化学反应工程试卷及答案
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化学反应工程试卷及答案
一、填空题（共25分,每空1分）
1．化学反应工程学不仅研究化学反应速率与反应条件之间的关系，
即 ，而且着重研究传递过程对 的影响，研究不同类型反应器的特点及其与化学反应结果之间的关系。
2．反应器按型式来分类可以分为管式反应器、 和 。 3．对于反应D C B A 432+=+，反应物A 的消耗速率表达式为 ；反应产物C 的生成速率表达式为： 。
4．反应器设计计算所涉及的基础方程式就是动力学方程式、 和 。
5．间歇釜反应器中进行如下反应：
P A → (1) 1
1n A
A C k r = 1E S A → (2) 22n
A A C k r = 2E
在Ao C 和反应时间保持不变下，降低反应温度，釜液中S p C C /增大，表明活化能1E 与2E 的相对大小为 ；在温度和反应时间保持不变下，增高反应浓度，釜液中S p C C /增大，表明反应级数1n 、2n 的相对大小为 。 6．单位时间内由颗粒外表面传递至气相主体的热量可由牛顿冷却定律表达，其表数学表达式为 。
7．全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为 、 。
8．对催化剂性能影响最大的物理性质主要是 、 和孔体积分布。
9．复合反应包括三个基本反应类型，即并列反应、平行反应和_____________。 10．在停留时间相同的物料之间的均匀化过程，称之为 。而停留时间不同的物料之间的均匀化过程，称之为 。
11．对于反应级数0
12．固定床催化反应器主要缺点是 ， 。 13．有效因子物理意义 =η 。
14. 多段绝热式反应器是筒体内放置几次搁板，搁板上放置 ，层与层之间设置气体的 装置。
二、选择题（共20分,每小题2分）
1．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 2．对于反应sS rR bB aA +→+，则)___(A r r r -=( )。
A. a r
B. b r
C.r
a
D. r a
3． 非等分子反应22222O H N H NO +=+的膨胀因子NO δ等于（ ）
A. 1/2
B. –1
C. –1/2
D. 2 4. 平推流反应器停留时间分布的无因次方差2θσ为（ ）
A. 0.5
B. 2
C. 0
D. 1
5. 多釜串联的反应器，由于釜间无返混，使返混程度减少，当∞
→
N时，多釜串联全混反应器组的操作就相当于 ( )。
A．多釜串联反应器 B. 平推流反应器
C. 全混流反应器
D. 无法确定
6. 等温一级不可逆液相反应，采用下列三种方案进行：
(1)一个间歇反应釜，容积V1(仅考虑反应时间所需)，
(2)一个平推流反应器，容积V2，
(3)二个等体积全混流反应器串联，总容积为V3。上述三种情况反应温度、物料处理量及转化率均相同，则容积比较为( )
A．V1 C．V2 7. 随着流体流量的增加，颗粒受到的曳力也随着增加。若颗粒受到的升力恰好等于自身重量时，颗粒受力处于平衡状态，故颗粒将在床层内作上下、左右、前后的激烈运动，这时整个床层称为( )。 A．流化态B．流化床C．固定床D．移动床 ８. 对于气液相反应来说，慢反应是指化学反应将在液相主体内发生的，而快反应过程是指反应仅发生在液膜区( )。 A．液相主体，气相主体B．气相主体，液相主体 C．液相主体，液膜区D．液膜区，液相主体 9. 焦姆金吸附模型认为一般吸附活化能随覆盖率的增加而，脱附活化能随覆盖率的增加而 ( )。 A．增大、减小B．减小、增大C．增大、增大D．减小、减小 10.下列关于停留时间分布函数F(t)表述含义正确的是 ( )。 A．表示流过系统的物料中停留时间小于t的流体粒子所占的分率 B.表示流过系统的物料中停留时间大于t的流体粒子所占的分率 C.表示流过系统的物料中停留时间在t和dt t+之间的流体粒子所占的分率 D.表示流过系统的物料中停留时间为t的流体粒子所占的分率 三、名词解释（共12分,每小题3分） 1．理想置换反应器: 2．体积当量直径： 3．气液相反应过程： 4.浓相段: 四、简答题（共12分,每小题6分） 1．简述反应速率方程的推导过程（步骤）。 2. 简述流化床反应器的特点。 五、计算题（共31分，第1小题11分，第2小题10分，第3 小题10分。） 1．在K 555及MPa 3.0下，在平推流管式反应器中进行气相反应P A →，已知进料中含A %30（摩尔分数），其余为惰性物料，加料流量为13.6-?s mol ，动力学方程式为1327.0--??=-s m mol c r A A 为了达到95％转化率，试求： (1)所需空速为多少? (2)反应器容积大小? 2．有一分解反应 P A →目的产物 A p c k r 1= S A →目的产物 22A S c k r = 其中111-=h k ，11325.1--??=h kmol m k ，305-?=m kmol c A ，000==S P c c ，体积流率为135-?h m ，求转化率为90%时：全混流反应器出口目的产物Ｐ的浓度及所需全混流反应器的体积。 3.