化学反应工程作业习题十
化学反应工程练习题
化学反应⼯程练习题化学反应⼯程练习题⼀．填空1.对反应速率与浓度成正效应的反应分别采⽤全混流、平推流、多级串联全混流反应器其反应器体积的⼤⼩关系为__________。
2. 拟均相模型：对于多相催化反应，忽略催化剂内外__________和__________的差异，将反应当成均相反应。
3.反应器处在⾮稳定的操作状态下，当操作参数有⼩的扰动，反应器的局部地⽅或整个反应器中的温度便会⼤幅度地上升的现象，称为__________。
4. 对于恒容的平推流管式反应器__________、__________、__________⼀致。
5.全混流反应器的空时τ是__________与__________之⽐。
6.消除外扩散影响最有效的措施是__________；消除内扩散影响最有效的措施是__________。
7. 在有滞留区存在的釜式反应器E(θ)图中，，当θ=0时，E(θ)=__________1（填<，>或=）。
8. 平推流反应器的F 函数的⽆因次时间表达式为__________，其⽆因次⽅差σ2＝__________，⽽全混流反应器的⽆因次⽅差σ2＝__________。
9.脉冲⽰踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到__________曲线，阶跃⽰踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到__________曲线。
10. 某⼀级不可逆⽓固催化反应，在反应温度150℃下，测得k P =5s -1,有效扩散系数D eA =0.2cm 2/s 。
当颗粒直径为0.1mm 时，内扩散系数为。
11. ⼀级不可逆液相反应，A → 2R ，L kmol C A /3.20=，出⼝转化率7.0=A X ，每批操作时间2.06h ，装置的⽣产能⼒为50000 kg 产物R/天，=60，则反应器的体积V 为_______。
12. 某⼆级液相反应A+B==C ，已知在间歇全混釜反应器中达到x A =0.99需反应时间为10 min ，在平推流反应器中进⾏时，空时τ=__________。
(完整版)化学反应工程习题
化学反应工程习题第一部分：均相反应器基本理论1、试分别写出N 2+3H 2=2NH 3中用N2、H 2、NH 3的浓度对时间的变化率来表示的该反应的速率；并写出这三种反应速率表达式之间的关系。
2、已知某化学计量式为S R B A 2121+=+的反应，其反应速率表达式为B AA C C r 5.02=，试求反应速率B r =？；若反应的化学计量式写成S R B A +=+22，则此时反应速率A r =？为什么？3、某气相反应在400 oK 时的反应速率方程式为221061.3AA P d dP -⨯=-τh kPa /，问反应速率常数的单位是什么？若将反应速率方程改写为21AA A kC d dn V r =⨯-=τh l mol ./，该反应速率常数k 的数值、单位如何？4、在973 oK 和294.3×103Pa 恒压下发生下列反应：C 4H 10→2C 2H 4+H 2 。
反应开始时，系统中含丁烷为116kg ，当反应完成50%时，丁烷分压以235.4×103Pa /s 的速率发生变化，试求下列项次的变化速率：（1）乙烯分压；（2）H 2的摩尔数；（3）丁烷的摩尔分率。
5、某溶液反应：A+B →C ，开始时A 与B 摩尔数相等，没有C ，1小时后A 的转化率为75%，当在下列三种情况下，2小时后反应物A 尚有百分之几未反应掉？ （1）对A 为一级、B 为零级反应； （2）对A 、B 皆为一级反应； （3）对A 、B 皆为零级反应。
6、在一间歇反应器中进行下列液相反应： A + B = R A + R = S已知原料组成为C A0 = 2 kmol/m 3，C B0 = 4 kmol/m 3，C R0 = C S0 = 0。
反应混合物体积的变化忽略不计。
反应一段时间后测得C A = 0 .3 kmol/m 3，C R = 1.5 kmol/m 3。
计算这时B 和S 的浓度，并确定A 的转化率、生成R 的选择性和收率。
化学反应工程网上作业四套答案全
作业名称：2015年春季网上作业2 出卷人：SA作业总分：100 通过分数：60起止时间：学员成绩：95标准题总分：100 标准题得分：95详细信息：题号:1 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5内容:图形:A、B、C、D、标准答案:B学员答案:D本题得分:0题号:2 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5内容:对简单不可逆二级反应，根据要求的处理量、初浓度和转化率，所需的（）反应器体积最小。
A、间歇釜B、平推流C、全混流D、循环反应器（β=1）标准答案:B学员答案:B本题得分:5学员答案:D本题得分:5题号:6 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5内容:若一气固相催化反应过程，本征级数为n级。
