(整理)化学反应工程习题及答案.

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(完整版)化学反应工程课后习题答案.

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利用(2.6)式
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

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

化学反应工程试题及答案

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。

(完整版)《化学反应工程》试题及答案

(完整版)《化学反应工程》试题及答案

《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/m 3·h ,速率常数k 的因次为 m 3/kmol ·h 。

6. 反应速率-r A =kC A 的单位为kmol/kg ·h ,速率常数k 的因次为 m 3/kg ·h 。

7. 反应速率2/1A A kC r =-的单位为mol/L ·s ,速率常数k 的因次为 (mol)1/2·L -1/2·s 。

8. 反应速率常数k 与温度T 的关系为2.1010000lg +-=Tk ,其活化能为 83.14kJ/mol 。

9.某反应在500K 时的反应速率常数k 是400K 时的103倍,则600K 时的反应速率常数k时是400K 时的 105 倍。

10. 某反应在450℃时的反应速率是400℃时的10倍,则该反应的活化能为(设浓度不变) 186.3kJ/mol 。

11. 非等分子反应2SO 2+O 2==2SO 3的膨胀因子2SO δ等于 -0.5 。

12. 非等分子反应N 2+3H 2==2NH 3的膨胀因子2H δ等于 –2/3 。

13. 反应N 2+3H 2==2NH 3中(2N r -)= 1/3 (2H r -)= 1/2 3NH r14. 在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应,反应物初浓度为C A0,转化率为x A ,当反应器体积增大到n 倍时,反应物A 的出口浓度为 C A0(1-x A )n ,转化率为 1-(1-x A )n 。

15. 在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应,反应物初浓度为C A0,转化率为x A ,当反应器体积增大到n 倍时,反应物A 的出口浓度为A Ax n x )1(11-+-,转化率为AA x n nx )1(1-+。

化学反应工程习题及解

化学反应工程习题及解

化学反应工程1、有如下平行反应:R B A k−→−+1(主反应) R B A R C C C k r 1=S B A k −→−+2 (副反应) B A S C C k r 2=(1) 若采用间歇操作,试选择合适的加料方式; (2) 若采用连续操作,试选择用合适的反应器型式;(3) 若主、副反应的活化能分别为30和20,反应温度宜高还是宜低? 解: R S R P C k k r r S 21==(1) 若用间歇操作,应采用向事先含R 的BR 中同时加入A 、B 物料; (2) 若用连续操作,应选用CSTR ,A 、B 同时连续加入; (3) ∵ E 1 〉E 2,∴反应温度宜高。

(∵温度升高,有利于活化能高的反应)2、在一等温操作的间歇釜式反应器中,进行某一级液相反应A →R ,13分钟后,反应物转化率为70%,若让此反应在PFR 或CSTR 单釜中进行,为达到相同转化率,所需的空时和平均停留时间分别为多少? 解: 11111lnln 0.0926min 11310.7A k tx -===--(1) PFR : 113min t τ-== (2) CSTR : 0.725.20min (1)0.0926(10.7)A A x t k x ===-⨯-3、1、有下列反应:C 2H 4 的二聚反应,反应温度为200℃,反应活化能mol kJ E /9.156=,为使反应速率提高一倍,计算所需提高的温度为多少? 解:反应速率提高一倍,即212=k k21122211ln()15690011ln 2()481.568.314473.158.4k E k R T T T K T T C=-=-⇒=∆=︒提高温度为8.4C ︒4、在一反应体积为3 m 3的连续釜式反应器中等温进行下列液相反应:h C h C A A ⋅=−→−⋅=−→−+32Q 3P kmol/m 2.0r Q 2A kmol/m 6.1r P B Ar P 及r Q 分别为产物P 及Q 的生成速率,P 为目的产物。

化学反应工程_习题集(含答案)

化学反应工程_习题集(含答案)

《化学反应工程》课程习题集一、单选题1.某反应的速率常数k=0.0462-1,又知初始浓度为0.1mol.dm-3,则该反应的半衰期为:(A) 1/(6.93×10-2×0.12) (B) 15分(C) 30分 (D) 1/(4.62×102×0.1)分2.某一级反应, 当反应物的浓度降为起始浓度的1%时,需要t1秒, 若将反应物的浓度提高一倍, 加快反应速率, 当反应物浓度降低为起始浓度的1%时, 需时为t2, 则:(A ) t1﹥t2 (B) t1=t2(C) t1﹤t2 (D) 不能确定二者关系3.某反应物反应掉7/8所需的时间恰好是它反应掉1/2所需时间的3倍, 则该反应的级数是:(A) 零级 (B) 一级反应 (C) 三级反应 (D) 二级反应4.若两个相同类型的气相双分子反应的△H⊙值相等, 又在400k时,它们的活化熵之差△S1⊙-△S2⊙=10 J.mol-1,则两反应的速率常数之比为:(A) K1/K2=0.300 (B) K1/K2=0.997(C) K1/K2=1.00 (D) K1/K2=3.335.对反应A+B→C, 由下列数据C A0/mol.dm-3 C B0/mol.dm-3 r0/ mol.dm-31.0 1.0 0.152.0 1.0 0.301.02.0 0.15则该反应的速率方程为:(A) r=K C B (B) r=K C A C B(C) r=K C A (D) r=K C A C B26.一个反应的活化能是33kJ·mol-1, 当 T = 300K 时,温度每增加1K,反应速率常数增加的百分数约是___。

