复习与思考题

复习与思考题
1.转化率的定义是什么
2.什么是反应速率写出均相系统反应速率表示方式。

3.什么是化学动力学方程怎样理解“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”
4.什么是本征动力学和宏观动力学两者有何区别与联系
5.试说明反应热与活化能的区别与联系。

6.试写出间歇反应系统中，恒温恒容0级、1级、2级不可逆反应的积分式。

7.何谓变容过程膨胀因子的定义及其物理意义是什么
8.什么是复杂反应复杂反应通常可分为哪几种类型
9.简述气固相催化反应的宏观过程。

10.·
11.根据双膜理论简述气液相反应的宏观过程。

12.解释下列参数的物理意义：膜内转化系数γ、增强系数β、反应相内部总利用率η。

13.为什么要建立理想流动模型它与实际流动状况有哪些区别在处理过程中作了哪些简化
14.理想转换与理想混合流动模型各有什么特征
15.何谓返混形成返混的原因有哪些返混对反应过程有什么影响工程中如何降低返混的程度
计算题
1.有一反应，在间歇反应器中进行，经过8min后，反应物转化掉80%，经过18min后转化掉90%，
求表达此反应的动力学方程式。

（n=2）
解题思路
2.[
3.在间歇反应器中进行等温二级反应A→B，反应速率方程式为：（－r A）＝(L·s)，当c A0分别为1、5、
10mol/L时，求反应至c A=L所需的反应时间。

（9900s、9980s、9990s）
解题思路
4.等温下在间歇反应器中进行一级不可逆液相分解反应A→B＋C，在5min内有50%的A分解，要达
到分解率为75%，问需多少时间若反应为二级，则需多少时间（n=1时，τ=10min；n=2时，τ=15min）
解题思路
5.973K和×103Pa恒压下发生反应C4H10→2C2H4＋H2。

反应开始时，系统中含C4H10为116kg，当反应
完成50%时，丁烷分压以×103Pa/s的速率发生变化，试求下列项次的变化速率：（1）乙烯分压；（2）H2的摩尔数；（3）丁烷的摩尔分率。

（×103Pa/s；s；s）
解题思路
6.试证明对一级反应，在等温条件下转化率达到%所需时间为转化率达到50%所需时间的10倍。

又
设反应为0级或2级，两者的时间比为多少（n=0时，时间比为2倍；n=2时，时间比为1000倍）
解题思路
7.在一均相恒温聚合反应中，单体的初始浓度为L和L，在34min内单体均消失20%。

求单体消失
的速率。

（(-r A=(L·min)）
解题思路
8.(
9.不可逆反应2A+B→A2B的机理如下：
[A]
[B]
试推导出该反应的产品生成速率A2B的方程式。

（）
复习与思考题
1.解释下列两组概念的物理意义，并说出它们之间的区别与联系：反应时间与停留时间、空时与空
速。

2.反应器的计算方法有哪些反应器计算的基本方程包括哪几个
3.何谓理想流动反应器
4.?
5.简述连续操作管式反应器、连续操作釜式反应器的主要特点。

6.用图表示间歇操作釜式反应器、连续操作管式反应器与连续操作釜式反应器的推动力。

7.熟练写出零级、一级、二级不可逆反应在恒温下分别于间歇操作釜式反应器、连续操作管式反应
器与连续操作釜式反应器中进行时的有效体积计算公式。

8.多只连续操作釜式反应器串联时，反应推动力如何表示各釜浓度如何计算（解析计算与图解计算）
9.对同一反应在相同条件下，达到相同转化率，为什么连续操作釜式反应器所需有效体积最大，而
连续操作管式反应器所需有效体积最小，多釜串联连续操作釜式反应器的有效体积介于两者之间
10.何谓连续操作釜式反应器的热稳定性符合什么条件的操作点为稳定操作点如何分析判断操作点的
稳定与不稳定哪些参数影响热稳定性
11.搅拌器的作用是什么有哪些类型根据什么原则选型
12.搅拌釜式反应器的传热装置有哪些各有什么特点
13.化工厂常用的高温热源有哪些各适用于怎样的场合
14.简述变容情况下，连续操作管式反应器有效体积计算方法。

