反应工程第二章复习题
化学反应工程二,三章答案
第二章习题1.动力学方程的实验测定时，有采用循环反应器的，为什么?答：循环反应器行为与全混流反应器相同，可以得到反应速率的点数据，而且反应器进出口浓度差比较大，对分析精度要求不很高。
2.为什么可逆吸热反应宜选平推流反应器且在高温下操作，而可逆放热反应却不是?根据可逆放热反应的特点，试问选用何种类型反应器适宜?为什么?答：可逆吸热反应的反应速率与化学平衡都随温度的升高而升高，高温下操作对二者都有利。
可逆放热反应的化学平衡随温度的升高向反应物方向移动，对达到高转化率不利。
对此类反应，可选用多段绝热反应器或换热条件较好的管式反应器。
3.一级反应A→P，在一体积为V P的平推流反应器中进行，已知进料温度为150℃，活化能为84kJ·mol-1，如改用全混流反应器，其所需体积设为V m，则V m/V p应有何关系?当转化率为0.6时，如果使V m=V p，反应温度应如何变化?如反应级数分别为n=2，1/2，−1时，全混流反应器的体积将怎样改变？ 解：)1ln()1()exp()1ln()1()1(CSTR )1ln(11d 1)(d PFR )exp()(A A Ap mA A A pm A 0A AA0m A A00AA A00A A A0P A 0A A AAx x x RT ERT E x x k kx V V x k c x F V x kc x x kc r x F V c RTE k kc r x x ----=---=-=--=-=-=-==-⎰⎰)1ln()1()1ln()1( IF A A A A A P m m p x x x x x k k x V V T T A---=---==()()K07.43215.42302064.015.423876.234929.015.423876.23exp 6109.0637.115.42315.423314.884000exp 1)6.01ln(6.016.0exp 10.6and 1IF m m mmmmm m m P m P A Pm =-=--=-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⨯⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=--⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--===T T T T T T T TT T T T T R E x V V mnn n n kc x F V c V V cV V kc x F V n c V V kc x F V n c V V kc x F V n AfAf A0m 1Am1m 2A1m 1m 1AAA0m 2/1A 1m 2/1m 2/1A A A0m A1m 2m 2A A 0A m 1,1,2/11,2==⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧==-=======---或4. 在体积V R =0.12m 3的全混流反应器中，进行反应S R B A 21+−−←−→−+kk，式中k 1=7m 3kmol -1min -1，k 2=3m 3kmol -1min -1，两种物料以等体积加入反应器中，一种含2.8kmolA ·m -3，另一种含1.6kmolA ·m -3。
化工反应工程答案_第二章
2 反应动力学基础2.1在一体积为4L 的恒容反应器中进行A 的水解反应，反应前 A 的含量为12.23%（重量），混合物的密度为1g/mL ，反应物A 的分子量为88。
在等温常压解：利用反应时间与组分A 的浓度变化数据，作出C A ～t 的关系曲线，用镜面法求得t=3.5h 时该点的切线，即为水解速率。
切线的斜率为0.760.125/.6.1α-==-mol l h由（2.6）式可知反应物的水解速率为0.125/.-==dC A r mol l hAdt2.2在一管式反应器中常压300℃等温下进行甲烷化反应：2423+→+CO H CH H O催化剂体积为10ml ，原料气中CO 的含量为3%，其余为N 2,H 2气体，改变进口原料气流量Q 0解：是一个流动反应器，其反应速率式可用（2.7）式来表示00000(1)(1)-==-=-=-A A RA A A A A A A AdF r dV F F X Q C X dF Q C dX故反应速率可表示为：0000(/)==A AA A A R R dX dXr Q C C dV d V Q用X A ～V R /Q 0作图，过V R /Q 0=0.20min 的点作切线，即得该条件下的dX A /d(V R /Q 0)值α。
