化学反应工程计算题
《化学反应工程》试题及答案
精心整理《化学反应工程》试题一、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/m3·h，速率常数k的因次为m3/kmol·h。
6.7.8.9.105倍。
10.11.12.13.反应14.n倍15.n倍16.17.对于特定的活化能，温度越低温度对反应速率的影响越大。
18.某平行反应主副产物分别为P和S，选择性S P的定义为(n P-n P0)/(n S-n S0)。
19.某反应目的产物和着眼组分分别为P和A其收率ΦP的定义为(n P-n P0)/(n A0-n A)。
20.均相自催化反应其反应速率的主要特征是随时间非单调变化，存在最大的反应速率。
21.根据反应机理推导反应动力学常采用的方法有速率控制步骤、拟平衡态。
22.对于连续操作系统，定常态操作是指温度及各组分浓度不随时间变化。
23.返混的定义：不同停留时间流体微团间的混合。
24.平推流反应器的返混为0；全混流反应器的返混为∞。
25.空时的定义为反应器体积与进口体积流量之比。
26. 针对着眼组分A 的全混流反应器的设计方程为AA A r x F V-=0。
27. 不考虑辅助时间，对反应级数大于0的反应，分批式完全混合反应器优于全混流反应器。
28. 反应级数>0时，多个全混流反应器串联的反应效果优于全混流反应器。
29. 反应级数<0时，多个全混流反应器串联的反应效果差于全混流反应器。
30. 反应级数>0时，平推流反应器的反应效果优于全混流反应器。
31. 反应级数<0时，平推流反应器的反应效果差于全混流反应器。
32. 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33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 采用无因次化停留时间后，F (θ)与F (t)的关系为F (θ)=F (t)。
化学反应工程习题
1. 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）2. 化学反应速率式为(-r A )=kC AαC Bβ，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。
（(RT)α+β）3. 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Kf，则Kc=_______Kf。
（(RT)n）4. 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Kp，则Kc=_______Kp。
（(RT/P)n）5.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_______。
（拟平衡常态）6.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_______。
（拟定常态）7. 活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。
（反应速率）8. 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______________法来求反应级数。
（初始速率法）9.生成主产物的反应称为_______，其它的均为_______。
（主反应、副反应）10. 平行反应均为一级不可逆反应，若E主＞E副，选择性Sp与_______无关，仅是_______的函数。
（浓度、温度）11. 如果平行反应均为一级不可逆反应，若E主＞E副，提高选择性Sp应______________ _。
(提高温度)12. 一级连串反应在全混流釜式反应器中，则目的产物P的最大浓度C p,max=______、τopt______。
（、）13. 一级连串反应在平推流反应器中，则目的产物P的最大浓度C p,max=______、τopt______。
化学反应工程试题及答案
化学反应工程试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 化学反应工程中，反应速率常数k与温度的关系遵循（）。
A. Arrhenius方程B. Van't Hoff方程C. Le Chatelier原理D. Nernst方程2. 在固定床反应器中，流体通过催化剂床层的流动方式是（）。
A. 并流B. 逆流C. 交叉流D. 层流3. 以下哪种催化剂不属于均相催化剂？（）A. 酸B. 碱C. 金属D. 酶4. 反应器的体积效率是指（）。
A. 反应器体积与所需反应体积的比值B. 反应器体积与实际反应体积的比值C. 反应器体积与理论反应体积的比值D. 反应器体积与催化剂体积的比值5. 在反应器设计中，为了提高反应速率，通常采取的措施是（）。
A. 增加反应物浓度B. 提高反应温度C. 增加催化剂用量D. 以上都是二、填空题（每空1分，共10分）1. 在化学反应工程中，反应速率的表达式通常为__________。
2. 反应器的类型主要包括__________、__________和__________。
3. 催化剂的作用是__________反应速率，而不影响__________。
4. 反应器设计时，需要考虑的主要因素包括__________、__________和__________。
5. 根据反应器内物料流动的特点，可以将反应器分为__________流动和__________流动。
三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述反应速率和反应速率常数的区别。
