河南城建学院2009-2010学年第一学期1113071班化学反应工程期末考试试卷 (1)

☆密封线内不要答题☆
姓 名
学 号 班 级
河南城建学院2009—2010学年第一学期期末考试
《化学反应工程》试题（A 卷）
供 煤炭深加工与利用（专） 专业 1113071 班使用 2010年1月
题 号 一
二
三
四
五
六 七 总 分
得 分
阅卷人
本套试卷共3页
一、 填空题（每空2分，共20分） 1. 化学反应速率式为β
α
B 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 =__β
α+)(RT _____P K 。

2. 活化能的大小直接反映了____反应速率__________对温度的敏感程度。

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. 一级连串反应A S K 1
K 2
P
在平推流反应器中，为提高目的产物P 的收
率，应__减小____
12/k k 。

5. 工业催化剂所必备的三个主要条件是：___高活性，高强度，长寿命_____________________。

6. 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。

7. 平推流反应器以对比时间表示的平均停留时间θ＝___1____，散度2
θσ＝__0______
☆
密
封
线
内
不
要
答
题
☆
二、选择题（每题2分，共20分）
1. 对于反应aA + bB pP + sS，则
=
P
r__A_____)
(
A
r-。

A.
|
|a
p
B. a
p
C.
p
a
D.
p
a|
|
2. 对于一非恒容均相化学反应
αA AαB B，反应产物B的化学反应速率
=
B
r____B___。

A. Vdt
dn
r A
B
=
B. Vdt
dn
r B
B
=
C. dt
dC
r A
B
=
D.
dt
dC
r B
B
=
3. 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
4. 反应
C4H102C2H4 + H2，1
0.2-
=s
k，则反应级数n=___B____。

（A）0 （B）1 （C）2 （D）3
5. 串联反应A → P（目的）→R + S，目的产物P的得率P
X=__A_____。

A. A
A
P
P
n
n
n
n
-
-
B. 0
A
P
P
n
n
n-
C. 0
S
S
P
P
n
n
n
n
-
-
D. 0
R
R
P
P
n
n
n
n
-
-
6. 一级连串反应A → P → S在平推流管式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的
反应时间
=
opt
t
____C___。

A. 2
1
1
K
K
B. 1
2
2
1
)
/
ln(
K
K
K
K
- C.
1
2
1
2
)
/
ln(
K
K
K
K
- D. 2
1
1
2
)
/
ln(
K
K
K
K
7. 气—液相反应中的膜内转化系数γ在____B___范围内，反应为中等速率的反应。

A. ＜0.02
B. 0.02＜γ＜2
C. ≥2
D. ＞2
8. 气固催化反应的内扩散模数e
m
S
V
L
D
C
k
L/1-
=
φ
，其中L为特征长度，若
为圆柱形则L=_____C__。

A. 厚度/2
B. R
C. R/2
D. R/3
9. 下列不属于Langmuir型等温吸附的假定的是_D______。

A. 均匀表面
B. 吸附机理相同
C. 分子间无作用
D.多分子层吸附
10. 全混流流动的E（t）曲线的方差
=
2
θ
σ
_____C__。

A. 0
B. 0～1
C. 1
D. ＞1
三、简答题（每题5分，共10分）
1.一个典型的气—固相催化反应的动力学过程包括哪些步骤？
(1)反应组分在催化剂表面的活性中心上吸附
(2)在催化剂表面进行化学反应
(3)反应产物在催化剂表面解析
四、分析与推导题（每题15分，共30分）
1. 某均相反应系统中包括如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关
3
1
24
A+2B C 2A+C D
k
k
k k
解：
D
C
A
C
B
A
A
C
k
C
C
k
C
k
C
C
k
r
4
2
3
2
2
1
2
2+
-
+
-
=
D
C
A
D
D
C
A
C
B
A
C
A
B
A
B
C
k
C
C
k
r
C
k
C
C
k
C
k
C
C
k
r
C
C
kC
4
2
3
4
2
3
2
2
1
2
2k2
2
r
-
=
+
-
-
=
+
-
=
2. 在Pt 催化剂上进行异丙苯分解反应： 65326636(）⇔+C H CH CH C H C H
以A,B 及R 分别表示异丙苯，苯及丙烯，反应步骤如下：
（1）σσ+⇔A A （2）σσ⇔+A B R （3）σσ⇔+B B 若表面反应为速率控制步骤，试推导异丙苯分解的速率方程。

解：若表面反应速率为控制步骤，则表面反应速率即是本征反应速率
B
R A B
A V B
A B
B B
A A
A V
B A B
V B V A A B V B A V A B V B A V A R B A P P K K P K k K P K P K P K P K P K P K P K P K P K k k K P K k k K P k k k P k P k k k P k P k k r 2
314
323131331135
6312
116521652143k 11
111;0
0;-
=
++=
++=
++=
∴=++=∴=
=∴=
==∴=-=--=∴θθθθθθθθθθθθθθθθθθθθ令又令令
()
3
'
'00'm 5.435
.709.52h
5.91.5045.133.1t ==
=
=+⨯=⎪
⎭
⎫ ⎝⎛+==ϕ
R R r t R V V t t V V V 实际反应体积反应器的有效体积
五、 计算题（共20分） 有一级不可逆反应A → P ，在85℃时反应速率常数为3.45×10－2
min -1
，若日产4×104
Kg 的产品P ，A 和P 的密度均为1.25 Kg/l ,今拟在某一间歇釜式反应器中进行，若辅助操作时间为0.5 h ,最终转化率为95%，求: （
1）每批操作所需反应时间？ （
2）若装填系数为0.75，求反应器的体积？ 解:(1)达到要求的转化率所需的反应时间 ()(
)
h
A
M A F A O
C A F V P M A F A P
M A M P A R T P M h
r t A f x k A d x X A x k X A x A kC A
d x A C X A kC A d x A C X A r A
d x A C r t Af Af
Af Af
/3m 3.315
.21244104000244
1040,245.1min 83.8605.0ln 2
1045.31
1ln 1011101000
00
0=⨯⨯=
=
=⨯=
=====-⨯-=∴⎪⎭⎫ ⎝
⎛--=⎰-=⎰-=⎰=⎰-=ρ
ρρρ处理体积进料量为每小时知）由（。