化学反应工程考试重点复习题
化学反应工程考试重点复习题
化学反应工程考试重点复习题化学反应工程考试重点复习题2010—2011学年第二学期期末考试试卷一、填空（20×1ˊ=20ˊ）1、搅拌釜式反应器主要由壳体、、、换热装置四大部分组成。
2、化学动力学方程一般用表达式),(T c f r i=±表示，说明影响反应速率最主要的影响因素是、。
3、填料塔中的填料性能优劣衡量三要素：效率、及。
填料综合性能评价最好的是。
4、催化剂必须具备、、长寿命这三个条件。
5、气固催化反应过程化学吸附速率方程式：、若固体吸附剂仅吸附组分A ，朗缪尔吸附等温方程：。
6、搅拌器按、来进行选型。
气液相分散过程选用，低黏度均相液体混合选用。
7、在系统中进行一连串反应，组分 A 的生成速率方程式：、组分B 的生成速率方程式：。
8、搅拌釜式反应器的换热装置有、蛇管、、列管、回流冷凝式。
9、催化剂非球形颗粒面积相当直径计算公式a d =。
10、催化剂失活是由玷污、烧结、、中毒等原因造成的。
二、问答题（5×5ˊ=25ˊ） 1、均相反应器有哪些？如何选择均相反应器？2、怎样理解“反应级数表明浓度对反应速率的敏感程度，活化能表明温度对反应速率的敏感程度？12k k A B C→??→3、气固相催化反应过程分为几个步骤并简述？4、理想流动模型分为哪两种类型，并简述这两种类型的各自特征？5、固定床催化反应器的床层空隙率ε的概念？影响因素是什么？为什么空隙率ε是固定床反应器的重要参数？三、计算题（10ˊ+15ˊ+15ˊ+15ˊ=55ˊ）【3-1】等温下在间歇反应器中进行一级不可逆液相反应A B + C，在5min内有40%的A 分解，在达到分解率为80%，（1）问需要多少时间？（2）若反应为二级反应，则需要多少时间？【3-2】在总长为4m 的固定床反应器中，反应气体以8 kg/(m 2 .s)的质量流速通过床层，流体的黏度，流体的密度。
如果床层中催化剂颗粒的直径为2.5mm ，床层的堆积密度为754kg/m 3，催化剂的表观密度为1300kg/m 3，求：（1）催化剂床层的空隙率ε ？（2）流体流动的修正雷诺数eMR ？（3）床层的压力降p ? ？【3-3】在体积312.0m VR=的连续操作釜式反应器中进行反应，式中min/731=kmol m k、m in/332?=kmol m k ，A 、B 两种物料以等体积加入反应器中，其中A 摩尔浓度为3/8.2m kmol ，B 摩尔浓度为3/6.1m kmol 。
化学反应工程考试重点复习题
2010—2011学年第二学期期末考试试卷一、填空（20×1ˊ=20ˊ）1、搅拌釜式反应器主要由壳体 、 、 、换热装置四大部分组成。
2、化学动力学方程一般用表达式),(T c f r i =±表示，说明影响反应速率最主要的影响因素是 、 。
3、填料塔中的填料性能优劣衡量三要素：效率、 及 。
填料综合性能评价最好的是 。
4、催化剂必须具备 、 、长寿命这三个条件。
5、气固催化反应过程化学吸附速率方程式： 、若固体吸附剂仅吸附组分A ，朗缪尔吸附等温方程： 。
6、搅拌器按 、 来进行选型。
气液相分散过程选用 ，低黏度均相液体混合选用 。
7、在系统中进行一连串反应 ，组分 A 的生成速率方程式： 、组分B 的生成速率方程式： 。
8、搅拌釜式反应器的换热装置有 、蛇管、 、列管、回流冷凝式。
9、催化剂非球形颗粒面积相当直径计算公式a d = 。
10、催化剂失活是由玷污、烧结、 、中毒等原因造成的。
二、问答题（5×5ˊ=25ˊ）1、 均相反应器有哪些？如何选择均相反应器？2、怎样理解“反应级数表明浓度对反应速率的敏感程度，活化能表明温度对反应速率的敏感程度？12k k A B C −−→−−→3、气固相催化反应过程分为几个步骤并简述？4、理想流动模型分为哪两种类型，并简述这两种类型的各自特征？5、固定床催化反应器的床层空隙率ε的概念？影响因素是什么？为什么空隙率ε是固定床反应器的重要参数？三、计算题（10ˊ+15ˊ+15ˊ+15ˊ=55ˊ）【3-1】 等温下在间歇反应器中进行一级不可逆液相反应A B + C ，在5min 内有40%的A 分解，在达到分解率为80%，（1）问需要多少时间？（2）若反应为二级反应，则需要多少时间？【3-2】在总长为4m 的固定床反应器中，反应气体以8 kg/(m 2.s)的质量流速通过床层，流体的黏度 ，流体的密度 。
如果床层中催化剂颗粒的直径为2.5mm ，床层的堆积密度为754kg/m 3，催化剂的表观密度为1300kg/m 3，求：（1）催化剂床层的空隙率ε ？（2）流体流动的修正雷诺数eM R ？（3）床层的压力降p ∆ ？32.46/fkg m ρ=51.810fPa s μ-=⨯【3-3】在体积312.0m V R =的连续操作釜式反应器中进行反应 ，式中min /731•=kmol m k 、m in /332•=kmol m k ，A 、B 两种物料以等体积加入反应器中，其中A 摩尔浓度为3/8.2m kmol ，B 摩尔浓度为3/6.1m kmol 。