2. 描述固定床反应器和流化床反应器的主要区别。
3. 解释为什么在某些情况下需要使用催化剂。
4. 讨论温度对化学反应速率的影响及其在工业应用中的意义。
四、计算题（每题10分，共20分）1. 已知某化学反应的速率常数k=0.05 s^-1，反应物A的初始浓度为1 mol/L，求10秒后A的浓度。
2. 假设一个完全混合反应器中进行一级反应，反应物B的初始浓度为2 mol/L，反应速率常数k=0.02 min^-1，求5分钟后B的浓度。
新乡学院《化学反应工程》试题及答案
《化学反应工程》试题二、计算分析题1. 在恒容条件下，反应A+2B==R ，原料气组成为C A0=C B0=100kmol /m 3，计算当C B =20 kmol /m 3时，计算反应转化率x A 、x B 及各组分的浓度。
解：在恒容条件下：x B =( C B0- C B )/ C B0=0.8由C A0- C A =( C B0- C B )/2得到：C A =20 kmol /m 3=60 kmol /m 3x A =( C A0- C A )/ C A0=0.42. 在恒压条件下，反应A+2B==R ，原料气组成为C A0=C B0=100kmol /m 3，计算当C B = 20 kmol /m 3时，反应转化率x A 、x B 及各组分的浓度。
解：δB =(1-1-2)/2=-1;y B0=0.5 n =n 0(1+ y B0δB x B ) = n 0(1-0.5 x B )在恒压条件下：V =V 0 n /n 0= V 0(1-0.5x B )C B =n B /V= n B0(1- x B )/[V 0(1-0.5x B )]= C B0(1- x B )/ (1-0.5x B ) x B =8/9n A0- n A =( n B0- n B )/2 x A =( n A0- n A )/ n A0=( n B0- n B )/(2 n A0)= ( n B0- n B )/(2 n B0)=0.5 x B =4/93. 串联-平行反应A+B==R ，A+R==S ，原料中各组分的浓度为C A0=2.0mol /L ，C B0=4.0 mol /L ，C R0=C S0=0，在间歇反应器中恒容操作一定时间后，得到C A =0.3mol /L ，C R =1.5 mol /L ，计算此时组分B 和S 的浓度。
解：在恒容条件下：ΔC A1= C B0-C B ；ΔC A2= C S ；C R = (C B0-C B )-C S ；C A0-C A =ΔC A1+ΔC A2得到：C S =( C A0-C A - C R )/2=(2.0-0.3-1.5)/2=0.1 mol /L C B = C B0- C R -C S =4.0-1.5-0.1=2.4 mol /L 4. 在间歇反应器中进行等温2级、1级、0级均相反应，分别求出转化率由0至0.9所需的时间与转化率由0.9至0.99所需时间之比。
化学反应工程计算题
1. 某催化反应：C D B A +→+，动力学方程为2)1(D D B B A A BA p K p K p K p kp r +++=。
试写出其反应机理、控制步骤并进行验证。
解：反应机理为)4()3()2()1(σσσσσσσσσσ+⇔++→+⇔+⇔+D D C D B A B B A A其中第(3) 步为控制步骤，根据理想吸附模型的假定，除控制步骤以外的其余步骤均达到平衡，所以B A s V D D D V B B B V A A A k r p K p K p K θθθθθθθθ====;;;将 ， 代入到第(3)步的计算式中，2V B A B A s p p K K k r θ= 因为1=+++V D B A θθθθ，所以 DD B B A A V p K p K p K +++=11θ最后求得反应速率方程为2)1(D D B B A A B A B A s p K p K p K K K p p k r +++==2)1(D D B B A A BA p K p K p K p kp +++ 其中B A s K K k k =2. 在等温间歇反应器中进行液相反应A+B →R +C ，该反应对反应物A 和B 均为一级反应，反应速率常数)/(2h mol l k ⋅=，进料中A 和B 的摩尔浓度均为l mol /0.3，要求A 的转化率8.0=A X 。
若每天生产产物C 为240 mol ，且每批生产的辅助时间为0.5 h ，试求反应器的有效体积。
解： 因为l mol c c B A /0.300==，B A c c =所以反应速率方程202)1(A A A B A A X kc kc c kc r -=== 反应时间⎰⎰-==A Ax A A AA x A A A X kc dx C r dx C t 020000)1(，其中)/(2h mol l k ⋅=，8.0=A X 解得h t 66.0=进料中A 的摩尔流量为h mol F A /5.128.0242400=⨯=体积流量h l c F Q A A A /17.435.12000===反应器的有效体积)(00t t Q V A r +=，其中辅助时间h t 5.00=l V r 5)5.066.0(17.4=+⨯=3. 两个串联的全混流反应器进行某液相复合反应)/()/(21h l mol C k r SA h l mol C k r P A A S A P ⋅=→⋅=→ ，已知l mol C h h A /5,6.0,4.0021===ττ，第一釜出口处A 的浓度l mol /3，产物P 的浓度为l mol /5.1，求第二个釜出口处Sf Pf Af C C C ,,各为多少。
化学反应工程大题