A. 4.5%B. 90%C. 11%D. 50%7.下列叙述正确的是_ 。

A. 吸热反应的活化能比放热反应的活化能高B. 一个反应的反应速率与化学方程式中出现的所有作用物浓度都有关C. 催化反应的速率与催化剂的浓度无关D. 反应速率常数与作用物浓度无关8.关于催化剂的使用,下列叙述中不正确的是_ 。

化学反应工程第二版课后答案

化学反应工程第二版课后答案

第一章习题1化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系?答:化学反应式中计量系数恒为正值,化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同,符号相反,对于产物二者相同。

2 何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么?何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么?答:如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物,该反应是基元反应。

基元反应符合质量作用定律。

基元反应的活化能指1摩尔活化分子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。

基元反应的反应级数是该反应的反应分子数。

一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。

非基元反应的活化能没有明确的物理意义,仅决定了反应速率对温度的敏感程度。

非基元反应的反应级数是经验数值,决定了反应速率对反应物浓度的敏感程度。

3若将反应速率写成tc rd d AA -=-,有什么条件? 答:化学反应的进行不引起物系体积的变化,即恒容。

4 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器?答:在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系,而这种关系仅是动力学方程的直接积分,与反应器大小和投料量无关。

5 现有如下基元反应过程,请写出各组分生成速率与浓度之间关系。

(1)A+2B ↔C A+C ↔ D (2)A+2B ↔C B+C ↔D C+D →E(3)2A+2B ↔CA+C ↔D 解(1)D4C A 3D D 4C A 3C 22BA 1C C22B A 1B D 4C A 3C 22B A 1A 22c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-=(2)E6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22BA 1C D4C B 3C 22B A 1B C22B A 1A 22c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r +--=+-+--=+-+-=+-=(3)D4C A 3D D 4C A 3C 22B2A 1C C22B 2A 1B D 4C A 3C 22B 2A 1A 2222c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-=6 气相基元反应A+2B →2P 在30℃和常压下的反应速率常数k c =2.65×104m 6kmol -2s -1。

化学反应工程考试试题及答案

化学反应工程考试试题及答案

化学反应工程考试试题及答案一. 选择题1. 在进行化学反应工程设计时,以下哪个因素不属于考虑的主要因素?a) 反应速率b) 反应动力学c) 原料成本d) 温度控制答案:c) 原料成本2. 化学反应工程中,以下哪种反应类型属于放热反应?a) 氧化反应b) 加氢反应c) 氢化反应d) 生成酸反应答案:a) 氧化反应3. 执行化学反应时,下列哪个条件对于控制选择性反应非常重要?a) 压力b) 流速c) 反应物比例d) 温度答案:c) 反应物比例4. 下列哪种反应类型在进行反应工程设计时需要考虑催化剂的使用?a) 酯化反应b) 氧化反应c) 反应物分解反应d) 酸碱中和反应答案:a) 酯化反应5. 在进行化学反应工程设计时,下列哪种参数是必须考虑的?a) 反应器材料b) 搅拌速率c) 产品收率d) 反应器体积答案:d) 反应器体积二. 简答题1. 请简述酸碱中和反应的基本原理及过程。

答案:酸碱中和反应是指酸和碱在一定的条件下,以化学反应形式相互中和,生成盐和水。

这种反应的基本原理是酸和碱互相转化为盐和水的化学反应。

酸和碱分别具有H+离子和OH-离子,当它们混合时,H+离子和OH-离子结合生成水分子,并生成相应的盐。

2. 请简要描述化学反应速率的定义及影响因素。

答案:化学反应速率是指单位时间内反应物消失或生成物产生的量。

影响化学反应速率的因素有:- 反应物浓度:反应物浓度越大,反应速率越快。

- 温度:温度升高会加快反应速率,因为高温会增加反应物分子的热运动速度。

- 催化剂:催化剂能够降低化学反应的活化能,从而加速反应速率。

- 反应物粒径:反应物粒径越小,表面积越大,反应速率越快。

- 反应物浓度:反应物浓度越大,反应速率越快。

三. 计算题1. 某化学反应的反应方程式为A + 2B -> C + D,已知初始时A和B的摩尔浓度分别为2mol/L和3mol/L,经过一定时间后,测得C的摩尔浓度为4mol/L。

《化学反应工程》课后习题答案

《化学反应工程》课后习题答案

5.16 9.7xA2 4.35 xA22 0
xA2 0.88
(4)两个0.25m3的PFR 串联

VR V0
CA0
dx xA1
A
0 k CA21
CA0
dx xA2
A
k C xA1
2 A2

0.25 7.14 10 3
35 min
xA1 dxA xA2 dxA 4.35
35kCA0
3517.4106 7.14103 4.35
4.35 9.7xA1 4.35 xA21 0; xA1 0.62
xA2 0.62 (1 xA2 )2