化学反应工程考试重点复习题
2010—2011学年第二学期期末考试试卷一、填空（20×1ˊ=20ˊ）1、搅拌釜式反应器主要由壳体 、 、 、换热装置四大部分组成。
2、化学动力学方程一般用表达式),(T c f r i =±表示，说明影响反应速率最主要的影响因素是 、 。
3、填料塔中的填料性能优劣衡量三要素：效率、 及 。
填料综合性能评价最好的是 。
4、催化剂必须具备 、 、长寿命这三个条件。
5、气固催化反应过程化学吸附速率方程式： 、若固体吸附剂仅吸附组分A ，朗缪尔吸附等温方程： 。
6、搅拌器按 、 来进行选型。
气液相分散过程选用 ，低黏度均相液体混合选用 。
7、在系统中进行一连串反应 ，组分 A 的生成速率方程式： 、组分B 的生成速率方程式： 。
8、搅拌釜式反应器的换热装置有 、蛇管、 、列管、回流冷凝式。
9、催化剂非球形颗粒面积相当直径计算公式a d = 。
10、催化剂失活是由玷污、烧结、 、中毒等原因造成的。
二、问答题（5×5ˊ=25ˊ）1、 均相反应器有哪些？如何选择均相反应器？2、怎样理解“反应级数表明浓度对反应速率的敏感程度，活化能表明温度对反应速率的敏感程度？3、气固相催化反应过程分为几个步骤并简述？12k k A B C −−→−−→4、理想流动模型分为哪两种类型，并简述这两种类型的各自特征？5、固定床催化反应器的床层空隙率ε的概念？影响因素是什么？为什么空隙率ε是固定床反应器的重要参数？三、计算题（10ˊ+15ˊ+15ˊ+15ˊ=55ˊ）【3-1】 等温下在间歇反应器中进行一级不可逆液相反应A B + C ，在5min 内有40%的A 分解，在达到分解率为80%，（1）问需要多少时间？（2）若反应为二级反应，则需要多少时间？【3-2】在总长为4m 的固定床反应器中，反应气体以8 kg/(m 2.s)的质量流速通过床层，流体的黏度 ，流体的密度 。
如果床层中催化剂颗粒的直径为2.5mm ，床层的堆积密度为754kg/m 3，催化剂的表观密度为1300kg/m 3，求：（1）催化剂床层的空隙率ε ？（2）流体流动的修正雷诺数eM R ？（3）床层的压力降p ∆ ？【3-3】在体积312.0m V R =的连续操作釜式反应器中进行反应 ，式中min /731•=kmol m k 、m in /332•=kmol m k ，A 、B 两种物料以等体积加入反应器中，其中A 摩尔浓度为3/8.2m kmol ，B 摩尔浓度为3/6.1m kmol 。
化学反应工程试题库及答案
化学反应工程试题库及答案一、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2.1010000ln +-=Tk ，其活化能为 83.14kJ/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） 186.3kJ/mol 。
11. 非等分子反应2SO 2+O 2==2SO 3的膨胀因子2SO δ等于 -0.5 。
12. 非等分子反应N 2+3H 2==2NH 3的膨胀因子2H δ等于 –2/3 。
13. 反应N 2+3H 2==2NH 3中（2N r -）= 1/3 （2H r -）= 1/2 3NH r14. 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 Ax n x )1(11-+-，转化率为AA x n nx )1(1-+。
《化学反应工程》综合复习资料
《化学反应工程》综合复习资料一、填空题1、全混流反应器的E 函数表达式为 ，其无因次方差= ，而平推流反应器的无因次方差＝ 。
2、工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是 、 、和 。
3、在间歇反应器中进行一恒压气相反应，原料为A 和B 的混合物，其中A 含量为20%(mol)，若物料初始体积为2升，则A 转化50％时，物料的总体积为 。
4、基元反应的分子数 （可能/不可能）是小数。
5、某液相反应于50℃下在间歇反应器中进行，反应物A 转化80％需要10min ，如果于相同条件下在平推流反应器中进行，则达到同样的转化率需要的空时为 ；如果同样条件下在全混流反应器中进行，达到同样的转化率需要的空时 。
6、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 和 。
7、完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度 ，并且 （大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。