在一总长为4m 的填充床中，气体以122500--??h m kg 的质量流率通过床层。床层体安装直径为3mm 的球形催化剂颗粒，空隙率为0.45，气体密度为39.2-?m kg ，其粘度为1 1 5 108.1---???s m kg 。求床层的压降。 答案 一、填空题（共25分,每空1分） 1．化学反应动力学、宏观化学反应速率。 2．槽式反应器（釜式反应器）和塔式反应器（先后可以互换） 3．dt dn V r A A 1- =-、dt dn V r C C 1=。 4．物料衡算方程式、热量衡算方程式（先后可以互换） 5．21E E <、21n n >。 6． )(g S S g T T S a dt dQ -=? 7． g r Q Q =、 dT dQ dT dQ g r > 8．比表面积、孔体积 9．连串反应或串联反应 10．简单混合、返混 11．全混流、平推流 12．固定床中传热较差，更换催化剂时必须停止生产（或者说更换催化剂麻烦）(前 后都行) 13．反应速率 催化剂内无浓度差时的催化剂内实际反应速率=η 14. 催化剂、冷却（或加热） 二、选择题（共20分,每小题2分） 三、名词解释（共12分,每小题3分） 1．理想置换反应器（平推流反应器）是指通过反应器的物料沿同一方向以相同速度向前流动，向活塞一样在反应器中向前平推，故又称为活塞流或平推流反应器。 2．体积当量直径：与颗粒具有相同体积的球体的直径称为该颗粒的体积当量直 径 3．气液相反应过程：是指气相中的组分必须进入到液相中才能进行反应的过程。 4. 浓相段:当流体通过固体床层的空塔速度值高于初始流化速度但低于逸出速度时，颗粒在气流作用下悬浮于床层中，所形成的流固混合物称为浓相段。 (基本点答对就给全分，根据答题情况酌情给分) 四、问答题（共12分,每题6分） 3．简述反应速率方程的推导过程 答：①假定反应机理，即确定反应所经历的步骤；②确定速率控制步骤，该步骤的速率即为反应过程的速率，根据速率控制步骤的类型，写出该步骤的速率方程；③非速率控制步骤均达到平衡。若为吸附或解析步骤，列出兰格缪尔吸附等温式，若为化学反应，则写出化学平衡式；④利用所列平衡式与1 =+∑ V I θθ，将速率方 程中各种表面浓度变换为气相组分分压的函数，即得所求的反应速率方程。 （每点1.5分，全对6分）。 (基本点答对就给全分，根据答题情况酌情给分) 2. 简述流化床反应器的特点。 （1）颗粒剧烈搅动和混合，整个床层处于等温状态，可在最佳温度点操作； （2）传热强度高，适于强吸热或放热反应过程； (3)颗粒比较细小，有效系数高，可减少催化剂用量； （4）压降恒定，不易受异物堵塞； （5）返混较严重，不适于高转化率过程； （6）为避免沟流、偏流等，对设备精度要求较高。 （每点1分，全对6分）。 (基本点答对就给全分，根据答题情况酌情给分) 五、计算题（共31分，第1题11分，第2题10分，第3题10分。） 1．在K 555及MPa 3.0下，在平推流管式反应器中进行气相反应P A →，已知进料 中含A %30（摩尔分数），其余为惰性物料，加料流量为13.6-?s mol ，动力学方程式为1327.0--??=-s m mol c r A A 为了达到95％转化率，试求： (3)所需空速为多少? (4)反应器容积大小? 解 333 01075.1555 314.8103.03.0--??=???== m mol RT P c A A ()1 R 000 VNO 3 0R 1 11V 95.00A A 95.00A A A01 330s 131.0075 .11013.015.5553 .015.2730969 .0m 075.110.110969.0s 09.010.11s 10.1195.011ln 27.01127.0d d s m 0969.0300 15.555314.8103.6------=??== =?======-=-=-=?=???=??V p p T T V S V V S x x r x c V 标准空速为： τττ 4．有一分解反应 P A →目的产物 A p c k r 1= S A →目的产物 22A S c k r = 其中111-=h k ，11325.1--??=h kmol m k ，305-?=m kmol c A ，000==S P c c ，体积流率为135-?h m ，求转化率为90%时：全混流反应器出口目的产物Ｐ的浓度及所需全混流反应的体积。 解：全混流反应器平均选择性等于瞬间选择性 ……1分 分22 211 A c k c k c k r r p a S S A A A P P P +=-==- 分）（）（） （1] 9.015[5.19.01519.01512 -?+-?-?= 分11.57 = 分257.2)5.05(571.0)(30 -- ?=-=-=m kmol c c S c A A p P 分3)(7.255 .05.15.01)5.05(5)-( V V 3 2 00R m r c c A A A =?+?-?=-= 3.在一总长为4m 的填充床中，气体以122500--??h m kg 的质量流率通过床层。床 层体安装直径为3mm 的球形催化剂颗粒，空隙率为0.45，气体密度为39.2-?m kg ，其粘度为115108.1---???s m kg 。