化学反应工程作业答案
15春西交《化学反应工程》在线作业 答案
西交《化学反应工程》在线作业一、单选题（共30 道试题，共60 分。
）1.A.B.C.D.正确答案：B2. 当催化剂颗粒的微孔的孔径小于分子的自由程_______时，分子与孔壁的碰撞成了扩散阻力的主要因素，这种扩散称为努森扩散。
A. 0.01umB. 0.1umC. 1umD. 1nm正确答案：B3.A.B.C.D.正确答案：A4.A.B.C.D.正确答案：B5. 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. 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正确答案：B6.A.B.D.正确答案：B7. 气相反应A + B →3P + S进料时无惰性气体，A与B以1∶1摩尔比进料，则膨胀因子δA=_______。
A. –2B. –1C. 1D. 2正确答案：D8.A.B.C.D.正确答案：A9. 当反应级数n_______时，宏观流体具有比微观流体高的出口转化率。
A. =0B. =1C. ＞1D. ＜1正确答案：C10.A.B.C.D.正确答案：D11. 对于（）的反应器在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的。
A. 间歇式反应器B. 全混流反应器C. 搅拌釜式反应器D. 平推流管式反应器正确答案：D12.A.B.C.D.正确答案：A13. 对于可逆放热反应，为提高反应速率应_______。
A. 提高压力B. 降低压力C. 提高温度D. 降低温度正确答案：C14.A.B.C.D.正确答案：B15.A.B.C.D.正确答案：C16.A.B.C.D.正确答案：C17.A.B.C.D.正确答案：B18. “三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指( )。
A. 化学反应B. 反应工程C. 反应热力学D. 反应动力学正确答案：D19.A.B.C.D.正确答案：D20.A.B.C.D.正确答案：D21. 非理想流动反应器的方差随偏离平推流反应器的程度而_______。
《化学反应工程》2020年秋季学期在线作业(一)
《化学反应工程》2020年秋季学期在线作业（一）
题目和选项如下图所示：
A:A B:B C:C D:D 答案：A
题目和选项如下图所示：
A:A B:B C:C 答案：C
题目和选项如下图所示：
A:A B:B C:C D:D 答案：C 测定停留时间分布常用的方法有脉冲示踪法和阶跃示踪法，关于这两种方法，下列描述错误的是（）。
A:这两种方法都是物理示踪
法 B:根据脉冲示踪法得到的实验数据，可以直接得到E函数 C:根据阶跃示踪法得到的实验数据，可以直接得到E函数D:根据阶跃示踪法得到的实验数据，可以直接得到F函数答案：C
题目和选项如下图所示：
A:A B:B C:C D:D 答案：A 判断：反应动力学跟热力学的研究内容一样。
A:正确B:错误答案：B 判断：实际反应中绝大多数都是基元反应。
A:正确 B:错误答案：B 判断：由于间歇式反应器中存在着强烈的搅拌，所以物料粒子在这类反应器中的返混程度很大。
A:正确 B:错误答案：B
题目和选项如下图所示：
A:A B:B C:C 答案：B 对于一个气固相催化反应过程，下列属于动力学因素的是（）。
A:气膜扩散 B:孔内扩散 C:反应物的吸附和产物的脱附答案：C 所谓固定
床积分反应器是指反应物一次通过后，转化率大于（）的情况。
A:0.1 B:0.25
C:0.4 D:0.5 答案：B 包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为（）。
A:堆（积）
密度 B:颗粒密度 C:真密度 D:平均密度答案：B
题目和选项如下图所示：。
作业课后答案化学反应工程第四
解：由题意知，此为二级反应
dN A dW
kw
f (c); dN A dS
kS
f (c); dN A dVC
kVC
f (c)
又dS SgdW ; PdVC dW 所以kw kS Sg ;kvc kw P
所以，rA 7.696 105 P PA2
7.696 105 P (106 RT )2 (106 CA )2 mol / (cm3 s)
k p1 C4H8
k2
p C4
H6
p H2
1 b p b p C4H8 C4H8
C4H6 C4H6
第3页/共17页
（2）丁烯反应级数判断
＝
b p C4H8 C4H8
1＋b p ＋b p C4H8
C4H8 C4H8
C4H6 C4H6
1
由题设知反应属于化学反应控制，根据平衡近似假设：
p C4 H8
kVC 0.09s1; Deff 7.04 104 cm2 / s
对于不同形状的催化剂颗粒，西勒模数均可表示为:
Vp p Sgks Vp kVC
Sp
Deff
S p Deff
(2.5 103 )2 (5 103 ) 2 (2.5 103 )2 2 (2.5 103 ) (5 103 )
2-13 乙烯直接水合制乙醇可视为对乙烯的一级不可逆反应， 在300 ℃ 、7.09MPa下，k=0.09s-1,Deff=7.04×10-4cm2/s，采用直 径与高均为5mm的圆柱形催化剂，求内扩散有效因子。
解： 由 已 知 条 件 ：
T 300 273.15K 573.15K; P 7.09MPa;
107 / 2ra = 108
(完整版)化学反应工程课后习题答案.