8、多级混合模型的唯一模型参数为 ，轴向扩散模型的唯一模型参数为： 。
9、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 ；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是 。
2θσ2θσ32A B R +→A R →10、对于反应23A B R +→，各物质反应速率之间的关系为：(-r A ):(-r B ):r R ＝ 。
11、某重油催化裂化装置处理量为100吨重油/h ，未转化重油为6吨/h ，汽油产量为42吨/h ，则重油的转化率为_ _，工业上汽油的收率及选择性为_ _和_ _。
12、某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式 。
13、反应级数 （可能/不可能）大于3， （可能/不可能）是0，基元反应的分子数 （可能/不可能）是0。
14、在一个完整的气—固相催化反应的七大步骤中，属于本征动力学范畴的三步为 、 和 。
15、在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速率方程式的两种最主要的方法为 和 。
化学反应工程复习题试题必考
第一章绪论1。
化学反应工程是一门研究______________的科学.(化学反应的工程问题)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。
（化学反应、工程问题）3。
_______是化学反应工程的基础。
（三传一反）4。
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、半分批式）5。
化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指_______、_______、_______。
(传质、传热、动量传递）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_______。
（数学模型)7. 在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_______。
（累积量=输入量—输出量)8。
“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指_______.（D) 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）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_。
（参与反应的物质均处于同一相）2。
对于反应，则_______。
（）3.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_______。
(等分子反应、非等分子反应）5. 化学反应速率式为，用浓度表示的速率常数为，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数，则=_______。
（)6.化学反应的总级数为n，如用浓度表示的速率常数为,用逸度表示的速率常数，则=_______。
()7. 化学反应的总级数为n，如用浓度表示的速率常数为，用气体摩尔分率表示的速率常数,则=_______。
化学反应工程复习题
一、填空题：（每空1分，共20分）1. _______是化学反应工程的基础。
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. 化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。
4. 均相反应是指___________________________________。
第一章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. 所谓数学模型是指：用数学式来表达各参数间的关系。
3. 化学反应器的数学模型包括：动力学方程式、物料恒算式、热量恒算式、动量恒算式和参数计算式。
4. 所谓控制体积是指：能把反应速率视作定值的最大空间。
5. 模型参数随空间而变化的数学模型称为“分布参数模型”。
6. 模型参数随时间而变化的数学模型称为“动态模型”。
7. 建立物料、热量和动量衡算方程的一般式为：累积量=输入量-输出量。
第二章1. 均相反应是指：在均一的气相或液相中进行的反应。
2. 对于反应aA + bB → pP + sS，则rP = _______rA。
3.着眼反应物A的转化率的定义式为：反应的量/反应开始的量。
