化学反应工程-模拟题三及答案
一、在体积为V 的反应器中进行液相等温反应 A P ，已知反应速率为r A kC A2，求：（1）当CSTR 中的转化率为0.5 时，若将反应器改为同体积的PFR，反应条件不变，则转化率为多少？（9 分）（2）当CSTR 中的转化率为0.5时，若将反应器体积增大10倍，反应条件保持不变，则转化率为多少？（9 分）二、在一个等温活塞流反应器中，发生不可逆气相基元反应 A 2B 。
反应物 A 和稀释剂 C 以等摩尔比加入， A 的转化率为90%。
如果 A 的摩尔进料流率减少一半，假设C的进料流率保持不变，那么 A 的转化率为多少？（18分）、有如下平行反应：P（主反应）ABS（副反应）其动力学方程分别r P k2C A0.5C B1.8，r S k1C A C B0.3，其中k1k21为：（1）当A和B的初始浓度为C A0 C B0 15mol / L ，均从反应器入口加入，计算A 的转化率为0.5 时的瞬时选择性。
（5 分）（2）对该平行反应，采用怎样的操作方式可以提高反应过程的选择性？（10 分）四、假设某实验室有一非理想化学反应器，请问如何对这个反应器进行分析，如何求该反应器中反应物的转化率？（14 分）五、在球形催化剂上进行一级不可逆反应 A P ，催化剂的粒径为 2.4mm，气流主体中 A 的浓度为1mol/m3，测得单位床层表观反应速率（－r A）obs＝2.77×10-5 mol/（cm3.s），组分 A 在颗粒内有效扩散系数为0.15cm2/s，外部传质系数为K G＝30cm/s。
请问：（1）外扩散对反应过程是否有影响？可通过什么途径来消除该影响？（5 分）（2）内扩散对反应过程是否有影响？可通过什么途径来消除该影响？（10 分）六、下表为转框反应器中测得的气固催化反应动力学数据：1）在什么条件下外扩散为控制步骤？（ 3 分）2）在什么条件下内扩散为控制步骤？（ 3 分）3）在什么条件下反应速率为控制步骤？（ 6 分）4）分别求出第4组和第5组实验中的外扩散有效因子？（4分）5）分别求出第6组和第8组实验中的内扩散有效因子？（4分）中国石油大学（北京）远程教育学院模拟考试卷化学反应工程试卷 C （开卷）答案、在体积为V 的反应器中进行液相等温反应 A P ，已知反应速率为r A kC A2，求：（1）当 CSTR 中的转化率为 0.5 时，若将反应器改为同体积的 PFR ，反应条件 不变，则转化率为多少？（ 9 分）（2）当 CSTR 中的转化率为 0.5时，若将反应器体积增大 10倍，反应条件保持 不变，则转化率为多少？（ 9 分）解：对于液相二级反应， CSTR 反应器的体积 VV 2(1 XX A1A1)2 / (1 XX A2A2)2 0.1，解得X A2 0.8二、在一个等温活塞流反应器中，发生不可逆气相基元反应 A 和稀释剂 C 以等摩尔比加入， A 的转化率为 90%。
如果 A 的摩尔进料流率减少 一半，假设 C 的进料流率保持不变，那么 A 的转化率为多少？（ 18分）F A0X A，2 2，kC 2A0 (1 X A )2PFR 反应器的体积 VF A0X A2kC A 20(1 X A )1）当 CSTR 中的转化率为 0.5 时，可推导出 V F A0kC A 20 (10.5 2220.5)2F A0 kC A0F A0 X A 对同体积的 PFR ：2 kC A2A 00kC 2A0A (10 AX 'A) ，求得X A '0.6672）由 于反 应条 件不变， 两个 反应 器的 F A0 、 C A0 和 k 相 同， 所以V 1 2B 。
反应物 A 解：对于不可逆气相基元反应 2B ，膨胀因子 ＝2-1＝1对于一级反应， V kCA0A0（1)ln1 x1x第一种情况下： 因为 F A0 F C0，所以 y A0 0.5 y A0 1*0.5 0.5y A0P TRT第二种情况下：C A00.5R P T T因为 F 'A00.5F A0 ， F C0F C 0F A0 所以 y 'A00.33y A00.33*1 0.33C'A0y A0P T 0.33P TRT RTF'C'2所A0 0.5 ，A0F A0CA03V FA0(1)ln 11x（1）kC A01x代入已知量，整理得到：VkCA03.0F A0F A0 1 ' 'V'A0(1')ln'x（2）kC A0 1 x'把式（1）/式（2），整理得：(1')ln1'x'41x代入'，试差得：X'＝0.95可见当 A 的摩尔进料流率减少一半，而 C 的进料流率保持不变， A 的转化率为95％。