当内扩散影响严重时，则其表观反应级数表现为（）。
A、n/2级B、 n级C、 (n+1)/2级D、(n+1)级标准答案:C学员答案:C本题得分:5题号:7 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5内容:下列不存在返混的反应器是（ )。
A、间歇釜B、流化床C、全混釜D、循环反应器标准答案:A学员答案:A本题得分:5题号:8 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5内容:图形:A、B、C、D、标准答案:A学员答案:A本题得分:5题号:9 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5内容:图形:A、B、C、D、标准答案:C学员答案:C本题得分:5题号:10 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5内容:在固定床反应器中进行气固催化反应，若床层出口端的内扩散效率因子比进口端小，则反应的级数可能（）。
A、等于1级B、小于1级C、大于1级D、不能判断标准答案:B学员答案:B本题得分:5题号:11 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容:图形:A、B、C、D、标准答案:D学员答案:D本题得分:5题号:12 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容:对串联反应A→P→S而言，必然存在最优反应时间使反应的（）最大。
化学反应工程测试习题集(精心整理)
化学反应工程测试习题集（精心整理）第一章绪论1.化学反应工程是一门研究______________的科学。
2.化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以_______作为研究对象，又以_______为研究对象的学科体系。
3._______是化学反应工程的基础。
）4.化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。
5.化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指_______、_______、_______。
6.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_______。
A．化学反应B.反应工程C.反应热力学D.反应动力学9.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是_______。
A.能量传递B.质量传递C.热量传递D.动量传递第二章均相反应动力学1.均相反应是指_。
pP+S对于反应，则rP_______(rA)。
2.aA+bB3.着眼反应组分K的转化率的定义式为_______。
4.当计量方程中计量系数的代数和等于零时，这种反应称为_______，否则称为_______。
5.化学反应速率式为rAKCCACB，用浓度表示的速率常数为KC，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数KP，则KC=_______KP。
6.化学反应的总级数为n，如用浓度表示的速率常数为KC，用逸度表示的速率常数，则KC=_______f。
K7.化学反应的总级数为n，如用浓度表示的速率常数为KC，用气体摩尔分率表示的速率常数y，则KC=_______Ky。
8.在构成反应机理的诸个基元反应中，如果有一个基元反应的速率较之其他基元反应慢得多，他的反应速率即代表整个反应的速率，其他基元反应可视为处于_______。
9.当构成反应机理的诸个基元反应的速率具有相同的数量级时，既不存在速率控制步骤时，可假定所有各步基元反应都处于_______。
化学反应工程习题答案
后
答
dcA ，有什么条件? dt
w.
案
网
co
m
1
《化学反应工程》第二版习题解答
A+C↔D 解
2 rA k1cA cB k2cC k3cA cC k4cD 2 rB 2k1cA cB 2k2cC
(1)
rD k3cA cC k4cD
2 rA k1cA cB k2cC 2 rB 2k1cA cB 2k2cC k3cBcC k4cD
p p rA k c c kc A B RT RT
ww
kP
kc 2.65 104 m 6 kmol 2s 1 ( RT )3 8.314kJ kmol1K 1 303K
kh
2
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 × 104m6kmol-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）
pA
3 pA0 2 pA
答
w.
25℃下测得下列数据，试确定该反应反 913.8 70.6 28.2 1188 65.3 22.9 ∞ 42.4 0 490.2 913.8 1188
5
ww
w.