1、相基元反应A+2B →2P 在30℃和常压下的反应速率常数kc=2.65×104m6kmol-2s-1。
现以气相分压来表示速率方程，即(−rA)=kPpApB2，求kP=?（假定气体为理想气体）()3-1-3631112643c P 2BA p A 2B A c 2BA c A 1264c kPa s m kmol 10655.1K303K kmol kJ 314.8s kmol m 1065.2)(s kmol m 1065.2K 30330273--------⋅⨯=⨯⋅⨯===-⎪⎭⎫⎝⎛==-=⨯==+=RT k k p p k r RT p RT p k c c k r RTp c k T2、考虑反应3P A →，其动力学方程为Vnk t n V r A A A d d 1=⋅-=-试推导在恒容下以总压表示的动力学方程。
()()()()()()总总总总总总总总p p tp V RT V p p k t p RT V V p RT Vn RTV p p n p p p p p p p p n n n t t p p n t p -=-=⎪⎭⎫ ⎝⎛---=-=-=---==A0A0A A0A A0A AA0A A0A A A0A A0A0A03d d 23d d 21d 2d 233212333000P A3、丁烷在700℃，总压为0.3MPa 的条件下热分解反应：C 4H 10→2C 2H 4+H 2(A) (R) (S) 起始时丁烷为116kg ，当转化率为50%时1A s MPa 24.0d d -⋅=-t p ，求此时tyt n t p d d d d d d A S R -，，。
1A R s MPa 48.024.02d d 2d d -⋅=⨯=⎪⎭⎫⎝⎛-=t p t p1S S S t t S R A A A0S S S S A S s kmol 032.03004.24d d 3004d d d d 3004kmol 4kmol 1kmol 2kmol 15.0kmol 258116d d d d d d -⋅=⨯===⨯===========-=t p t p RT V t n RTp RT n V n n n n x n p RTVn RT V p n t p t p 总，，，时1A A s 8.024.03.01d d 1d d -=⨯=-=-t p p t y 总 4、在间歇搅拌槽式反应器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为：()()()()S R B A O H H COOC CH OH H C COOH CH 2943SO H 94342+−−→−+反应物配比为：A(mol):B(mol)=1:4.97，反应在100℃下进行。
化学反应工程习题
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化学反应工程第一章习题
化工zy1201第二组成员:
林洋、曹景顺、朱颜柳、李诗娇
1.乙烯氧化生成环氧乙烷，进料：乙烯15mol，氧气7mol,出料中乙烯为 13 mol,氧气为4.76mol,试计算乙烯的转化率，环氧乙烷的收率及选择率。
解：
C2H4＋0.5O2→C2H4O C2H4＋3O2→2CO2＋2H2O xA=(15mol－13mol)/15mol=0.133 第一个反应所消耗的乙烯＝转化的乙烯×S＝ 2mol ×S 第二个反应所消耗的乙烯＝转化的乙烯×（1－S）＝ 2mol ×(1 －S) 故有：2mol ×S ×0.5+2mol ×(1－S) ×3=7mol－4.76mol （以氧气为物料衡算的基准） S=0.752 Y=第一个反应所消耗的乙烯÷加入的乙烯总量 （15mol） 故Y＝2 × 0.752÷15=0.100 或Y＝ xA S=0.100
2.在间歇反应器中进行下列液相反应 A+B=R A+R=S 原料混合液浓度为 cA0=2mol/L cB0=4mol/L cR0=cS0=0 在反应时间为t，得到cR=0.3mol/L,求此组分B和S的浓度为多少？ 解： 设t时B和S的浓度分别为cB和cS 列出物料衡算表如下： 组分 t=0 t=t A 2.0 2-(4-cB)-cS=0.3 B 4.0 cB R 0 (4- cB )- cS=1.5 S 0 cS
化学反应工程例题
例 1。
1 在350℃等温恒容下纯丁二烯进行二聚反应，测得反应系统总压 p 与反应时间 t 的 关系如下:t/min 0612263860p/kPa66 。
762 。
358 。
953 。
550.446 。
7试求时间为 26min 时的反应速率.解：以 A 和 R 分别代表丁二烯及其二聚物,则该二聚反应可写成： 2A → R 反应体系中各组分的浓度关系如下：由理想气体定律得： (A ) p0 为 t = 0 时物系的总压, 整理上式为： (B ) 将(B )式代入速率式中,得：) (c )理想气体：将 CA0 代入 (C ) 式,为： D解析法：对 p-t 关系进行回归分析,得: 图解法:以 p 对 t 作图，如图所示.于 t ＝26 min 处作曲线的切线，切线的斜率为 dp/dt ，该值等于 ‐0.32 kPa/min. 将有关数据代入 (D ) 式，即得到丁二烯转化量表示的反应速率值.若以生成二聚物表示反应速率，则： 1， 2例 1 。
2 等温进行醋酸(A )和丁醇(B )的酯化反应醋酸和丁醇初始浓度为 0 。
2332 和 1. 16kmol/m3。
测得不同时间下醋酸转化量如下表，试求 该反应的速率方程.解：由题中数据可知醋酸转化率较低，且丁醇又大量过剩,可以忽略逆反应的影响, 同时可以 不考虑丁醇浓度对反应速率的影响。