4. 产物P的收率ΦP 与得率ХP和转化率xA间的关系为_________________________________________________。
5. 化学反应速率式为rA =kCCAαCBβ，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.对反应aA + bB → pP + sS的膨胀因子的定义式为___________________。
7.膨胀率的物理意义为：反应物全部转化后系统体积的变化分率。
8. 活化能的大小直接反映了“反应速率”对温度变化的敏感程度。
9. 反应级数的大小直接反映了“反应速率”对浓度变化的敏感程度。
化学反应工程总复习
化学反应工程综合复习资料一、填空题1.多级混合模型的唯一模型参数为 ,轴向扩散模型的唯一模型参数为 ;2.在均相反应动力学中,利用实验数据求取化学反应速率方程式的两种最主要的方法为和 ;3.反应级数 可能/不可能是0,基元反应的分子数 可能/不可能是0;4.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 和 ;5.某一级液相反应在间歇式反应器中进行,5min 转化率为50％,则转化率达到80％需时间__ ____min;6.某反应的速率方程式为n A A r kC -= mol/,则反应级数n 为2时,k 的单位为 _;7.某反应的计量方程为A R S →+,则其反应速率表达式 ;8.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础,其中“三传”是指 、 和 ,“一反”是指 ;9.完全混合反应器全混流反应器内物料的温度和浓度 ,并且 大于/小于/等于反应器出口物料的温度和浓度;10.在一个完整的气—固相催化反应的七大步骤中,属于本征动力学范畴的三步为 、和 ;二、选择题1.对于瞬时收率和总收率,下列正确的说法有 多项选择; A. 对于平推流反应器,反应的瞬时收率与总收率相等； B. 对于全混流反应器,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； 2.某反应速率常数的单位为m 3/,该反应为 级反应;A. 零级B. 一级C. 二级D. 不能确定. 3..对于平行反应SA RA 222111n ,E ,k n E ,k −−−→−−−−→−，,活化能E 1>E 2,反应级数n 1<n 2,如果目的产物是R 的话,我们应该在 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 4.关于E 函数和F 函数,下面正确的是 ;多项选择A. ⎰∞=0dt )t (E )t (FB. ⎰=t0dt )t (E )t (F ； C. dt /)t (dF )t (E = D. 1dt )t (E )(F 0==∞⎰∞5.t /t e t1)t (E -=是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 6.关于E 函数和F 函数,下面不正确的是 ;A. ⎰∞=0dt )t (E )t (F ；B. ⎰=t0dt )t (E )t (F ； C. dt /)t (dF )t (E =； D. 1dt )t (E )(F 0==∞⎰∞7.对于一级恒容和一级变容不可逆反应,下面叙述正确的是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8.对于瞬时收率和总收率,下列正确的判断有多项选择;A. 对于平推流反应器,反应的瞬时收率与总收率相等；B. 对于全混流反应器,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；9.关于基元反应的认识,正确的是 ;A. 分子数可以是任意的整数；B. 基元反应的计量系数与对应物种的反应级数之间存在一一对应关系；C. 基元反应R2→意义是一样的；A2A→和RD. 基元反应的总反应级数可能是小数;10.对于瞬时收率和总收率,下列正确的判断是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；11.轴向分散系数与扩散系数,下面论述正确的是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12.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. 提高反应器内气体的流速,减小催化剂颗粒的直径；B. 降低反应器内气体的流速,减小催化剂颗粒的直径；C. 降低反应器内气体的流速,增大催化剂颗粒的直径；D. 增加催化剂颗粒的直径,提高反应器内气体的流速13.