4.35
4.97 9.7xA2 4.35 xA22 0
xA2 0.80
(2)一个0.25m3的CSTR,后接一个0.25m3的PFR
(1 xAfp )
(2)CSTR k xAfc
(1 xAfc )
(1) (2)
操作条件不变,等体积反应器,则
k xAfc ln 1 ln 1 2.303
(1 xAfc ) (1 xAfp ) (1 0.9)
xAfc

2.303 3.303

0.697
习题3-4解答
3-7 已知: A P rA kCACP ; CP0 0 k 10 2 m3 /(kmol s); V0 0.002 m3 / s
CA0 2kmol / m3; 问xA 0.98时,
下列各种情况下的反应体积。
解: (1)单个PFR
根据
VR V0
CA0
xA dxA 0 rA
VR2 331 .63(s); V0
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题目:全混流连续操作反应器,反应器内温度、浓度处处均匀一致,故所有物料粒子在反应器内的停留时间相同。

正确答案:错
题目:化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有(釜式)反应器和(管式)反应器。

题目:釜式反应器的基本结构主要包括反应器(壳体)
、(搅拌器)、(密封装置)和(换热装置)等。

题目:手孔或人孔的安设是为了检查(内部空间)以及安装和拆卸设备(内部构件)。

题目:釜式反应器中夹套式换热器适用于传热面积(较小),传热介质压力(较低)的情况。

题目:基元反应的级数即为化学反应式的(计量系数),对非基元反应的级数通过(实验)确定。

题目:单一反应利用(转化率)可以确定反应物转化量与产物生成量之间的关系。

题目:间歇反应,只要C AO相同,无论处理量多少,达一定(转化率)每批所需的(反应时间)相同。

题目:对同一反应在相同条件下,达到相同转化率,全混釜反应器所需有效体积(最大)
,平推流反应器所需有效体积(最小)
,多釜串联全混釜所需有效体积(介于其间)。

题目:一级不可逆反应,其反应速率方程为(-r A =kC A a ),反应时间与转化率的关系为(kt )x 11ln(A =-)。

题目:复合反应动力学为由两个以上(化学反应计量式)或(动力学方程式)表示的化学反应过程。

题目:间歇釜式反应器有效体积不但与(反应时间)有关,还与(非生产时间)有关。

题目:平推流反应器实际体积与有效体积(相同)。

题目:单个反应器串联操作能够提高反应(深度)。

推流反应器串联,总有效体积等于(各串联反应器有效体积之和)
,全混釜反应器串联釜数越多,反应器内C A 变化越接近(平推流反应器)。

题目:反应器型式和操作方法的选择,一是(生产能力)的比较;二是反应(选择性)的比较。

(复合反应)要重点进行选择性的比较。

题目:相同条件下,用全混流反应器和平推流反应器处理物料,(平推流反应器)所需有效容积小。

题目:对于恒容过程,影响容积效率的因素为(反应级数)、(转化率)。

题目:对于恒容过程二级不可逆反应,容积效率和转化率的关系式为(A x -=12
η)。

题目:反应物能同时分别进行两个或多个独立的反应,称(平行反应)。

当初始反应物所生成的产物能进一步反应生成次级产物时,称(连串反应)。

题目:反应级数越高,容积效率(越低);转化率越高,容积效率(越低)。

题目:平行反应,提高C A,有利于级数(高)的反应。

选择(平推流)反应器最优。

题目:热稳定性是指反应器本身对(热扰动)具有自行恢复平衡的能力。

题目:实际反应器:物料流动存在一定程度的返混,反应物浓度(降低),反应速度(降低),使反应器容积(增大)。

题目:非理想流动,各流体微元在反应器内(停留时间)不同。

返混越严重,流体微元间停留时间差别(越大)。

题目:反应温度恒定时,在反应物料为气相时主要通过(催化剂)和(反应物料)的加料量来控制反应压力。

题目:理想流动模型有几种?各自的特点是什么?
答案:平推流与全混流。

平推流模型假设进入反应器物料齐头并进,向前运动,无返混。

其特点是沿流动
方向上,温度、浓度、反应速率等参数随位置而变;与流动方向垂直某一截面上,温度、浓度、反应速率
等参数不随时间而变。

所有物料粒子在反应器中的停留时间都相同,属稳定流动过程。

全混流模型假定进
入反应器物料瞬间混合均匀。

其特点是反应器内温度、浓度、反应速率等参数处处均匀一致,且等于物料
题目:化学反应工程是一门以化学(热力)学和化学(动力)学为基础、研究化学反应工程问题的学科。

题目:(传递)过程与反应(动力学)是构成化学反应工程最基本的两个方面。

前者属于外因,后者属于内因。

题目:化学反应过程按反应特征分类可分为(简单)反应和(复杂)反应,按热力学分类分类可分为(可逆)反应和(不可逆)反应。

题目:理想流动模型是指(平推流)模型和(全混流)模型。

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