以
解 由c A -c B =42.4 可知反应应按下列方式A+B→产物进行 设为二级反应
1 c c dcA ln A B0 kcA cB 积分得： kt cA0 cB0 cA0cB dt 1 c ln A 对 t 作图若为直线，则假设正确。 cA0 cB0 cB
化学反应工程习题及答案
题目：等温等容条件下，间歇釜式反应器反应时间与平推流反应器空间时间的计算式相同，两者的生产能力相同。
正确答案：错题目：全混流连续操作反应器，反应器内温度、浓度处处均匀一致，故所有物料粒子在反应器内的停留时间相同。
正确答案：错题目：相同条件下，分别用下列反应器处理物料，比较反应器有效容积的大小。
①单段全混流反应器（V R1）②四个体积相同的全混流反应器串联（V R2）③两个体积相同的全混流反应器串联（V R3）④平推流反应器（V R4）则（V R4）＞（V R2）＞（V R3）＞（V R1）正确答案：错题目：设备放大，造成微元停留时间分布和返混程度改变，放大时反应结果恶化。
正确答案：对题目：理想流动模型是指平推流模型和全混流模型。
正确答案：对题目：在气相或均一的液相中进行化学反应的设备，称为（均相反应器）。
题目：容积效率是指对同一个等温等容反应过程，在相同产量、相同转化率、相同初始浓度和反应温度下，（平推流）反应器有效体积与（全混流）反应器所需体积之比。
题目：生产能力是相同条件下，单位时间、单位反应器体积所能获得的（产物量），或完成相同生产任务，所需反应器的（体积）。
题目：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。
题目：釜式反应器的基本结构主要包括反应器（壳体）、（搅拌器）、（密封装置）和（换热装置）等。
题目：手孔或人孔的安设是为了检查（内部空间）以及安装和拆卸设备（内部构件）。
题目：釜式反应器中夹套式换热器适用于传热面积（较小），传热介质压力（较低）的情况。
题目：基元反应的级数即为化学反应式的（计量系数），对非基元反应的级数通过（实验）确定。
题目：单一反应利用（转化率）可以确定反应物转化量与产物生成量之间的关系。
题目：间歇反应，只要C ＡＯ相同，无论处理量多少，达一定（转化率）每批所需的（反应时间）相同。
题目：对同一反应在相同条件下，达到相同转化率，全混釜反应器所需有效体积（最大），平推流反应器所需有效体积（最小），多釜串联全混釜所需有效体积（介于其间）。
反应工程练习题
1.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是_______。
（A ） A. 能量传递 B. 质量传递 C. 热量传递 D. 动量传递 2．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. COB. 2HC. 4CHD. O H 23．气相反应2A + B → 3P + S 进料时无惰性气体，A 与B 以3∶2摩尔比进料，则膨胀因子A δ=_______。
（D ）A. 1B. 1/3C. 2/3D. 1/24．化学反应速率式为βαB 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+-)(RTB. )()(βα+RTC. )()(βα-RTD. )()(βα+-RT5．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 6．在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的反应器是 。
（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 7．全混流反应器的E （t ）曲线的方差=2θσ_______。
（C ）A. 0B. 0～1C. 1D. ＞18. 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____B___。
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 9. 某催化剂，其真密度为3.60g/cm 3，颗粒密度为1.65g/cm 3，比表面积为100m 2/g 。
该催化剂的孔隙率= 0.542 。
A. 0.245B. 0.542C. 0.452D. 0.254 10. 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。
化学反应工程习题库(计算题举例及详细解答))
a
Kp
p H 2 pO 2
0.5
p H 2O
令k1 k1 K p b0,O2 K p
a
, k2 k2
b
0.5
0,O2
K p ;由实验测得 a 0.5, 最后可得
0.5
a
p H 2O r k1 pCO p H2
pH2 k 2 pCO p H 2O
x Af ,c x Af , f c A0 e 2k e2 0.135kmol/ m3 , x A,e x A, f 0.865