0.650.04 1.790.34α-==故CO 的转化速率为40030.10130.03 6.3810/8.31410573--⨯===⨯⨯⨯A A P C mol l RT4300 6.3810 1.79 1.1410/.min(/)--==⨯⨯=⨯AA A R dX r C mol l d V Q2.3已知在Fe-Mg 催化剂上水煤气变换反应的正反应动力学方程为： 20.850.4/-=⋅w CO CO r k y y kmol kg h式中y CO 和y CO2为一氧化碳及二氧化碳的瞬间摩尔分率，0.1MPa 压力及700K 时反应速率常数k W 等于0.0535kmol/kg.h 。
化学反应工程第二章作业及答案
1、单一不可逆过程与反应器选型：(1) (单一不可逆反应平推流和全混流反应器比较)一个正级数的简单反应(A →P)在全混流和平推流两种理想反应器中进行。
当初始条件和反应温度相同时，二者空时的比满足下式。
将该式以图解形式表示如下图(课本上图2-2)所示，它反映了达到一定转化率时，两种反应器体积的比率。
图中横轴和纵轴各表示什么？由图你能得到那些结论 (提示：当反应级数确定时，随转化率变化，反应器体积比如何变化；当转化率确定时，随反应级数变化，反应器体积比如何变化)？这些结论又如何指导反应器的选型？回答：横轴为1减去组分A 的转化率，纵轴为全混流反应器与平推流反应器空时的比。
从图中可以得到的结论：当反应级数确定时，随目标转化率增大，全混流反应器与平推流反应器的空时比迅速增大，即二者的体积比迅速增大；当目标转化率确定时，随反应级数增大，全混流反应器与平推流反应器的空时比迅速增大，即二者的体积比迅速增大。
反应器选型：确定反应器型式不但要考虑反应的级数，而且要考虑过程要求进行的程度 (即转化率的高低)。
反应级数越高，要求的转化率越高，这时应采用平推流反应器；如果只能采用釜式反应器，则可采用多釜串联，使之尽可能接近平推流的性能。
(2) (理想反应器的组合)（填空题）有若干个平推流反应器并联在一起，如何操作才能使最终转化率达到最高或使反应器总体积最小？如果是全混流反应器并联呢？回答：不论是平推流还是全混流反应器并联，当各支路的空间时间相同时，最终转化率最高(反应器体积确定时)或反应器体积最小(目标转化率确定时)。
(3) (理想反应器的组合)（填空题）采用N 个总体积为V R 的平推流反应器串联操作，()()A 0n A A A nA A A A p R m R p m d 1111A x x x x x x V V x ⎰⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+==εεττ第二章作业其所能获得的转化率与一个具有体积V R 的平推流反应器所能获得的转化率相比有什么关系？回答：N 个总体积为V R 的平推流反应器串联操作，其所能获得的转化率与一个具有体积V R 的平推流反应器所能获得的转化率相同。
化学反应工程复习题
《化学反应工程原理》复习思考题第一章绪论1、了解化学反应工程的研究内容和研究方法。
2、几个常用指标的定义及计算：转化率、选择性、收率。
第二章化学反应动力学1、化学反应速率的工程表示，气固相催化反应及气液相非均相反应反应区的取法。
2、反应速率常数的单位及其换算。
3、复杂反应的反应速率表达式（可逆、平行、连串、自催化）。
4、气固相催化反应的步骤及基本特征。
5、物理吸附与化学吸附的特点。
6、理想吸附等温方程的导出及应用（单组分吸附、解离吸附、混合吸附）。
7、气固相催化反应动力学方程的推导步骤。
8、不同控制步骤的理想吸附模型的动力学方程的推导。
9、由已知的动力学方程推测反应机理。
第三章理想间歇反应器与典型化学反应的基本特征1、反应器设计的基本方程式。
2、理想间歇反应器的特点。
3、理想间歇反应器等温、等容一级、二级反应反应时间的计算及反应器体积的计算。
4、自催化反应的特点及最佳工艺条件的确定及最佳反应器形式的选择。
5、理想间歇反应器最优反应时间的计算.7、可逆反应的反应速率，分析其浓度效应及温度效应。
8、平行反应选择率的浓度效应及温度效应分析。
9、平行反应反应器形式和操作方式的选择。
10、串连反应反应物及产物的浓度分布，t opt C p.max的计算。
11、串连反应的温度效应及浓度效应分析。
第四章理想管式反应器1、理想管式反应器的特点。
2、理想管式反应器内进行一级、二级等容、变容反应的计算。
3、空时、空速、停留时间的概念及计算。
4、膨胀率、膨胀因子的定义，变分子数反应过程反应器的计算。
第五章理想连续流动釜式反应器1、全混流反应器的特点。
2、全混流反应器的基础方程及应用。
3、全混釜中进行零级、一级、二级等温、等容反应时的解析法计算。
4、全混釜的图解计算原理及图解示意。
5、全混流反应器中的浓度分布与返混，返混对反应的影响。
6、返混产生的原因及限制返混的措施。
7、多釜串联反应器进行一级、二级不可逆反应的解析法计算。
化学反应工程第二章答案
因 为 是 绝 热 放 热 反 应 ， 非 等 温 反 应
VCSTR=10.5L