15.~
16.选择反应器型式和操作方式时，应从哪些方面对反应器性能进行比较
17.对平行反应P（主产物）
i.何谓选择性
ii.试讨论平行反应选择性的浓度效应与温度效应。

iii.如何选择合适的反应器类型与操作方式，提高平行反应选择性
计算题
1.反应物A，按二级反应动力学方程式恒温分解，在间歇操作釜式反应器中5min后转化率为50%，
试问在该反应器中转化75%的A物质，需要增加多少分钟（10min）
,
解题思路
将二级反应动力学方程与BR恒温恒容的基础设计式联立推导得
反应时间与转化率的关系式。

2.在实验室内用一个间歇搅拌的烧瓶进行一级不可逆反应，反应2h 后，转化达到%。

若将反应器放大，选用一个连续操作釜式反应器进行此反应，其它工艺条件不变，平均停留时间为2h ，试计算该反应的最终出口转化率。

（%） 解题思路利用BR 中的条件求得反应速率常数，代入CSTR 的
计算式中即可求得。

3.在连续操作釜式反应器进行某一级可逆反应，操作条件下测得化学反应速率常数为k 1=10h -1 , k 2=2h -1 ,在反应物料A 中不含有B ，其进料量为10m 3/h ，当反应的转化率达到50%时，平均停留时间和反应器的有效体积各为多少（；1.25m3） 000121020(1)A A A A R A B A A A A C x C x V t V k C k C k C x k C x ===---
解题思路将一级可逆反应动力学方程代入CSTR 基础设计式求解。

2. 四个体积相同的连续釜式反应器串联操作，进行液相反应，其动力学方程式为(-r A )=L·h ，反应物A 的初始浓度c A0=1mol/L ，物料在反应系统中平均停留时间为4小时，试用图解法求最终转化率。

（90%）
】 解题思路
3.有一等温连串反应：在两个串联的连续操作釜式反应器中进行。

每个釜的
有效体积为2L，加料速度为1L/min，反应物A的初始浓度c A0=2mol/L，两个釜在同一温度下操作。

k1= , k2=，试求第一釜和第二釜出口物料浓度。

（第一釜：c A1=1mol/L，c R1=L，c S1=L；第二釜：c A2=L，
c R2=L，c S2=L）
解题思路
4.在一恒温间歇操作釜式反应器中进行某一级液相不可逆反
应，13min后反应转化掉70%，今若把此反应移到连续操作管式反应器或连续操作釜式反应器中进行，为了达到相同的转化率，所需的空时、空速各为多少（连续操作管式反应器中，τ=13min，S V=；连续操作釜式反应器中，=，S V=；））
解题思路
5.555K，下，在连续操作管式反应器中进行反应A→P。

已知
进料中含有30%A（mol%），其余为惰性物料，加料流量为s，动力学方程式为(-r A)=(m3·s)，为了达到95%的转化率，试求：（1）所需的空速为多少（S V=）；（2）反应器有效体积。

（V R=3.656m3）
解题思路
6.醋酐按下式水解为醋酸：(CH3CO)2O＋H2O→2CH3COOH，实验测定该反应为一级不可逆反应（-r A）
=kc A，在288K时，反应速率常数k为。

现设计一理想反应器，每天处理醋酐水溶液14.4m3,醋酐的初始浓度c A0为95mol/m3,试问(1)当采用连续操作釜式反应器, 醋酐转化率为90%时，反应器的有效体积是多少（1.12m3）(2)若用连续操作管式反应器，转化率不变，求反应器有效体积。

(0.286m3)(3)若选用两个体积相同的连续操作釜式反应器串联操作，使第一釜醋酐转化率为%，第
二釜醋酐转化率仍为90%，求反应器总有效体积。

(0.536m3)
解题思路
7.进料浓度c A0=1mol/L的纯A溶液以v0=10L/min的流量流经有效体积为10L的连续操作管式反应器，
发生一级反应，k=，求所达的出口转化率。

若为二级反应，k=0.01L/，则出口转化率又为多少（一级反应为1%；二级反应为%）
(
8.乙烷裂解反应C2H6→C2H4＋H2在连续操作管式反应器中进行。

生产平均操作压力为，操作温度为
1073K，实验测得反应速度常数k=(m3·kPa·s)，已知进料质量流速为100kg/(m2·s)，裂解稀释水蒸汽用量占进料气体体积的25%。

试计算当乙烷转化率为65%时反应管长。

（133.3m）
9.在连续操作釜式反应器中进行一均相液相反应
A→P,(-r A)=kc A2,反应一小时的转化率为50%.
i.如果反应器体积为原来的6倍,其它保持不变,则转化
率为多少（75%）
ii.如果是体积相同的管式反应器,其它保持不变,则转化率为多少（%）
[。