、有如下平行反应：P（主反应）ABS（副反应）其动力学方程分别为：r P k2C A C B ，r S k1C A C B ，其中k1 k2 1（1）当A和B的初始浓度为C A0 C B0 15mol / L ，均从反应器入口加入，计算A 的转化率为0.5 时的瞬时选择性。
（5 分）（2）对该平行反应，采用怎样的操作方式可以提高反应过程的选择性？（10 分）解：根据瞬时选择性的定义：S rP k1CA.5 1C1B.8 0.3CA0.5C1B.5r S k2（1）由于 A 和 B 的初始浓度相同，而且反应过程二者的反应量相同，所以在整个反应过程中C A＝C B，所以瞬时选择性S C A当A 的转化率为0.5，C A＝C A0（1-0.5）＝7.5mol/l，S＝C A ＝7.5；（2）由于S C A0.5C1B.5，所以在反应过程中，为了使S 尽可能大，需要使A的浓度尽可能低，而 B 的浓度尽可能高，为此可以采用以下方法：·用管式反应器，连续将 A 注入反应器·用一系列的CSTR反应器串联，在第一个反应器中注入B，在每一个反应器中注入A，这样进入下一个反应器之前 A 基本反应完。
四、假设某实验室有一非理想化学反应器，请问如何对这个反应器进行分析，如何求该反应器中反应物的转化率？（14 分）答：（1）首先，采用注入示踪剂的方法测定该反应器的停留时间分布，可采用脉冲法或阶跃法；（2）然后对停留时间分布情况进行分析，求出其停留时间分布函数E（t）、平均停留时间和方差；（3）根据所求得的平均停留时间和方差，选择适当的非理想反应模型（如：离散模型、多釜串连模型和轴向扩散模型）求解反应器中反应物的转化率。
五、在球形催化剂上进行一级不可逆反应 A P ，催化剂的粒径为 2.4mm，气流主体中 A 的浓度为1mol/m3，测得单位床层表观反应速率（－r A）obs＝2.77×10-5 mol/（cm3.s），组分A 在颗粒内有效扩散系数为0.15cm2/s，外部传质系数为K G＝30cm/s。
请问：（1）外扩散对反应过程是否有影响？可通过什么途径来消除该影响？（5 分）（2）内扩散对反应过程是否有影响？可通过什么途径来消除该影响？（10 分）解：（1）由Mears 判据得：( r A)obs Rnk G C AG 5 3 12.77 10 5(mol /(cm3.s)) 0.24(cm) 16 2 3 0.1108 0.1530(cm / s) 1 10 6(mol/cm3)可见外扩散无影响2）由Weisz-Prater判据得：可见内扩散有影响。
可通过减小催化剂直径来消除内扩散的影响六、下表为转框反应器中测得的气固催化反应动力学数据：（1）在什么条件下外扩散为控制步骤？（ 3 分）（2）在什么条件下内扩散为控制步骤？（ 3 分）（3）在什么条件下反应速率为控制步骤？（ 6 分）（4）分别求出第4组和第5组实验中的外扩散有效因子？（4分）（5）分别求出第6组和第8组实验中的内扩散有效因子？（4分）解：（1）在T＝350K，N<900，dp=1.8，外扩散为控制步骤。
（2）在T＝350K，N＝1100，dp>0.4，内扩散为控制步骤。
（3）在T＝350K，N＝1100，dp<0.4，反应速率为控制步骤；在T＝300K，N>600，dp<1.8，反应速率为控制步骤。
外扩散有影响时的反应速率外扩散无影响时的反应速率第（4）组实验中，x＝0.4＝0.670.6第（5）组实验中，x＝0.6＝10.65）由定义可知：内扩散有效因子，催化剂颗粒的实际反应速率内扩散无影响时的反应速率C WP 2 r A obsRD e C As5 3 1 22.77 10 5(mol /(cm3.s)) ( 0.24(cm))20.15(cm2/ s) 1 10 6(mol /cm3)2.6592 14）由定义可知：外扩散有效因子，第（6）组实验中，＝0.6＝0.32.0第（8）组实验中，＝ 1.8＝0.92.0。
化学反应工程期末题库3
固分离装置——回收因气流上升而带有的大量细粒和粉尘，使其返回床层，并避免带 出的粉尘影响产品的浓度。