（g）平推流反应器与全混流反应器并联,
c Af , g
c A0 1 1 1 (c A0 e 2 k ) e 2 0.234 , x A, g 0.776 2 1 2k 2 3
60 0.62m 3 960 368 0.496 m 3 740
该反应为液相反应，反应过程中体积比不变，且每次投料体积为:
3 V 0.0625 0.496 0.559m
计算结果表明，转化率从0.9提高到0.99，反应时间从 4.81h延长到52.9h，说明大量反应时间花在高转化率。
9.纯苯氯化为串联反应，生成物为一氯苯，副产物为二氯苯反应方程式为
1 bN 2 p N 2 bNH 3 p NH 3
3
0.5 1.5 1 bN 2 PN 2 bNH 3 k p PN PH 2 2
2．Temknh等提出铁催化剂上氨合成反应为下列步骤所组成 3 式中X代表活性位。若过程 NX H 2 NH 3 X N 2 2 X 2 NX
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C i S
2013-7-1
7
（1）表面反应是速率控制步骤
反应速率
r rS k r C I S C W S k r' C TBA S C V k r K I K W C C I C W k K TBA C C TBA
2 t ' r 2 t
(1 K I C I K W C W K TBA C TBA ) 2
CV
2
初始速率法： - rA ' kp A 0 (1 K A p A 0 )
1 K A p A K B pB K C pC 1 1 K A p A0 K A p A0 1 K A p A0 1 1 0.0137 88 0.0137 88 1 0.0137 88
活性位平衡方程
C I S CV 1 C t 1 CV 1 C IS C t1 1 K ICI K I C I C t1 1 K IC I CW S CV 2 C t 2 CV 2 Ct2 1 K W CW K W CW C t 2 1 K W CW
2013-7-1
15
（3）反应遵循Eley-Rideal动力学规律
活性位平衡方程：
C I S C TBA S C V C t 及 CV Ct 1 K I C I K TBA C TBA K iC iC t 1 K I C I K TBA C TBA
C i S
C TBA k (C I )C t 2 K CW r K TBA C TBA 1 K W C W K TBA C TBA K r K W CW
23
2013-7-1
P10-4A
乙烯在钴-钼催化剂上加氢生成乙烷 [Collection Czech. Chem. Commun., 51, 2760(1988)]，速率方程为
2013-7-1
2
P10-3A
反应机理是
I S IS W S W S W S I S TBA S S TBA S TBA S
根据以下假设，请推导速率方程。
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3
（1）表面反应是速率控制步骤
反应机理中各步速率为
' I吸附速率： rI AD k I C I C V k I C I S ' W 吸附速率： rW AD kW C W C V kW C W S
11
及
C IS
2013-7-1
（2）异丁烯的吸附是速率控制步骤
反应速率：
' r rI AD k I C I C V k I C I S
K TBA C TBA kIC ICt k Ct K r K W CW K TBA C TBA 1 K W C W K TBA C TBA K r K W CW
r
' E
kp E p H 1 K E pE
请推断与速率方程吻合的机理和速率控制步骤 推断机理时的难点是什么？
24
2013-7-1
（1）反应机理（E：乙烯；H：氢气；A：乙 烷）
E S ES ES H A S 且为表面反应控制
r
' E
kp E p H 1 K E pE
2013-7-1
9
（2）异丁烯的吸附是速率控制步骤
其余各步的处理：
rW AD CW S W 吸附： CW CV 0 kW KW C W S K W C W CV rS C TBA S C V 表面反应： C I S C W 0 kr Kr C IS C TBA S C V K r CW S K TBA C TBA K r K W CW CV
2013-7-1
26
正丁醇脱氢反应： C 4 H 9 OH ( A ) C 4 H 8 ( B ) H 2 O ( C ) 假设反应机理如下： A S A S A S S B S C S BS B S CS C S 活性位浓度平衡方程： C t C V C A S C B S C C S k( pA CV Ct 1 K A p A K B p B K C pC C A S K A p A C V r k s ( C A S C V C B S C C S Ks )
表面反应速率： rS k r C I S C W S k C TBA S C V