积分之
2.10在催化剂上进行三甲基苯的氢解反应：
反应器进口原料气组成为66.67%H2,33.33%三甲基苯。在0.1Mpa及523K下等温反应，当反应器出口三甲基苯的转化率为80%时，其混合气体的氢含量为20%，试求：
（1）（1）此时反应器出口的气体组成。
（2）（2）若这两个反应的动力学方程分别为：
组分
摩尔分率yi0
摩尔数ni0(mol)
CH3OH
2/（2+4+1.3）=0.2740
27.40
空气
4/（2+4+1.3）=0.5479
54.79
水
1.3/（2+4+1.3）=0.1781
17.81
总计
1.000
100.0
设甲醇的转化率为XA，甲醛的收率为YP，根据（1.3）和（1.5）式可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数nA、nP和nc分别为：
组分
摩尔质量
摩尔分率yi
CO
28
15.49
H2
2
69.78
CO2
44
0.82
CH4
16
3.62
N2
28
10.29
总计
100
其中冷凝分离后气体平均分子量为
M’m=∑yiMi=9.554
又设放空气体流量为Akmol/h，粗甲醇的流量为Bkg/h。对整个系统的N2作衡算得：
5.38B/28×1000+0.1029A=2.92 (A)
20
30
40
50
60
70
试求当进口原料气体流量为50ml/min时CO的转化速率。
解：是一个流动反应器，其反应速率式可用（2.7）式来表示
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。
化学反应工程课后习题答案
1 绪论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。
试计算（1）（1）反应的选择性；（2）（2）反应器出口气体的组成。
解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为：（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），当进入反应器的总原料量为100mol设甲醇的转化率为X A，甲醛的收率为Y P，根据（1.3）和（1.5）式可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A、n P和n c分别为：n A=n A0(1-X A)=7.672 moln P=n A0Y P=18.96 moln C=n A0(X A-Y P)=0.7672 mol结合上述反应的化学计量式，水（n W）、氧气（n O）和氮气（n N）的摩尔数分别为：n W=n W0+n P+2n C=38.30 moln O=n O0-1/2n P-3/2n C=0.8788 moln N=n N0=43.28 mol所以，反应器出口气体组成为：1. 1.2工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下：由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇，为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩机后与原料气混合返回合成塔中。
下图是生产流程示意图原料气Bkg/h 粗甲醇Akmol/h100kmol 放空气体原料气和冷凝分离后的气体组成如下：（mol ）组分 原料气 冷凝分离后的气体 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 2 1.46 0.82 CH 4 0.55 3.62 N 22.9210.29粗甲醇的组成为CH 3OH 89.15%,(CH 3)2O 3.55%,C 3H 9OH 1.10%,H 2O 6.20%,均为重量百分率。
化学反应工程作业答案