13．选择操作速度的原则是什么？ 答案：① 催化剂强度差，易于粉碎，反应热不大，反应速度较慢或床层又高窄等情况下， 宜选择较低的操作速度。
② 反应速度较快，反应热效应较大，颗粒强度好或床层要求等温，床层内设构件改 善了流化质量，尽可能选择较高的操作速度。
答案：单个反应器串联操作（反应器大小、类型、操作条件可各不相同），能够提高反应
深度。单个反应器并联操作（一般为相同的操作条件、相同的结构尺寸），能够增大处理
能力。
6 停留时间分布密度函数 E（t）的含义？ 答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间 t=0 流入反应器内的流体，在反应器出口 流体的质点中，在器内停留了 t 到 t+dt 之间的流体的质点所占的分率为 E（t）dt（②分）。
6. 对于平行反应，提高反应物浓度，有利于（级数高）的反应，降低反应物浓度有利于（级数低） 的反应。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。
7. 平行反应
均为一级不可逆反应，若 ＞ ，选择性 Sp 与_______无关，仅
是_______的函数。（浓度、温度）主-副大于 0，是吸热反应！
的形式相同，不能说明该反应一定是基元反应)。
化学反应工程(本)阶段练习三答案
化学反应工程（本）阶段练习三一、填空1)CSTR中的浓度和温度与出口浓度和温度相等。
2)循环管式反应器的循环比是循环物料的流量与离开反应系统的流量之比。
3)返混是不同时刻进入反应器物料间的混合。
4)返混起因于空间的反向运动和不均匀的速度分布。
5)返混使反应器内的反应物浓度下降，产物浓度上升。
6)限制返混的措施主要是分割——横向分割和纵向分割。
7)返混程度可以通过停留时间分布的进行测定。
8)CSTR的返混程度最大，无因次方差等于1；PFR的返混程度最小，无因次方差等于0。
9)微观混合对小于一级的反应的影响是有利的。
10)返混对简单不可逆反应、可逆反应、串联反应、平行反应（n1>n2）等反应不利。
11)返混对平行反应（n1<n2）有利。
二、单选或多选题⑴在PFR中停留时间大于平均停留时间的流体粒子占全部粒子的百分比为 a %。
a. 0%b. 50%c. 75%d.100%⑵实验室反应器催化剂装填高度20cm，操作线速度为 1.5cm/s。
若工业反应器催化剂高度为2m，空速与实验室反应器相同，则工业反应器流体线速度为 C 。
a. 5.0 cm/sb. 10cm/sc. 15cm/sd. 20 cm/s⑶理想流动反应器模型包括A，D 。
a. 全混流模型b. 整体模型c. 收缩未反应芯模型d.平推流模型⑷停留时间分布的数字特征包括 A，C 。
a. 方差b. 对比时间c. 数学期望d. 分布函数三、图解题⑴画出下图浓度范围内PFR与CSTR的空时A f A0 A⑵画出下图平行反应的反应器最优组合（PFR 或CSTR ） ββC A f C A0 C A Af A0 A⑶平行反应A B+P Sr k C C r k C C P A BS A B==121505.. ,画出在PFR 中的最优加料方式。
（A ，B 的进料浓度分别为C A0，C B0）PFR⑷画出等体积CSTR 和PFR 串联系统的停留时间分布密度函数f(t)～t 的 曲线。
化学反应工程综合复习有答案
化学反应工程模拟题答案一、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×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;二、多项选择题：1．关于理想的间歇式反应器、平推流反应器和全混流反应器,下列描述正确的是 A, C, DA. 三者同为理想反应器,但理想的内涵是不同的；B. 理想的间歇式反应器和全混流反应器的理想的内涵是一样的,都是反应器内温度和组成处处相同；C. 理想的间歇式反应器和全混流反应器的理想的内涵是不一样的,虽然都是反应器内温度和组成处处相同,但前者随着时间的变化温度和组成可能都发生变化,而后者则不随时间变化；D. 平推流和全混流反应器都是连续流动式反应器,前者的返混为零,后者为无穷大2．关于积分法和微分法,认识正确的是 A, BA. 