图HW2-6 polymath计算结果输出： CSTR体积V~X关系
X=0.68
(4) 如果在一个7.2L的P FR后面串联一个2.4L的CST R反应器， 可达到的转化率是多少 ? 解法1： 试差法 据(1)可知， P FR出口的转化率X 0.4， 即CST R反应器的入口转化率 in 0.4， X 所以CST R的出口转化率为 ： X out V (rA ) out X in FA0 0.8 0.6 12.5 50 得 (1) 0.7 0.6 (rA ) out 50
(3) 在一个 .5L的CST R反应器中， 能达到的最大转化率是 10 多少? 解： 先将表格用 polymath 自动转换成以下形式
X 0 0.2 0.4 0ห้องสมุดไป่ตู้5
？
0.6 0.8 0.9
-rA (mol/L.min)
u=-1/rA (L.min/mol) V/FA0 (L.min/mol) VCSTR (L)
(采用P OLYMAT H )
CA0 VCSTR v0 r ( X 2 X 1 ) 15 (0.7 0.3)v0 6v0 A 2 V 15v0 由此可见， P FR在前时， 体积较小。
(2) 如果体积流率为 L/ min， 最小的总体积是多少 50 ? 解： Vmin 15v0 15 50L/ min 750L/ min (3) 有无比上述两个体系更 好的方案（ 即不用上述两种方案 达到70%转化率时的 ， 最小总体积） ? 解： 从图2 - 8a可知， 欲使总的反应器体积最 ， 应采用P FR CST R P FR组合。 小 从图可知P FR1的出口转化率约为 .06， CST R出口转化率为 .65， P FR2 0 0 出口转化 率为0.7。 因此
化学反应工程习题库2
k=0.0725 ，反应活化能E=347.3kJ/mol。反应气体按理想气体处理，年工作日按330天
计算。试设计用φ50mm、长12m管子并联制作工业规模管式反应器的列管根数和反应器的
空时τ。
综合练习题
3-3某化工车间的主要产品的生产过程是70℃下进行的等温自催化反应：Ａ＋Ｒ→２Ｒ，已
知其速率方程为：-ｒA＝kCACR，kmol／(m3·h)，测得在此温度下的速率常数
10-3m3/s下，流入内径为0.025m、长为2m的管式平推流反应器中，此时可以获得0.60的转
化率。为了设计处理能力为8.89×10-2m3/s的工业反应器，若此时原始物料中含有50%的A
⒋某单一反应，其反应速率的倒数（1/-rA）与关键组分的转化率xA呈单调下降关系，则在同
等条件下应优先选择
()
①平推流或间歇操作的全混流 ②全混流 ③多釜串联全混流 ④全混流后串联平推流式
综合练习题
⒌二级不可逆反应
rA
kC
2 A0
(1
x A ) 2 的容积效率η为
(
①1 ⒍某反应
A
+②B(—1 →xRA ,)
综合练习题
⒒说出流化床数学模型中有代表性的第Ⅱ级模型——气泡两相模型的基本假定并列出反应
为一级不可逆、乳相为全混流时的未转化率模型 。(8分)
⒓简要说明描述气-液两相流传质模型的惠特曼模型的基本假定或要点并列出气相量、液相量
总括传质系数KGA、KLA与气膜、液膜传质系数kGA、kLA和亨利常数HA之间的关系式。
()
①
＝1 ②
＝0 ③ 0＜ ＜1 ④
＞1
⒔平推流反应器中流体浓度分布的特点是:
()
① 轴向上处处相同,径向上不同;
化学反应工程二,三章答案
化学反应⼯程⼆,三章答案第⼆章习题1.动⼒学⽅程的实验测定时，有采⽤循环反应器的，为什么?答：循环反应器⾏为与全混流反应器相同，可以得到反应速率的点数据，⽽且反应器进出⼝浓度差⽐较⼤，对分析精度要求不很⾼。
2.为什么可逆吸热反应宜选平推流反应器且在⾼温下操作，⽽可逆放热反应却不是?根据可逆放热反应的特点，试问选⽤何种类型反应器适宜?为什么?答：可逆吸热反应的反应速率与化学平衡都随温度的升⾼⽽升⾼，⾼温下操作对⼆者都有利。
可逆放热反应的化学平衡随温度的升⾼向反应物⽅向移动，对达到⾼转化率不利。
对此类反应，可选⽤多段绝热反应器或换热条件较好的管式反应器。
3.⼀级反应A→P，在⼀体积为V P的平推流反应器中进⾏，已知进料温度为150℃，活化能为84kJ·mol-1，如改⽤全混流反应器，其所需体积设为V m，则V m/V p应有何关系?当转化率为0.6时，如果使V m=V p，反应温度应如何变化?如反应级数分别为n=2，1/2，?1时，全混流反应器的体积将怎样改变？