化学反应工程作业答案3-2 在等温间歇反应器中进行皂化反应325325CH COOC H NaOH CH CHCOONa C H OH +→+ 该反应对乙酸乙酯和氢氧化钠均为一致，反应开始时乙酸乙酯和氢氧化钠的浓度均为0.02mol/L ，反应速率常数为5.6L/（min ·mol ），要求最终转化率为0.95，试求当反应器体积为31m 、32m 时，所需的反应时间是多少？ 解： A B C D +=+A AB r kC C =⋅⋅ 设A 的转化率为A x ，B 的转化率为B x000A A A A A A n n n x n n --∆== 000B B BB B B n n n x n n --∆== ∵ 00A B n n = ， A B n n ∆=∆ ， ∴ A BC C =t=0Afx AA adx C r ⎰=020Afx AA A dx C k C ⋅⎰=01(1)A Af kC x --01A k C =169.6 min t 与反应体积无关。
∴31m 、所需反应时间均为169.6min3-3 在平推流反应器中进行等温一级反应，出口转化率为0.9，现将该反应移到一个等体积的全混流反应器中进行，且操作条件不变，问出口转化率是多少？ 解：对于平推流反应器： 1ln1Af k x τ=- 0Bv v τ= 对于全混流反应器： ''1Af Afx k x τ=- 0Rv v τ=∴ 1ln1Af x -='1Af Afx x -=2.3 ∴ 'Af x =0.6973-6 已知某均相反应，反应速率2,17.4A A r kC k ml ==/（mol ﹒min ），物料密度恒定为0.75g/ml ，加料流量为7.14L/min ，0A C =7.14mol/L ，反应在等温下进行，试计算下列方案的转化率各为多少？(1) 串联两个体积0.253m 的全混流反应器。
(0751)《化学反应工程》网上作业题及答案
[0751]《化学反应工程》第一次作业[论述题]计算题反应A → B为n级不可逆反应。
已知在300K时要使A的转化率达到20% 需12.6分钟，而在340K时达到同样的转化率仅需3.20分钟，求该反应的活化能E。
参考答案：E=29.06kJ/mol，详细计算过程见附件1253762549155.doc[论述题]简述全混流模型的基本特征。
参考答案：全混流模型，亦称理想混合模型或连续搅拌糟式反应器模型，是一种返混程度为无穷大的理想化流动模型。
它假定反应物料以稳定流量流人反应器，在反应器中，刚进人反应器的新鲜物料与存留在反应器中的物料瞬间达到完全混合。
反应器中所有空间位置的物料参数都是均匀的，而且等于反应器出口处的物料性质，即反应器内物料浓度和温度均匀，与出口处物料浓度和温度相等。
物料质点在反应器中的停留时间参差不齐，有的很短，有的很长，形成一个停留时间分布。
搅拌十分强烈的连续搅拌槽式反应器中的流体流动可视为全混流。
[填空题]1. 化学反应工程中的"三传一反”中的三传是指。
2．气―固相催化反应的内扩散模数（Thiele模数）Φ=(V p/S p)(k v/D eff)1/2，它是表征内扩散影响的重要参数，数值平方的大小反映了与之比。
3.对于反应aA+bB-->pP+sS，则rP =__ ___(-rA)。
4. 平行反应A-->P（主），A-->S（副）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。
5. 平推流反应器内返混为_______。
6. 全混流反应器t=0时,E（t）=_______。
7. 阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为_______。
参考答案：1.传质、传热、动量传递2．表面反应速率、内扩散速率3．p/a4．浓度温度5．零6．1/t m7． F(t)曲线第二次作业[论述题]计算题乙烯直接水合制乙醇可视为对乙烯的一级不可逆反应，在300℃，7.09Mpa下，k=0.09s-1，D eff=7.04�10-4cm2/s,采用直径与高均为5mm的圆柱形催化剂，求内扩散有效因子。
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V0 0.002m3 / s, 进料浓度 cA0 2kmol / m3, cp0 0.01。问当 xA =0.98 时，下列各种情况下的反应 器体积。 (1) 单个平推流反应器； （2）单个全混流反应器； （3）两个等体积全混流反应器串联。 解：