对于化学反应的认识,下面正确的是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14.关于非理想流动与停留时间分布,论述正确的是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吸附等温的四个假定：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. 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三、计算题1、在一反应器入口输入理想脉冲示踪物后,不同时间检测出口示踪物的浓度C,结果如下所示：现有某液相反应物A 在该反应器中进行分解反应,速率方程为：A A r kC -= , k = min -1,若用多级混合流模型预测时,该反应器的出口转化率为多少2、液体反应物AC A0＝1mol/L 通过两个串联的全混流反应器发生某不可逆反应,第一个反应器出口的浓度为 mol/L,两个反应器的体积比V 2/V 1=2,反应级数为2：A A r kC -=2mol/求第二个反应器出口的浓度;3、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90％,如果再串连一只同样的全混流反应器,使转化率仍维持在90％,试问处理量增加多少4、某速率常数为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2θσ分别为17min 和;求用多级混合流模型预测的转化率;5、纯组分A 发生下述平行反应,A 的起始浓度为2mol/L, 反应在恒温的条件下进行,试确定在全混流反应器中目的产物S 所能达到的最大浓度;6、反应物A 反应首先生成R k 1=5 hr -1,R 进一步反应生成S k 2=3 hr -1和T k 3=1 hr -1;如果浓度为 mol/L 的纯A 在一个全混流反应器内进行反应,求R 浓度达到最大值的空时及R 的最大浓度;7、某速率常数为 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2θσ分别为15min 和;求用多级混合流模型预测的转化率;8、纯组分A 发生下述平行反应,A 的起始浓度为2mol/L,反应在恒温的条件下进行,试确定在平推流反应器中目的产物S 所能达到的最大浓度;四、推导题1.假设含反应物A 的新鲜原料进入体积为V 的全混流反应器进行反应,其组成为C A0,空时为τ,出口转化率为X A ,出口处的反应速率为-r A ,请推导全混流反应器的设计方程AA AX C r τ=-; 答案一、填空题1. 串联的全混区的个数N 、 Pe ＝zuLE 2. 积分法 、 微分法 ;3. 可能、不可能4. 脉冲法 、 阶跃法 ;5.6. m 3/ 7. 不能确定8. 质量传递 、 动量传递 和 热量传递 、反应动力学 9. 均一 、 等于10. 反应物吸附 、 表面反应、 反应产物的脱附二、选择题1. BC2. C3.. B4. BCD5. B6. A7. C8. BC9. B 10. AC 11. BCD 12. A 13. BD 14. AC 15. B 16. A三、计算题1、在一反应器入口输入理想脉冲示踪物后,不同时间检测出口示踪物的浓度C,结果如下所示：现有某液相反应物A 在该反应器中进行分解反应,速率方程为：A A r kC -= , k = min -1,若用多级混合流模型预测时,该反应器的出口转化率为多少 解：根据脉冲示踪数据可得：()()(()()i i i i i i i it C t t t C t t C t t C t ∆==∆∑∑∑∑等时间间隔）＝15min=222t tθσσ=＝故：2114.900.204N θσ=== 则：01110.959(1)AA NA C x C kt N=-=-=+ 2、液体反应物AC A0＝1mol/L 通过两个串联的全混流反应器发生某不可逆反应,第一个反应器出口的浓度为 mol/L,两个反应器的体积比V 2/V 1=2,反应级数为2：A A r kC -=2mol/求第二个反应器出口的浓度; 解：全混流反应器的设计方程：0A AAC C r τ-=- 得：010111221110.50.5A A A A A A C C C C V v r kC k τ---====- 所以：12k τ=同理：2121222022A A A A A A V C C C C v r kC τ--===- 由：22112V V ττ== 得：2124k k ττ==故：12224A A A C C C -= 解得： C A2＝L3、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90％,如果再串连一只同样的全混流反应器,使转化率仍维持在90％,试问处理量增加多少 