解：)1ln()1()exp()1ln()1()1(CSTR )1ln(11d 1)(d PFR )exp()(A A Ap mA A A pm A 0A AA0m A A00AA A00A A A0P A 0A A AAx x x RT ERT E x x k kx V V x k c x F V x kc x x kE k kc r x x ----=---=-=--=-=-=-==-?)1ln()1()1ln()1( IF A A A A A P m m p x x x x x k k x V V T T A---=---==()()K07.43215.42302064.015.423876.234929.015.423876.23exp 6109.0637.115.42315.423314.884000 exp 1)6.01ln(6.016.0exp 10.6and 1IF m m mmmmm m m P m P A Pm =-=--=--=-=-- --===T T T T T T T TT T T T T R E x V V mnn n n kc x F V c V V cAf A0m 1Am1m 2A1m 1m 1AAA0m 2/1A 1m 2/1m 2/1A A A0m A1m 2m 2A A 0A m 1,1,2/11,2====-=======---或4. 在体积V R =0.12m 3的全混流反应器中，进⾏反应S R B A 21+??←?→?+kk，式中k 1=7m 3kmol -1min -1，k 2=3m 3kmol -1min -1，两种物料以等体积加⼊反应器中，⼀种含2.8kmolA ·m -3，另⼀种含1.6kmolA ·m -3。
化学反应工程试题库和答案(精心整理)
化学反应工程考试题库（分三个部分）（一）（综合章节）复习题一、填空题：1.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指质量传递、热量传递和动量传递，“一反”是指反应动力学。
2.各种操作因素对于复杂反应的影响虽然各不相同，但通常温度升高有利于活化能高的反应的选择性，反应物浓度升高有利于反应级数大的反应的选择性。
3.测定非理想流动的停留时间分布函数时，两种最常见的示踪物输入方法为脉冲示踪法和阶跃示踪法。
4.在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速度方程式的两种最主要的方法为积分法和微分法。
5.多级混合模型的唯一模型参数为串联的全混区的个数N ，轴向扩散模型的唯一模型参数为Pe（或Ez / uL）。
6.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是活性、选择性和稳定性。
7.平推流反应器的E函数表达式为,()0,t tE tt t⎧∞=⎪=⎨≠⎪⎩，其无因次方差2θσ=0 ，而全混流反应器的无因次方差2θσ＝ 1 。
8.某反应速率常数的单位为m3 / (mol⋅ hr )，该反应为 2 级反应。
9.对于反应22A B R+→，各物质反应速率之间的关系为 (-r A)：(-r B)：r R＝ 1：2：2 。
10.平推流反应器和全混流反应器中平推流更适合于目的产物是中间产物的串联反应。
11.某反应的计量方程为A R S→+，则其反应速率表达式不能确定。
12.物质A按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解，在67℃时转化50％需要30 min, 而在80 ℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 3.46×105 (J / mol ) 。
13.反应级数不可能（可能/不可能）大于3。
14. 对于单一反应，在相同的处理量和最终转化率条件下，选择反应器时主要考虑 反应器的大小 ；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是 目的产物的收率 ； 15. 完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度 均一 ，并且 等于（大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。
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对于一非恒容均相化学反应A B v A v B ，反应组分A 的化学反应速率()A r -=A dn Vdt -。
恒容间歇系统中进行一均相化学反应A B v A v B ，反应组分A 的化学反应速率()A r -= A dc dt - 多相反应速率常数有以反应物质的量浓度为基准k c ,有以反应的相界面积为基准k S ，有以催化剂质量为基准k W 。
它们之间的关系为k c ＝ ρb k S ＝ S i k W 。
反应A + B → C ，已知k =1.5s -1，则反应级数n =__1__。
化学反应2
423CO H CH H O ++，其中化学反应计量系数为-3的是哪种物质______。
（B ）
A ．CO
B ．H 2
C ．CH 4
D ．H 2O 化学反应2
423CO H CH H O ++，其中化学反应计量系数为-1的是哪种物质______。
（A ）
A ．CO
B ．H 2
