《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

A ．先高后低 B.先低后高 C ．高温操作 D ．低温操作

4．两个等体积的全混流反应器进行串联操作，反应为一级不可逆，则第一釜的反应速率-r A1与第二釜的反应速率-r A2之间的关系为( A )。两釜反应温度相同。

A ．-r A1 > -r A2

B ．-r A1 = -r A2

C ．-r A1 < -r A2 D.不能确定何者为大 5. 已知一闭式反应器的1.0=r a uL

D ，该反应器若用多釜串联模型来描述，则模型参数N 为

（ B ）。

A ． 4.5 B. 5.6 C ．3.5 D ．4.0

6．固体催化剂之所以能起催化作用，是由于催化剂的活性中心与反应组分的气体分子主要发生( C)。

A ．物理吸附

B ．化学反应

C ．化学吸附

D ．质量传递

7．包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为( B )

A ．堆(积)密度

B ．颗粒密度

C ．真密度

D ．平均密度

8．在气固催化反应动力学研究中，内循环式无梯度反应器是一种( C )。

A ．平推流反应器 B. 轴向流反应器 C. 全混流反应器 D. 多釜串联反应器

9．某液相反应，其反应式可写成A+C àR+C 这种反应称为(B )

A ．均相催化反应

B ．自催化反应

C ．链锁反应 D.可逆反应

10．高径比不大的气液连续鼓泡搅拌釜，对于其中的气相和液相的流动常可近似看成( B )

A ．气、液均为平推流

B ．气、液均为全混流

C ．气相平推流、液相全混流

D ．气相全混流、液相平推流

σR R σσR σB σA σB σ

σB A σ

σA S k +?+?→?+?+?+）

此步为速率控制步骤 ( 222

3．间歇釜反应器中进行如下反应：

P A → (1) －r A1＝k 1C A a1

S A → (2) －r A2=k 2C A a2

在C A0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 E1a2 。

A ．al>a2

B ．al

C ．活化能El

D ．活化能El>E2 4．从反应器停留时间分布测定中,求得无因次方差

98.02=θσ,反应器可视为 全混流反应

器 又若求得无因次方差

02.02=θσ,则反应器可视为 活塞流反应器 。 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x A1，小釜在先、大釜在后，则出口转化率为x A2，两种情况下，进料流速、进料浓度和反应温度均相同，比较x A1和x A2的相对大小为 x A1

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 两处的η值大小（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；ηa >ηb

（2）二级反应，等温操作。ηa <ηb

三、问答题（每题6分，共12分）

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 1>E 2，则反应温度应尽可能采用高温或低温？

答：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 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E 1>E 2，则反应温度应采用 高温 。

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 1P 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. 122)(210K K K A K K C - B. 22/1120]1)/[(+K K C A C. 122

)(120K K

K A K K C - D. 22/1210]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. 00A P P n n n - C. 00S S P P n n n n -- D.

00

R 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

Q B A P B A k k ?→?+?→?+212225.025.021B A Q B A P C C k r C C k r ==

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 ，30/30.2m 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、全混流反应器中有___B__个稳定的定常态操作点。

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

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、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mf 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

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 C

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 C 阻力后的反应速率。

A ．外扩散阻力

B ．内扩散

C ．内外扩散

D ．吸附和脱附

23、等温液相反应 A+B →P rp=klCACB ， 2A →R rR=k2CA2

P 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 D

A ． 间歇釜式反应器，A 和

B 一次性加入； 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 B 反应。

A ．慢速

B ．可逆

C ．自催化

D ．不可逆

25、等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应 A S P 若保持相同的转化率x A ，调节反应温度使k 2/k 1降低，则P 的收率将 A

A.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___。

A. 空时τ

B.反应时间t

C. 停留时间t

D. 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___B___。

A. E （t ）曲线

B. F （t ）曲线

C. I （t ）曲线

D.y （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L=___D___。

A. 厚度/2

B. R

C. R/2

D. R/3

29、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

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，这种扩散称为 努森扩散 。

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

212ln 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mf

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

=m ax ,P C _______、=opt t ______。)]/([21122k 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_

00K 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=m ax ,P C _______、=opt t ______。)]/([21122k k k k k -???? ??、1212)

/ln(k k k k -）

20、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___。

25、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_初始速率法_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_平均生产速率 最大_、_生产经费最低_为

目标进行优化的。

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__

扩散阻力_，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作用，从而导致床内产生明显的_温度_梯度和_浓度_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_聚式流化床_。

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_；一是按非稳态扩散处理模型，如_溶质渗透模型_和_表面更新模型_。

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_输入量=输出量+反应量+ 累积量_。

33、活化能的大小直接反映了_反应速率_对温度的敏感程度。

34、生成主产物的反应称为_主反应__，其它的均为__副反应__。

35、固定床中颗粒的体积相当直径定义为具有相同体积V p 的球粒子直径，表达式d v =__(6V P /

π)1/3_。