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1111τ+=-k x A ……………….1 当两个等体积全混流反应器串联时,转化率不变,则有2)21(11τ+=-k x A (2)根据式1,得1τk =9；根据式2,得=τk 处理量之比等于空时的反比,即0100101, 2.08v v v v ττ==;也就是说,处理量为原来的倍,增加了倍;4、某速率常数为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2θσ分别为17min 和;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2/1N θσ==4根据一级不可逆反应多级混合流模型转化率的表达式,有5、纯组分A 发生下述平行反应,A 的起始浓度为2mol/L, 反应在恒温的条件下进行,试确定在全混流反应器中目的产物S 所能达到的最大浓度; 解：S 的瞬时收率： 对于全混流反应器: 0SS S A AC C C ϕΦ==-故：200()()()1A SA A S A A AC C C C C C C ϕ=-=-+ 令 0SA dC dC =,得：20320A A A C C C +-=解得：C A ＝1mol/L故：22,max 01()()(21)()0.25111A S A A A C C C C C =-=-=++mol/L 6.反应物A 反应首先生成R k 1=5 hr -1,R 进一步反应生成S k 2=3 hr -1和T k 3=1 hr -1;如果浓度为 mol/L 的纯A 在一个全混流反应器内进行反应,求R 浓度达到最大值的空时及R 的最大浓度;解：根据一级不可逆串联反应在全混流反应器中进行反应时中间物种最大浓度及达到最大浓度空时的公式,有=+=τ)(1321k k k opt hr说明：上述两公式也可通过对反应物A 和产物R 两次应用全混流反应器设计方程,求得产物R 的浓度表达式,然后R 的浓度对空时求导,并令导数为零,推导求出; 7.某速率常数为 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2θσ分别为15min 和;求用多级混合流模型预测的转化率;解：根据多级多级混合流模型知： 则：8.纯组分A 发生下述平行反应,A 的起始浓度为2mol/L,反应在恒温的条件下进行,试确定在平推流反应器中目的产物S 所能达到的最大浓度;解：22(1)S A S A A dC C dC C ϕ==-+对于平推流反应器：当S ϕ～C A 曲线下的面积最大,即A 完全转化C A ＝0时C S 最大,即：=四、推导题1.假设含反应物A 的新鲜原料进入体积为V 的全混流反应器进行反应,其组成为C A0,空时为τ,出口转化率为X A ,出口处的反应速率为-r A ,请推导全混流反应器的设计方程0A A AX C r τ=-; 解：针对反应器列出物料平衡方程：入方＝出方＋反应消失的量＋累积量全混流反应器为连续稳定流动式反应器,累积量为0,反应器中的浓度及反应速率均与出口处相同,其中：入方为：F A0出方为：F A ＝F A01－X A ,反应消失的量为：－r A V则得：00(1)()A A A A F F X r V =-+-即：0A A A F X r V =- 或者：00A A A A X V C F r τ==-。
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2010—2011学年第二学期期末考试试卷一、填空（20×1ˊ=20ˊ）1、搅拌釜式反应器主要由壳体 、 、 、换热装置四大部分组成。
2、化学动力学方程一般用表达式),(T c f r i =±表示，说明影响反应速率最主要的影响因素是 、 。
3、填料塔中的填料性能优劣衡量三要素：效率、 及 。
填料综合性能评价最好的是 。
4、催化剂必须具备 、 、长寿命这三个条件。
5、气固催化反应过程化学吸附速率方程式： 、若固体吸附剂仅吸附组分A ，朗缪尔吸附等温方程： 。
6、搅拌器按 、 来进行选型。
气液相分散过程选用 ，低黏度均相液体混合选用 。
7、在系统中进行一连串反应 ，组分 A 的生成速率方程式： 、组分B 的生成速率方程式： 。
8、搅拌釜式反应器的换热装置有 、蛇管、 、列管、回流冷凝式。
9、催化剂非球形颗粒面积相当直径计算公式a d = 。
10、催化剂失活是由玷污、烧结、 、中毒等原因造成的。