积分法和微分法是两种求取动力学参数的数据处理方法,前者对数据的精度要求比后者低；B. 积分法不能处理动力学较为复杂的反应物和产物不止一种、正反应和逆反应的反应级数不同可逆反应；C. 积分法得到的动力学参数比微分法可靠3．对于一级恒容和一级变容不可逆反应,下面叙述正确的是 CA. 在同一平推流反应器内、在同样条件下进行反应,反应的转化率是一样的；B. 在同一全混流反应器内、在同样条件下进行反应,反应的转化率是一样的；C. 在同一间歇式反应器内、在同样条件下进行反应,反应的转化率是一样的；D. 在同一平推流反应器或间歇式反应器内、在同样条件下进行反应,反应的转化率是一样的4．对于瞬时收率和总收率,下列正确的判断是 A, CA. 对于全混流反应器,反应的瞬时收率与总收率相等；B. 对于平推流反应器,反应的瞬时收率与总收率相等；C. 对于平推流反应器,反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；D. 对于全混流反应器,反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；5．气相变容反应22+⇔,原料中混入了一定量的惰性气体惰性气体A B C与A和B的转化率为零时的初始总摩尔数比为1：1,A与B的比例为计量比,则膨胀率ε为 CAA. ；B. -1/3；C. -1/6；D. -5/66． 纯气体A 浓度2 mol / L,摩尔流率100 mol / min 在平推流反应器里分解生成一系列产物,其动力学为：A A C r products A )min 10(,5.21-=-→,在一个 L 的反应器里进行反应所能达到的转化率为 AA. 70%；B. 80%；C. 90%；D. 100%7． 关于E 函数和F 函数,下面正确的是 B, C, DA. Ft= Et ；B. ⎰=t 0dt )t (E )t (F ；C. dt /)t (dF )t (E =；D. 1dt )t (E )(F 0==∞⎰∞8． 轴向分散系数与扩散系数,下面论述正确的是 B, C, DA. 两者实质上是相同的,都符合Fick 定律；B. 两者实质上是不同的,轴向分散系数的定义实际上是借用了Fick 定律的形式；C. 轴向分散系数是与流动有关系的；D. 扩散系数是物质本身的一种属性9． 宏观流体和微观流体是流体凝集态的两种极端形式,流体的凝集态不同,对反应结果一般有明显的影响,但对于 A, B 是例外;A. 一级不可逆反应；B. 在平推流反应器内进行反应；C. 在全混流反应器内进行反应；D. 零级反应10． 对于一个气固相催化反应,减小外扩散和内扩散影响的措施正确的是 AA. 提高反应器内气体的流速,减小催化剂颗粒的直径；B. 降低反应器内气体的流速,减小催化剂颗粒的直径；C. 降低反应器内气体的流速,增大催化剂颗粒的直径；D. 增加催化剂颗粒的直径,提高反应器内气体的流速11． 关于基元反应的认识,正确的是 A, BA. 分子数是针对基元反应的概念；B. 基元反应的计量系数与对应物种的反应级数之间存在一一对应关系；C. 基元反应R A →和R 2A 2→意义是一样的；D. 有的基元反应的总反应级数可能是小数12． 对于一个均相变容反应,针对反应物A 的反应速率,下面表述正确的是 B,D A. dt dC r A A -=-；B. dt dx x 1C r A A A 0A A ⋅ε+=-；C. dt )x 1x (d C r A A A 0A A ε+=-； D. dtdN V 1r A A ⋅-=- 13． 对于平行反应S A R A 222111n ,E ,k n E ,k −−−→−−−−→−，,活化能E 1< E 2,反应级数n 1< n 2,如果目的产物是R 的话,我们应该在 D 条件下操作;A. 高温、反应物A 高浓度；B. 高温、反应物A 低浓度；C. 低温、反应物A 高浓度；D. 低温、反应物A 低浓度14． 对于化学反应的认识,下面正确的是 B, DA. 化学反应的转化率、目的产物的收率仅与化学反应本身和使用的催化剂有关系；B. 化学反应的转化率、目的产物的收率不仅与化学反应本身和使用的催化剂有关,而且还与反应器内流体的流动方式有关；C. 反应器仅仅是化学反应进行的场所,与反应目的产物的选择性无关；D. 