所以，设正反应的速率方程为：(a )以 0 级、 1 级、 2 级反应对上式进行积分式得:当 n = 0 时,当 n=1 时，当 n=2 时，(b (c)(d )采用图解法和试差法， 假设反应级数， 将实验数据分别按 0 级、 1 级、 2 级反应动力学 积分式做图，得到其 f (CA)—t 的关系曲线图，然后再根据所得的 f(CA ) —t 的关系曲线 图进行判断其动力学形式。
不同时间下 f (CA) –t 的变化关系CA0-CA0 0.01636CA0 。
2332 0 。
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71.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0v =0.8（l/min ），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 ）
3
5
5
4
2
1
试根据实验数据确定E （t ）曲线的方差2t σ和2
θσ。
解：首先对实验数据进行一致性检验，此时应满足：
100
8.080000====⎰∞C v M dt C A
100
)]0253(4)145(20[35
=+++++++=⎰
∞
dt C A
∴实验数据的一致性检验是满足的。
∵
2
22)(t dt t E t t -=⎰∞
σ
其中
(min)158.0120===
v V t
由数据计算得如下表： t （min ） 0 5 10 15 20 25 30 35 E （t ）=C A /C 0
0 0.03 0.05 0.05 0.04 0.02 0.01 0 t 2
E （t ）
0.75
5
11.25
16
12.5
9
263
)]05.1225.1175.0(4)9165(20[35
)(0
2=+++++++=⎰
∞
dt t E t
∴38)15(2632
2=-=t σ
169.01538
2
22
2
==
=
t t σσθ
72.有一管式反应装置经脉冲示踪法实验测得如下表所示的数：
0v =0.8 m 3/min ；m=80kg ；∴0C =80/0.8=100
t(分) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 C A （kg/m 3
） 0
6.5
12.5
12.5
10
5.0
2.5
1.0
试根据表列数据确定该装置的有效容积V 、平均停留时间t 、方差2
t σ和2
θσ。
解：首先对实验数据进行一致性检验：
10000
===⎰∞C v M dt C A
---------------------------------------------------------精品 文档---------------------------------------------------------------------
[]100)(2)(4309753864210
==++++++++∆=
⎰
∞
C C C C C C C C C C t
dt C A A A A A A A A A A
∴一致性检验表明，脉冲示踪法所得的实验数据是合理的。
计算所得数据如下表所示： t i （分）
0 2 4 6 8 10 12 14 16 i t E )( 0 0.065 0.125 0.125 0.100 0.050 0.025 0.010 0 i i t E t )(
0 0.13 0.5 0.75 0.80 0.50 0.30 0.140 0 i i t E t )(2
0.26
2.0
4.5
6.4
5.0
3.60
1.960
∵
⎰∞
=0
)(dt
t tE t
∴
(min)187.6)())()()((2))()()()((4)(32997755338866442211=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++++++++=t E t t E t t E t t E t t E t t E t t E t t E t t E t t
∴)(95.4187.68.03
m t v V =⨯==
971
.8)187.6(25.47)(20
222=-=-=⎰∞
t dt t E t t σ
234
.0)187.6(971
.82
2
22
==
=
t t σσθ
73.某反应器用示踪法测其流量，当边界为开—开式时，测得082.0=Ul Ez
，在此反应器内进
行一般不可逆反应，此反应若在活塞流反应器中进行，转化率为99%，若用多釜串联模型，
求此反应器的出口转化率。
解：
2178.0)1
(8222=+=Pe Pe θσ N 1
2=
θσ
59
.41
2
==
θ
σN
活塞流：
⎰
-=A
x A A A
A x kC dx C t 0
00)1(
60
.411
ln 1)1(0
=-=--=⎰
A
x A A x x x d kt A
---------------------------------------------------------精品 文档---------------------------------------------------------------------
N
A N kt x )1(11+-
=
%96=A x
75.用多级全混流串联模型来模拟一管式反应装置中的脉冲实验，已知
971.82
=t σ，187.62=t ，求
1） 推算模型参数N ；
2） 推算一级不可逆等温反应的出口转化率。
解：1）
234.0187.6971
.82
22
2
==
=
t t σσθ
27
.41
2
==
θσN
取N=4
2）
566.0)
1(1
1=+-
=N A N t k x。