 1 , v01 VR / 1
v0 5.48 v01 。
也就是说，串联后进料体积流率应为原来的 5.48 倍，即需增加 4.48 倍。
2 2. 某速率常数为 0.15 min-1 的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， t 和 分别
为 15 min 和 0.21。求用多级混合流模型预测的转化率。 解：根据多级混合流模型无因次方差与 N 之间的关系，有
A A. 70%；B. 80%；C. 90%；D. 100% 7． 关于 E 函数和 F 函数，下面正确的是 B, C, D A. F(t)= E(t)；B. F( t )
E(t )dt ；C.
0
t
E(t ) dF(t ) / dt ；D. F() E( t )dt 1
0

三、计算题：
1. 某一级液相反应 A R 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的全混流反 应器，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，根据全混流反应器的设计方程，有
1 xA
1 1 k1
……………….(1)
A. -0.5；B. -1/3；C. -1/6；D. -5/6 6． 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： A 2.5 products , rA (10 min
1
)C A ，在一个 9.8 L 的反应器里进行反应所能达到的转化率为
A. rA
C A0 dx dC A A ；C. rA C A 0 ；B. rA 1 A x A dt dt
xA d( ) 1 A x A ； dt
D. rA
1 dN A V dt
，n1 1 , E1 A k R
2 ,E 2 ,n 2 A k S
1 E( t ) e t / t 是 B t
A. 平推流的 E 函数；B. 全混流的 E 函数；C. 平推流串联全混流的 E 函数； D. 全混流串联平推流的 E 函数
18． 对于轴向分散模型，选择不同的边界条件，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的，是为了便于有关公式的推导； 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的本身； D. 边界条件不同，直接影响到反应器内的流动和反应。 19． 对于一个气固相催化反应过程，下列属于动力学因素的是 C, D A. 气膜扩散； B. 孔内扩散； C. 反应物的吸附和产物的脱附； D. 表面反应 20． Langmuir 吸附模型的四个假定：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 是非常苛刻的，实际情况很难满足上述要求。然而，对于多数的化学反应，应用这几点假定进行有关的 推导，结果一般是可以接受的，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的覆盖度很低； B. 实际的催化剂表面一般很平整； C. 实际的催化剂表面上活性位间的距离较远； D. 实际的催化剂表面上活性位的数量有限 21． 关于指前因子和活化能描述正确的是 B A. 指前因子理论上与温度无关，活化能的取值永远都是正的，活化能大、温度低，反应速率对温度的 变化更敏感； B. 指前因子理论上与温度有关，但与指数项相比其随温度的变化可以忽略，活化能的取值永远都是正 的，活化能大、温度低，反应速率对温度的变化更敏感； C. 指前因子理论上与温度有关，活化能的取值不可能永远都是正的，活化能小、温度高，反应速率对 温度的变化更敏感； 22．
8． 轴向分散系数与扩散系数，下面论述正确的是 B, C, D A. 两者实质上是相同的，都符合 Fick 定律； B. 两者实质上是不同的，轴向分散系数的定义实际上是借用了 Fick 定律的形式； C. 轴向分散系数是与流动有关系的； D. 扩散系数是物质本身的一种属性 9． 宏观流体和微观流体是流体凝集态的两种极端形式， 流体的凝集态不同， 对反应结果一般有明显的影响， 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的措施正确的是 A
1.0 A 0.8 0.6 C/C A
0
R
S
0.4 0.2
0
0.2
0.4 XABiblioteka 0.60.81.0
1．关于理想的间歇式反应器、平推流反应器和全混流反应器，下列描述正确的是 A, C, D
A. 三者同为理想反应器，但理想的内涵是不同的； B. 理想的间歇式反应器和全混流反应器的理想的内涵是一样的，都是反应器内温度和组成处处相同； C. 理想的间歇式反应器和全混流反应器的理想的内涵是不一样的，虽然都是反应器内温度和组成处处 相同，但前者随着时间的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，前者的返混为零，后者为无穷大 2． 关于积分法和微分法，认识正确的是 A, B A. 积分法和微分法是两种求取动力学参数的数据处理方法，前者对数据的精度要求比后者低； B. 积分法不能处理动力学较为复杂的（反应物和产物不止一种、正反应和逆反应的反应级数不同）可 逆反应； C. 积分法得到的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，下面叙述正确的是 C A. 在同一平推流反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的； B. 在同一全混流反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的； C. 在同一间歇式反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的； 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，反应的转化率是一样的 4． 对于瞬时收率和总收率，下列正确的判断是 A, C A. 对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等； B. 对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等； C. 对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系； D. 对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系； 5． 气相变容反应 A 2 B 2C ，原料中混入了一定量的惰性气体（惰性气体与 A 和 B 的转化率为零时的 初始总摩尔数比为 1：1，A 与 B 的比例为计量比） ，则膨胀率 A 为 C
1 2 对于一级不可逆反应 A R S ，产物 R 的最大浓度通常 C
k
k
A. 只与速率常数的大小有关； B. 只与反应温度有关； C. 与 A 的初始浓度和速率常数的大小有关； D. 只与 A 的初始浓度有关 23． 测定停留时间分布常用的方法有脉冲示踪法和阶跃示踪法，关于这两种方法，下列描述正确的是 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的实验数据，可以直接得到 E 函数； C. 根据阶跃示踪法得到的实验数据，可以直接得到 E 函数； D. 根据阶跃示踪法得到的实验数据，可以直接得到 F 函数
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。
13．
对于平行反应
，活化能 E1< E2，反应级数 n1< n2，如果目的产物是 R 的话，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． 对于化学反应的认识，下面正确的是 B, D A. 化学反应的转化率、目的产物的收率仅与化学反应本身和使用的催化剂有关系； B. 化学反应的转化率、目的产物的收率不仅与化学反应本身和使用的催化剂有关，而且还与反应器内 流体的流动方式有关； C. 反应器仅仅是化学反应进行的场所，与反应目的产物的选择性无关； D. 反应器的类型可能直接影响到一个化学反应的产物分布 15． 对于一个串联反应，目的产物是中间产物，适宜的反应器是 B A. 全混流反应器； B. 平推流反应器； C. 循环反应器； D. 平推流与全混流串联在一起的反应器 16． 关于非理想流动与停留时间分布，论述正确的是 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. 流动与停留时间分布存在一一对应关系 17．
, t t 2 E ( t ) 7. 平推流反应器的 E 函数表达式为 ，其无因次方差 = 0, t t
次方差 ＝ 1 。
2
0
，而全混流反应器的无因
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 A 2B 2R ，各物质反应速率之间的关系为 (-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。 16. 下图是某连串反应在各转化率下的产物浓度分布曲线，那么当转化率达 70% 时，中间产物 R 的化学反 应工程定义总收率为 64% ，按炼厂或化工厂惯用的收率和选择性的定义，在该转化率条件下的收 率是 45% ，选择性是 64% 。