反应器的类型可能直接影响到一个化学反应的产物分布15． 对于一个串联反应,目的产物是中间产物,适宜的反应器是 BA. 全混流反应器；B. 平推流反应器；C. 循环反应器；D. 平推流与全混流串联在一起的反应器16． 关于非理想流动与停留时间分布,论述正确的是 A, CA. 一种流动必然对应着一种停留时间分布；B. 一种停留时间分布必然对应着一种流动；C. 一种停留时间分布可能对应着多种流动；D. 流动与停留时间分布存在一一对应关系17． t /t e t1)t (E -=是 BA. 平推流的E 函数；B. 全混流的E 函数；C. 平推流串联全混流的E 函数；D. 全混流串联平推流的E 函数18． 对于轴向分散模型,选择不同的边界条件,计算公式和结果都有所不同,这说明 DA. 边界条件是人为设定的,是为了便于有关公式的推导；B. 边界条件可以自由选取；C. 边界条件决定于操作条件和反应装置的本身；D. 边界条件不同,直接影响到反应器内的流动和反应;19．对于一个气固相催化反应过程,下列属于动力学因素的是 C, DA. 气膜扩散；B. 孔内扩散；C. 反应物的吸附和产物的脱附；D. 表面反应20．Langmuir吸附模型的四个假定：均匀表面、单层吸附、吸附机理相同和无相互作用这几点应该说是非常苛刻的,实际情况很难满足上述要求;然而,对于多数的化学反应,应用这几点假定进行有关的推导,结果一般是可以接受的,其主要原因在于 AA. 实际反应过程中催化剂表面吸附物种的覆盖度很低；B. 实际的催化剂表面一般很平整；C. 实际的催化剂表面上活性位间的距离较远；D. 实际的催化剂表面上活性位的数量有限21．关于指前因子和活化能描述正确的是 BA. 指前因子理论上与温度无关,活化能的取值永远都是正的,活化能大、温度低,反应速率对温度的变化更敏感；B. 指前因子理论上与温度有关,但与指数项相比其随温度的变化可以忽略,活化能的取值永远都是正的,活化能大、温度低,反应速率对温度的变化更敏感；C. 指前因子理论上与温度有关,活化能的取值不可能永远都是正的,活化能小、温度高,反应速率对温度的变化更敏感；22． 对于一级不可逆反应S R A 21k k −→−−→−,产物R 的最大浓度通常 C A. 只与速率常数的大小有关；B. 只与反应温度有关；C. 与A 的初始浓度和速率常数的大小有关；D. 只与A 的初始浓度有关23． 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,下列描述正确的是 A,B,DA. 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 函数三、计算题：1. 某一级液相反应A R →在一只全混流反应器中进行,转化率为95％,如果再串联一只同样的全混流反应器,使转化率仍维持在95％,试问处理量应增加多少解： 当反应在一个全混流反应器内进行时,根据全混流反应器的设计方程,有1111τ+=-k x A ……………….1 当两个等体积全混流反应器串联时,转化率不变,则有2)21(11τ+=-k x A (2)根据式1,得1τk =19；根据式2,得=τk ;进料体积流率之比等于空时的反比,即010*******.5,2//2v v V V v v R R =∴==ττττ;也就是说,串联后进料体积流率应为原来的倍,即需增加倍;2. 某速率常数为 min -1的一级不可逆反应在一非理想反应器内进行反应,示踪结果表明,t 和2θσ 分别为15 min 和;求用多级混合流模型预测的转化率;解：根据多级混合流模型无因次方差与N 之间的关系,有2/1N θσ= =根据一级不可逆反应多级混合流模型转化率的表达式,有3. 反应物A 反应首先生成R k 1 = 6 hr -1,R 进一步反应生成S k 2 = 3 hr -1和Tk 3 = 1 hr -1;如果浓度为 mol / L 的纯A 在一个全混流反应器内进行反应,求R 浓度达到最大值的空时及R 的最大浓度;解：根据一级不可逆串联反应在全混流反应器中进行反应时中间物种最大浓度及达到最大浓度空时的公式,有：=+=τ)(1321k k k opt hr说明：上述两公式也可通过对反应物A 和产物R 两次应用全混流反应器设计方程,求得产物R 的浓度表达式,然后令R dC =0d τ,求出 opt 和C R, max 的值; 4．