（1） cAf =2×（1-0.98）=0.04
加料流量为 7.14L/min， CA0 =7.14mol/L，反应在等温下进行，试计算下列方案的转化率各为 多少？ (1) 串联两个体积 0.25 m3 的全混流反应器。
（2）一个 0.25 m3 的全混流反应器，后接一个 0.25 m3 的平推流反应器。
（3）一个 0.25 m3 的平推流反应器，后接一个 0.25 m3 的全混流反应器。
0
2 t
t2 E(t)dt (t)2
0
t2 c(t)
0
c(t)
(t)2 23962.5 20.252 64.44(s2 ) 50.5
∴
0
2
2 t
tm2
64.44 20.252
0.157
2
2 Pe
2
De uL
∴
De 0.0785 uL
4－7 解：
（1） xA
1 1 1 ktm
k
1 CA1
xf 2 (1 x f 2 )2
xf 2 (1 x f 2 )2
=1.64
∴ x f 2 0.467
CAf CA1(1 x f 2 ) =1.44
∴ CAf CA0 (1 xAf ) xAf 0.80
（2）
VR V0
0.25 1000 7.14
=35min
k
1 CA0
xf1 (1 x f 1)2
0 时， cLf 最大。
此时 cAf 2cA0 1，不取。
又 0 cAf cA0
∴当 cLf =0 cL 最大， 此时 cLmax cA0
（2） 对 L 物料衡算： v0CL v0 (CL dCL ) rL VR v0dCL rLVR
对 A 物料衡算： v0CA V0 (cA dcA ) rAvR v0dcA rAVA
∵ CAf CA0 (1 xAf )
∴ xAf 0.856
（3）
vR v0
0.25 1000 7.14
=35min
k
1 CA0
xf1 (1 x f 1)
x f 1 =0.813
∴ CA1 CA0 (1 x f 1) =7.14×(1-0.813)=1.34
k
1 CA1
xf 2 (1 x f 2 )2
达 99%，试计算：
（1） 该反应器的平均停留时间及方差； （2） 若实验反应器以多釜串联模型描述，可达到的转化率为多大？
t/s
1 2 3 4 5 6 8 10 15 20 30 41 52 67
C（t） 9 57 81 90 90 86 77 67 47 32 15 7 3 1
解：（1）
t tE(t) dt
CA1 CA0 (1 x f 1) =1.34
k
1 CA1
xf 2 (1 x f 2 )
xf 2
0.449
∴ cAf CA1(1 x f 2 ) =1.34×（1-0.449）=0.738
∵ CAf CA0 (1 xAf )
xAf 0.897
3-7 液 相 自 催 化 反 应 A → P, 反 应 速 率 rA kcAcp , k 102 m3 /(kmol s) ， 进 料 体 积 流 量
xf1 (1 x f 1)2
=4.35
x f 1 =0.622
∴ CA1 CA0 (1 x f 1) =7.14×（1-0.622）=2.7mol/L
k 1 x f 2 x f 2 1.64 CA1 (1 x f 2 ) (1 x f 2 )
∴ x f 2 0.62
CAf CA1(1 x f 2 ) =2.7×（1-0.62）=1.026
（2）
VR
V0cA0 xAf (rA ) f
102
0.002 2 0.98 0.04 (2.01 0.04)
4.97(m3 )
（3）
V0 (cA1 cA2 ) kcA2 (2.01 cA2 )
V0 (cA0 cA1) kcA1(2.01 cA1)
VR
即
cA1 0.04 2 cA1 2 cA1 1 0.0788 2.01cA1 cA21 2cA1 cA21 cA1
0
t c(t)
0
c(t)
5283 7.98(s) 662
0
2 t
t2E(t)dt (t)2
0
t 2c(t )
0
c(t)
(t)2 81932 7.982 60(s2 ) 662
0
2
2 t
tm2
0.9422
(2)
m
1
2
1.096
平推流 xA 1 ek 即 0.99 1 e7.98k