二、问答题（5×5ˊ=25ˊ）1、 均相反应器有哪些？如何选择均相反应器？2、怎样理解“反应级数表明浓度对反应速率的敏感程度，活化能表明温度对反应速率的敏感程度？12k k A B C −−→−−→3、气固相催化反应过程分为几个步骤并简述？4、理想流动模型分为哪两种类型，并简述这两种类型的各自特征？5、固定床催化反应器的床层空隙率ε的概念？影响因素是什么？为什么空隙率ε是固定床反应器的重要参数？三、计算题（10ˊ+15ˊ+15ˊ+15ˊ=55ˊ）【3-1】 等温下在间歇反应器中进行一级不可逆液相反应A B + C ，在5min 内有40%的A 分解，在达到分解率为80%，（1）问需要多少时间？（2）若反应为二级反应，则需要多少时间？【3-2】在总长为4m 的固定床反应器中，反应气体以8 kg/(m 2.s)的质量流速通过床层，流体的黏度 ，流体的密度 。
如果床层中催化剂颗粒的直径为2.5mm ，床层的堆积密度为754kg/m 3，催化剂的表观密度为1300kg/m 3，求：（1）催化剂床层的空隙率ε ？（2）流体流动的修正雷诺数eM R ？（3）床层的压力降p ∆ ？32.46/fkg m ρ=51.810fPa s μ-=⨯【3-3】在体积312.0m V R =的连续操作釜式反应器中进行反应 ，式中min /731∙=kmol m k 、m in /332∙=kmol m k ，A 、B 两种物料以等体积加入反应器中，其中A 摩尔浓度为3/8.2m kmol ，B 摩尔浓度为3/6.1m kmol 。
设反应前后系统密度不变，当B 的转化率为75％时，（1）推导出该反应原料A 的反应速率A r 表达式？（2）求物料中A 、B 物料的流量？【3-4】 在搅拌良好的间歇操作釜式反应器中，用乙酸和丁醇生产乙酸丁酯，其反应式为： CH 3COOH + C 4H 9OH CH 3COOC 4H 9 + H 2O反应在恒温条件下进行，温度为373K ，进料比为乙酸∶丁醇 = 1∶6（mol ），以少量H 2SO 4为催化剂。
当使用过量丁醇时，该反应以乙酸（下标以A 计）表示的动力学方程式为2)(A A kc r =-。
在上述条件下，反应速率常数30.015/(min)k m Kmol =∙,反应物密度3/750m kg =ρ（假设反应前后不变）。
若每天生产2400kg 乙酸丁酯（不考虑分离等过程损失），（1）计算要求乙酸转化率Af x 达到55%时，所需反应器的有效体积和反应器体积（取每批辅助时间为30min ，取反应釜只数为1，装料系数ϕ为0.7，乙酸分子量：60，丁醇分子量：74，乙酸丁酯分子量：116）？（2）若改用连续操作釜式反应器生产乙酸乙酯，乙酸转化率不变，求反应器有效体积和物料平均停留时间？（3）比较间歇操作釜式反应器和连续操作釜式反应器的有效体积、反应时间变化并说明原因？12k k A B R S −−→++←−−化学反应工程试卷二I.填空题1.化学反应工程是一门研究______________的科学。
2.如果平行反应AP(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_______。
3. aA + bBpP + sS 对于反应，则=P r _______)(A r -。
4.全混流反应器的移热速率r Q =______________。
5.)全混流反应器的返混_______。
6.介于非凝集态与完全凝集态之间的混合态称为_______。
7.在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数愈大轴向返混程度就_______。
8.气-固相催化反应的内扩散模数=S φ_______，它是表征内扩散影响的重要参数。
9.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_______结的。
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.目前描述固定床反应器的数学模型可分为_______和_______的两大类。
12.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，以垂直管最为常用，它同时具有_______，_______并甚至_______的作用。
13.描述流化床的鼓泡床模型，它相当于mfU U /0_______时，乳相中气体全部下流的情况，工业上的实际操作大多属于这种情况。
14.双膜模型把复杂的相间传质过程模拟成_____________________的叠加，相间传质总阻力等于双膜传质阻力的加和。
II.单项选择1.全混流反应器中有_______个稳定的定常态操作点。
A. 1B. 2C. 3D. 42.一级连串反应AS 2P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. 22/1120]1)/[(+K K C A C.122)(120K K K A K KC - D.22/1210]1)/[(+K K C A3.轴向分散模型的物料衡算方程在_______式边界条件下有解析解。