某一级恒容反应AP 在一平推流和一全混流反应器所组成的串联反应器组中进行,两反应器的有效容积均为Vr,进料为纯A,初始体积流率为v 0,试证明最后的总转化率与这两个反应器的串联顺序无关;假设两反应器的温度相等且保持恒定,反应器被反应物全部充满解: 反应速率方程：A A r kC -=(a) 全混流在前,平推流在后由全混流的设计方程,得：010101A A A A RA A C C C C V v r kC τ--===- 故：0101A A R C C V k v =+ 由平推流的设计方程得： 则：00//001011R R kV v kV v k A A Af A R C C C C e e e V k k v ττ---===++ 其中0R V v τ= b 平推流在前,全混流在后对平推流： 10100001ln A A A X C RA A A A C A A A V dx dC C C v r kC k C τ===-=--⎰⎰得：10k A A C C e τ-= 对全混流：110A Af A Af RA Af C C C C V v r kC τ--===- 得：0111k A A Af C C C e k k τττ-==++ 即：两各反应器的排列顺序不影响反应结果化学反应工程名词解释★在大型装置中,传热和控温往往是头等难题,甚至根本不可能达到与小装置相同的温度条件,因此,就出现“放大效应”;★间歇式反应器：一次性加料,经过一段时间出料的反应器;★膨胀因子：当反应物A 或产物P 每消耗或生成1mol 时,所引起的整个物系总物质的量mol 的增加或减少值;★膨胀率：表征变容程度的参数,仅适用于物系体积随转化率变化呈线性关系的情况; ★返混：停留时间不同的流体颗粒之间的混合;★平推流：指反应物料以一致的方向向前移动,在整个截面上各处的流速完全相等; ★全混流：指刚进入反应器的新鲜物料与已存留在反应器中的物料能达到瞬间的完全混合,以致在整个反应器内各处物料的浓度和温度完全相同,且等于反应物出口物料的温度和浓度;★停留时间：指从反应物进入反应器时算起至离开反应器时为止所经历的时间;★停留时间分布：由于同时进入反应器的物料颗粒在反应器中的停留时间可能有长有短,因而形成一个分布;★空时：在规定的条件下,进入反应器的物料通过反应器体积所需的时间;★空速：在规定的条件下,单位时间内进入反应器的物料体积相当于几个反应器的空积,或单位时间内通过单位反应器的物料体积;★工业催化剂所必备的三个主要条件：活性好、选择性高、寿命长;③焦姆金型物理法④BET型化学法★反应的控制步骤答：气体在催化剂存在下进行化学反应可以设想是由下列步骤组成的①反应物从气流主体扩散到催化剂的外表面外扩散过程②反应物进一步向催化剂的微孔内扩散进去内扩散过程③反应物在催化剂的表面上被吸附吸附过程④吸附的反应物转化成反应的生成物表面反应过程⑤反应生成物从催化剂表面上脱附下来脱附过程⑥脱附下来的生成物分子从微孔内向外扩散到催化剂外表面处内扩散过程⑦生成物分子从催化剂外表面扩散到主流气流中被带走外扩散过程。
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。
化学反应工程第三章习题答案
1.理想反应器包括___平推流反应器、__全混流反应器_ 。
2.具有良好搅拌装置的釜式反应器按_全混流__反应器处理，而管径小，管子较长和流速较大的管式反应按_平推流_反应器处理。
3.全混流反应器的空时τ是_反应器的有效容积____与___进料流体的容积流速_之比。
4.全混流反应器的返混__∞__，平推流反应器的返混为_零__。
5.如果将平推流反应器出口的产物部分的返回到入口处与原始物料混合，这类反应器为_循环操作_的平推流反应器6.对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时为___平推流__反应器，而当β→∞时则相当于_全混流___反应器。
7. 对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时反应器内返混为_零_，而当β→∞时则反应器内返混为_∞_。
8.对于反应级数n＜0的反应，为降低反应器容积，应选用_全混流__反应器为宜。