为1m3 、 2m3 时，所需的反应时间是多少？
解： A B C D
rA k CA CB 设 A 的转化率为 xA ，B 的转化率为 xB
xA
nA0 nA nA0
nA nA0
xB
nB0 nB nB 0
nB nB 0
∵ nA0 nB0 ， nA nB ，
∴ CA CB
xAf
t= CA0
∴ cA1 0.3014
3-11 对平行反应 A L rL 1 ;A M rM 2cA ;A N rN cA2 。其中 L 为目的产物，在等 温操作中证明：
（1） 采用全混流反应器则 cLmax cA0 ；
（2） 采用平推流反应器则 cLmax cA0 /(1 cA0 )
解：
（1）
∴
dcL
rL rA
dcA
cL
cL 0
dcL
cAf cA0
rL rA
dcA
cAf cA0
1 (cA 1)2
dcA
1 cAf 1
1 cA0 1
∴当 cLf =0 cL 最大， 此时 cLmax cA0 /(1 cA0 )
3－12 在平推流反应器中进行基元反应
L 为目的产物，已知 k2 k1 k3 ，求 L 的最大收率及最优接触时间。
化学反应工程作业答案
3-2 在等温间歇反应器中进行皂化反应 CH3COOC2H5 NaOH CH3CHCOONa C2H5OH
该反应对乙酸乙酯和氢氧化钠均为一致，反应开始时乙酸乙酯和氢氧化钠的浓度均为 0.02mol/L，反应速率常数为 5.6L/（min·mol），要求最终转化率为 0.95，试求当反应器体积
（4）两个 0.25 m3 的平推流反应器串联。
解：
（1）
vR v0
=
0.25 103 27.14
=35mm，
设转化率为 x f 1, x f 2
k
1 CA0
xf1 (1 x f 1)2
xf1 (1 x f 1)2
=4.35
x f 1 =0.622
∴ CA1 CA0 (1 x f 1) =7.14×（1-0.622）=2.7mol/L
（3）
F (t)
1 e2t/tm
1
2t tm
代入数据：
F
(17.8)
1
e217.8/100
1
2
17.8 100
0.050
即不合格产品所占分率为 5%
4－9 解：题目改：k＝0.25s－1
tm
0
tC(t) C(t)
11
25
38
410 58 6 6 7 4 8 3 9 2.2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12
解： cA
c ek2t A0
dcL dt
k1cA k2cL
k1cA0ek2t
k2cL
由常微分方程的通解，可解得： cL ek2t ( k1cA0ek2t ek2t dt c)
4－1 有一理想搅拌釜式搅拌器，已知反应器体积为 100L，流量为 10L/min，试估计离开反
应器的物料中，停留时间分别为 0～1min，2～10min 和大于 3min 的物料所占的分率。
0.865
PFR: xA 1 ektm 1 e7.5103272.5 0.870
CSTR:
xA
1 1 1 ktm
1
1
7.5
1 103
272.5
0.671
4-4 用脉冲示踪法测得实验反应器的停留时间分布关系如下表所示，今有一液相反应 A+B
P，已知 cA0 = cB0 ，若此反应在具有相同停留时间的平推流反应器中进行，转化率可
ektC(t)
xA 1
ekt t E t dt 1
0
0
C (t )
0
1 e7.5103144 0.1 e7.5103192 0.5 e7.5103240 10.0 e7.5103288 8.0 e7.5103336 4.0 22.6
1 0.3396 0.1 0.2369 0.5 0.165310.0 0.11538.0 0.0805 4.0 22.6
时间/min
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
K浓M度n/O（4g/ m3 0 2
6
12 12 10 5
2
1
0.5 0
设示踪物加入对流型无影响，试确定液体在反应器中的平均停留时间及 De/ uL 值
解：
t tE(t)dt
0
t c(t)
0
c(t)
1022.5 20.25(s) 50.5