A. 闭-闭B. 开-闭C. 闭-开D. 开-开4.反应级数n=_______时微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。
A. 0B. 0.5C. 1D. 25.催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为dm i d C k dt d ψψ=-，当进料中的杂质吸附极牢以及对产物无内扩散阻力时，d 为_______。
A. ≈0B. =1C. →3D. ≈16.催化剂颗粒扩散的无因次扩散模数em S V S D C k R /1-=φ值的大小反映了表面反应速率与_______之比。
A. 扩散速率B. 外扩散速率C. 内扩散速率D. 实际反应速率7.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8.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9.流化床反应器中的操作气速U 是根据具体情况定的，一般取流化数tU 0在_______范围内。
A. 0.1～0.4B. 1.5～10C. 10～15D. 0.4～1.510.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_______。
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III.简答题1.对于可逆放热反应如何选择操作温度？2.简述寻求停留时间分布的实验方法及其分类？3.简述气-液反应的宏观过程：A （g ） + bB （l ）→ 产物（l ）？4.简述固定床反应器的优缺点？5.简述流化床反应器的缺点？6.简述气-液相反应器的设计所包含的内容？IV.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：OH CO CH COOH CH k 2231+=−→−2432CO CH COOH CH k +−→−已知在916℃时121174.3,65.4--==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.平行反应AP(主)S(副)，其中A PC r 2=，2A S C r =，已知l mol C A /0.20=，00==A P C C ，求在平推流反应器中的m ax,P C ？3.在一容积为2.5m 3的间歇釜中进行均相反应A + B → P ，为防止产物P 在高温分解，反应维持在75℃等温操作，s l kmol C kC r B A A ⋅=-/，s kmol l k ⋅=/78.21，活化能mol kJ E /611.4=。
当反应物A 和B 的初始浓度均为l mol C C B A /400==，A 的转化率80.0=A x 时，该间歇釜平均每分钟可处理0.684kmol 的反应物A 。
今若把反应移到一个管内径为125mm 的理想管式反应器中进行，若将温度提升到85℃等温操作，且处理量与所要求达到的转化率均与间歇反应时相同，求所需的管式反应器长度。
4.(10)应用脉冲示踪法测定一容积为12 l 的反应装置，进入此反应器的流体流速m in/0.80l v =，在定常态下脉冲的输入80克的示踪剂A ，并同时测其出口物料中A 的浓度C A 随时间的变化，实测数据如下： t （min ） 0 5 10 15 20 25 30 35 C A （g/l ）0 355421试根据实验数据确定E （t ）曲线的方差2t σ和2θσ。
5.(5)某一液相分解反应，若已知其反应动力学为A A kC r =-，1min 307.0-=k ，当平均停留时间为15min 时，当多级全混流模型可用时，其211.02=θσ，求其最终转化率为多少？答案1.化学反应的工程问题2.提高温度3.ap 4.)()1(000P m P c v UAT T c v UAT ρρ+-+5.最大6.部分凝集态7.愈小8. em S V D C k R1- 9.范德华力、化学键力 10.拟均相一维 11.拟均相、非均相 12.传热、控制气泡聚、减少颗粒带出 13.＞6～11 14.串联的稳定的双膜分子扩散过程1.B2.B3.D4.C5.A6.C7.A8.A9.A 10.C1.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分）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；（②分）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。