9.对于反应级数n＞0的反应，为降低反应器容积，应选用_平推流__反应器为宜。
10.分批式操作的完全混合反应器非生产性时间不包括下列哪一项___B____。
A. 加料时间B. 反应时间C. 物料冷却时间D. 清洗釜所用时间11.在间歇反应器中进行等温二级反应A →B，，当时，求反应至所需时间t=__D_____秒。
A. 8500B. 8900C. 9000D. 990012.在间歇反应器中进行等温一级反应A →B，，当时，求反应至所需时间t=__B_____秒。
A. 400B. 460C. 500D. 56013.在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为__A__。
A. 空时τB. 反应时间tC. 停留时间tD. 平均停留时间14.一级不可逆液相反应，，出口转化率，每批操作时间，装置的生产能力为50000 kg产物R/天，=60，则反应器的体积V为__C__。
A. 19.6B. 20.2C. 22.2D. 23.415.对于单一反应组分的平行反应，其瞬间收率随增大而单调增大，则最适合的反应器为___A____。
化学反应工程第三版答案
化学反应工程第三版答案【篇一：化学反应工程试卷3答案】xt>的_温度_梯度和_浓度_梯度。
１１、对于气-固系统的流化床反应器的粗颗粒系统，气速超过起始流化速度后，就出现气泡，气速愈高，气泡的聚并及造成的扰动亦愈剧烈，使床层波动频繁，这种流化床2014级化学工程与工艺（本）称为_聚式流化床_。
《化学反应工程》试卷3１２、当前用于描述气-液两相流相间传质的模型有两大类：一是按稳态扩散来处理的_双膜模型_；一是按非稳态扩散处理模型，如溶质渗透模型和表面更新模型。
１3、活化能的大小直接反映了_反应速率_对温度的敏感程度。
１4、生成主产物的反应称为_主反应__，其它的均为副反应。
１5、固定床中颗粒的体积相当直径定义为具有相同体积vp的球粒子直径，表达式dv=__(6vp/1、不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表1/3_。
达个参数间的关系，简称_数学模型_。
二、单项选择题（选择正确的答案，将相应的字母填入括号中每题??nk0?nk2分，共30分）k1、对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用___c____2、着眼反应组分k的转化率的定义式为_nk0_。
装置。
3、理想反应器是指全混流反应器、平推流反应器。
a. 填料塔b. 喷洒塔c. 鼓泡塔d. 搅拌釜４、具有良好搅拌装置的釜式反应器按全混流反应器处理，而管径小，管子较长和流速?d??kmdtdci?d较大的管式反应器按平推流反应器处理。
2、催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为，当平行失活对dq反应物有强内扩散阻力时，d为__c__。
rdq５、全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为qg?q?gra. ≈0 b. =1 c. →3 d. ≈1、 ,dtdt 3、不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是__a__。
６、平推流反应器的返混为____0___。
a. 粒子与流体间有温度差b. 粒子与流体间无温度差７、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_初始速率法_c. 床层径向有温度梯度d. 床层轴向有温度梯度 4、属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是___a____。
化学反应工程第三章包括答案.docx
3釜式反应器在等温间歇反应器中进行乙酸乙酯皂化反应：该反应对乙酸乙酯及氢氧化钠均为一级。
反应开始时乙酸乙酯及氢氧化钠的浓度均为 l ，反应速率常数等于。
要求最终转化率达到 95%。
试问：3（ 1）（ 1）当反应器的反应体积为1m 时，需要多长的反应时间？3，（ 2）（ 2）若反应器的反应体积为2m ，所需的反应时间又是多少？解：（ 1）(2)因为间歇反应器的反应时间与反应器的大小无关，所以反应时间仍为。