C ．CH 4
D ．H 2O 化学反应222222NO H N H O ++，其中化学反应计量系数为+2的是H 2O 对于反应A B P S v A v B v P v S +→+，则=P r _______)(A r -。
（A ）
A ．P A v v
B ．P A v v
C ．A P v v
D ．A P
v v 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A δ=__2__。
气相反应2A + B → 3P + S 进料时无惰性气体，A 与B 以2∶1摩尔比进料，则膨胀因子A δ=1/2。
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=–1/4。
气相反应22332N H NH +→进料时无惰性气体， N 2与H 2以2∶3摩尔比进料，则膨胀因子2H δ=–2/3。
气相反应2423CO H CH H O ++进料时无惰性气体，CO 与H 2以1∶2摩尔比 进料，则膨胀因子CO δ=_______。
（A ）
A ．–2
B ．－1
C ．1
D ．2
在气相反应中，A 组分初始摩尔分率为y A0，膨胀率为A ε，膨胀因子为δA ，三者之间的关系为A ε＝0A A y δ。
反应2NaOH HCl NaCl H O +→+，已知mol s l k /1.0⋅=，则反应级数n =_______。
（C ）
A ．0
B ．1
C ．2
D ．3
反应4102422C H C H H →+，k =2.0s -1，则反应级数n =_______。
（B ）
A ．0
B ．1
C ．2
D ．3
反应3323252CH COOH CH CH OH
CH COOC H H O ++，已知mol s l k /3.2⋅=，则
反应级数n =_______。
（C ）
A ．0
B ．1
C ．2
D ．3 反应22332N H NH +→，已知mol s l k /81.0⋅=，则反应级数n =_2_。
反应A + B → C ，已知s l mol k ⋅=/45.0，则反应级数n =_______。
（C ）
A ．2
B ．1
C ． 0
D ．3
化学反应速率式为()A c A B r k c c αβ-=，如用浓度表示的速率常数为c k ，用压力表示的速率常数为P k ，则P k =_______c k 。
（D ）
A ．()()RT αβ--
B ．()()RT αβ+
C ．()()RT αβ-
D ．()()RT αβ-+
化学反应速率式为()n A c A r k c -=，如用浓度表示的速率常数为c k ，用压力表示的速
率常数为P k ，则c k =()n RT P k 。
化学反应速率式为()A c A B r k c c αβ-=，
如用浓度表示的速率常数为c k ，用压力表示的速率常数为P k ，则c k =_______P k 。
（B ）
A ．()()RT αβ--
B ．()()RT αβ+
C ．()()RT αβ-
D ．()()RT αβ-+
如果平行反应(P A S
→⎧⎨→⎩主）（副）均为不可逆反应，若E E <主副，提高收率Y P 应_______。
（D ）
A ．提高浓度
B ．提高温度
C ．降低浓度
D ．降低温度
如果平行反应(P A S →⎧⎨→⎩
主）（副）均为不可逆反应，若E E >主副，提高选择性P S 应_______。
（B ）
A ．提高浓度
B ．提高温度
C ．降低浓度
D ．降低温度 对于可逆放热反应，为提高反应速率应_______。
（C ）
A. 提高压力
B. 降低压力
C. 提高温度
D. 降低温度
如果平行反应12(n n P A S ⎧−−→⎨−−
→⎩主）（副）均为不可逆反应，若12n n <，提高收率y P 应_______。
（C ）
A ．提高浓度
B ．提高温度
C ．降低浓度
D ．降低温度
如果平行反应1212(n P A n S A P r k c A S
r k c ⎧→=⎨→=⎩主）,（副）,均为不可逆反应，若12n n >，提高收率P y 应_______。
（A ）
A ．提高浓度
B ．提高温度
C ．降低浓度
D ．降低温度 弗列德利希（Freundlish ）吸附模型吸附活化能a
E =0ln a A E a θ+，脱附活化能
d E =0ln d A E βθ-。
焦姆金提出不均匀表面吸附理论，下列符合焦姆金吸附理论的吸附活化能是。
（ C ）
A ．0ln a a A E E αθ=+
B ．0ln d d A E E βθ=-
C ．0a a
A E E αθ=+ D ．0d d A E E βθ=- 气－固反应动力学包括吸附、化学反应、脱附。
下列不属于Langmuir 型等温吸附的假定的是_______。
（B ）
A. 均匀表面
B. 多分子层吸附
C. 分子间无作用
D. 吸附机理相同。