' r
TBA 脱附速率： rD TBA k
' TBA
C TBA S k TBA C TBA C V
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4
（1）表面反应是速率控制步骤
当为表面反应控制时，总反应速率
r rS k r C I S C W S k C TBA S C V
C TBA k (C I C W ) K (1 K I C I )( 1 K W C W )
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（5）对比（1）和（2）得出的速率方 程，你能得出什么结论？
1
C TBA k (C I C W ) K r 2 (1 K I C I K W C W K TBA C TBA )
习题十
浙江工业大学化材学院 刘华彦
2013-7-1
1
P10-3A
叔丁基醇是一种在汽油中取代铅的重要的辛烷 值改进剂[Ind. Eng. Chem. Res., 27,2224 (1998)]。叔丁基醇由异丁烯在液相催化水解 产生，体系中含有烃、水和固体催化剂多相。 然而，使用助溶剂或过量的叔丁基醇可达到更 好的溶解性。
CW S
2013-7-1
21
（4）异丁烯和水被吸附在不同活性位上
反应速率
r rS k r C I S C W S k C TBA C V 1C V 2
' r
k r K I K W C t 1C t 2 C I C W k C t 1C t 2 C TBA
' r
(1 K I C I )( 1 K W C W )
2013-7-1
25
P10-5B Maurer研究了正丁醇在氧化铝-硅土催化剂上的 脱水反应。图P10-5的数据是在微分反应器中750oF下得 到的。进料为纯的正丁醇。
（1）推断与实验数据一致的机理和速率控制 步骤。 （2）计算速率方程中的参数。 （3）在起始速率为最大时，空活性位的分率 是多少？被A和B占据的活性位分率是多少？ （4）研究此问题你能得出什么结论？
C IS rI AD I吸附： C I CV 1 0 kI KI C I S K I C I CV 1 rW AD CW S W 吸附： pW C V 2 0 kW KW C W S K W C W CV 2
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（4）异丁烯和水被吸附在不同活性位上
起始速率最大时， A0 88atm p CV Ct Ct C B S Ct 0.453 0.547
采用 polymath 回归，得到： k 0 .0409 K A 0 .0137 R 2 0 .9807
' r
C i （不可测） ~ C（可测）关系？ S i
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5
（1）表面反应是速率控制步骤
其余各步的处理：
C IS rI AD I 吸附： C I S CV 0 kI KI C I S K I C I CV rW AD CW S W 吸附： CW CV 0 kW KW CW S K W CW CV C TBA S rD TBA TBA 脱附： C TBA C V 0 k TBA K TBA C TBA S K TBA C TBA C V
6
2013-7-1
（1）表面反应是速率控制步骤
活性位平衡方程
C I S C W S C TBA S C V C t 及 CV Ct 1 K I C I K W C W K TBA C TBA K iC iC t 1 K I C I K W C W K TBA C TBA
C TBA S rD TBA TBA 脱附： C TBA C V 0 k TBA K TBA
2013-7-1
C TBA S K TBA C TBA C V
10
（2）异丁烯的吸附是速率控制步骤
活性位平衡方程
C I S C W S C TBA S C V C t CV Ct K TBA C TBA 1 K W C W K TBA C TBA K r K W CW K TBA C TBA Ct K r K W CW K TBA C TBA 1 K W C W K TBA C TBA K r K W CW
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（3）反应遵循Eley-Rideal动力学规律
总反应速率：
r rS k r C I S C W k C TBA S
' r
C i S ~ C i关系？
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（3）反应遵循Eley-Rideal动力学规律
其余各步骤：
C IS rI AD I 吸附： C I CV 0 kI KI C I S K I C I CV C TBA S rD TBA TBA 脱附： C TBA C V 0 k TBA K TBA C TBA S K TBA C TBA C V