拟在等温间歇反应器中进行氯乙醇的皂化反应：以生产乙二醇，产量为20 ㎏/h ，使用 15%（重量）的 NaHCO3水溶液及 30%（重量）的氯乙醇水溶液作原料，反应器装料中氯乙醇和碳酸氢钠的摩尔比为 1：1，混合液的比重为。
该反应对氯乙醇和碳酸氢钠均为一级，在反应温度下反应速率常数等于，要求转化率达到 95%。
（1）（ 1）若辅助时间为，试计算反应器的有效体积；（2）（ 2）若装填系数取，试计算反应器的实际体积。
62kg/kmol,每小时产解：氯乙醇，碳酸氢钠，和乙二醇的分子量分别为,84和乙二醇： 20/62= kmol/h每小时需氯乙醇：每小时需碳酸氢钠：原料体积流量：氯乙醇初始浓度：反应时间：反应体积：（2）（ 2）反应器的实际体积：丙酸钠与盐酸的反应：为二级可逆反应（对丙酸钠和盐酸均为一级），在实验室中用间歇反应器于 50℃等温下进行该反应的实验。
反应开始时两反应物的摩尔比为 1，为了确定反应进行的程度，在不同的反应时间下取出10ml 反应液用的NaOH溶液滴定，以确定未反应盐酸浓度。
不同反应时间下，NaOH溶液用量如下表所示：时间， min0 10 20 30 50∝NaOH用量， ml现拟用与实验室反应条件相同的间歇反应器生产丙酸，产量为500kg/h ，且丙酸钠的转化率要达到平衡转化率的 90%。
试计算反应器的反应体积。
假定（ 1）原料装入以及加热至反应温度（ 50℃）所需的时间为 20min，且在加热过程中不进行反应；（2）卸料及清洗时间为 10min；（3）反应过程中反应物密度恒定。
化学反应工程第三章答案
3 釜式反应器在等温间歇反应器中进行乙酸乙酯皂化反应：该反应对乙酸乙酯及氢氧化钠均为一级。
反应开始时乙酸乙酯及氢氧化钠的浓度均为l，反应速率常数等于。
要求最终转化率达到95%。
试问：（1）（1）当反应器的反应体积为1m3时，需要多长的反应时间？（2）（2）若反应器的反应体积为2m3，，所需的反应时间又是多少？解：（1）(2) 因为间歇反应器的反应时间与反应器的大小无关，所以反应时间仍为。
拟在等温间歇反应器中进行氯乙醇的皂化反应：以生产乙二醇，产量为20㎏/h，使用15%（重量）的NaHCO水溶液及30%（重3量）的氯乙醇水溶液作原料，反应器装料中氯乙醇和碳酸氢钠的摩尔比为1：1，混合液的比重为。
该反应对氯乙醇和碳酸氢钠均为一级，在反应温度下反应速率常数等于，要求转化率达到95%。
（1）（1）若辅助时间为，试计算反应器的有效体积；（2）（2）若装填系数取，试计算反应器的实际体积。
解：氯乙醇，碳酸氢钠，和乙二醇的分子量分别为,84 和 62kg/kmol,每小时产乙二醇：20/62= kmol/h每小时需氯乙醇：每小时需碳酸氢钠：原料体积流量：氯乙醇初始浓度：反应时间：反应体积：（2）（2）反应器的实际体积：丙酸钠与盐酸的反应：为二级可逆反应（对丙酸钠和盐酸均为一级），在实验室中用间歇反应器于50℃等温下进行该反应的实验。
反应开始时两反应物的摩尔比为1，为了确定反应进行的程度，在不同的反应时间下取出10ml反应液用的NaOH溶液滴定，以确定500kg/h，且丙酸钠的转化率要达到平衡转化率的90%。
试计算反应器的反应体积。
假定（1）原料装入以及加热至反应温度（50℃）所需的时间为20min，且在加热过程中不进行反应；（2）卸料及清洗时间为10min；（3）反应过程中反应物密度恒定。
解：用A,B,R,S分别表示反应方程式中的四种物质，利用当量关系可求出任一时刻盐酸的浓度（也就是丙酸钠的浓度，因为其计量比和投量比均为1：1）为：于是可求出A的平衡转化率：现以丙酸浓度对时间作图：由上图，当CA=×l时，所对应的反应时间为48min。
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。
化学反应工程综合复习有答案
化学反应工程综合复习有答案Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】化学反应工程模拟题答案一、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×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。