求床层的压降。 解 ()() 21045.01108.136002500 1031Re 5 3B g g m S m =-?? ?=-=--εμρu d ……3分 Ergun 方程 ()()分分4Pa 3296445.045.011039 .29.23600250075.12101503175.1Re 150332 3B B S g 2 m m =?-???? ? ???? ? ? ??+=?-???? ??+=?-p L d u p εερ 化学反应工程考试总结 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 t E t t 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22 A 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。 →+，则其反应速率表达式不能确11.某反应的计量方程为A R S 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。 二.单项选择 10.(2) B 1、气相反应CO + 3H2CH4 + H2O进料时无惰性气体，CO与2H以1∶2 δ=__A_。 摩尔比进料，则膨胀因子CO A. -2 B. -1 C. 1 D. 2 2、一级连串反应A S P在间歇式反应器中，则目的产物P C___A____。 的最大浓度= max ,P 一、单项选择题： （每题2分，共20分） 1．反应器中等温进行着A →P(1)和A →R(2)两个反应，当降低A 的浓度后，发现反应生成P 的量显著降低，而R 的生成量略降低，表明(A ) A ．反应(1)对A 的反应级数大于反应(2) B ．反应(1) 对A 的反应级数小于反应 (2) C ．反应(1)的活化能小于反应(2) D ．反应(1)的反应速率常数大于反应(2) 2.四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值2θσ为( B ) A ． 1.0 B. 0.25 C ．0.50 D ．0 3．对一平行—连串反应R A Q P A ?→??→??→?) 3()2()1(，P 为目的产物，若活化能次序为：E 2 4?从反应器停留时间分布测定中 ，求得无因次方差「二 _ 0.98 ，反应器可视为 XXX 大学 化学反应工程 试题B （开）卷 （答案）2011 — 2012学年第一学 期 一、单项选择题： （每题2分，共20分） 1.反应器中等温进行着 A T P （1）和A T R （2）两个反应，当降低 A 的浓度后，发现反 应生成P 的量显著降低，而 R 的生成量略降低，表明 （） A .反应（1）对A 的反应级数大于反应 （2） B .反应（1）对A 的反应级数小于反应 C .反应（1）的活化能小于反应 （2） D .反应（1）的反应速率常数大于反应 2 一为（） 2?四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值 A . 1.0 B. 0.25 C . 0.50 A （1） > A ⑶ > D . 0 P —-(2)， Q 3. 对一平行一连串反应 为了目的产物的收率最大， A .先高后低 B.先低后高 C .高温操作 4. 两个等体积的全混流反应器进行串联操作， 与第二釜的反应速率-広2之间的关系为（ A . -r Ai > -r A2 B . -r Ai 则最佳操作温度序列为（ ,P 为目的产物，若活化能次序为：E 2 《化学反应工程》试题 XXX大学化学反应工程试题B（开）卷 （答案）2011—2012学年第一学期 一、单项选择题：（每题2分，共20分） 1．反应器中等温进行着A→P(1)和A→R(2)两个反应，当降低A的浓度后，发现反应生成P的量显著降低，而R的生成量略降低，表明(A ) A．反应(1)对A的反应级数大于反应(2) B．反应(1) 对A的反应级数小于反应(2) C．反应(1)的活化能小于反应(2) D．反应(1)的反应速率常数大于反应(2) 2.四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值为( B ) A． 1.0 B. 0.25 C．0.50 D．0 3．对一平行—连串反应，P为目的产物，若活化能次序为：E2 化学反应工程原理 一、选择题 1、气相反应 CO + 3H 2 CH 4 + H 2O 进料时无惰性气体，CO 与2H 以1∶2摩尔比进料， 则膨胀因子CO δ=__A_。 A. -2 B. -1 C. 1 D. 2 2、一级连串反应A S K 1 K 2 P 在间歇式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=m ax ,P C ___A____。 A. 1 22 )(210K K K A K K C - B. 2 2/1120 ]1)/[(+K K C A C. 122 )(120K K K A K K C - D. 2 2/1210]1)/[(+K K C A 3、串联反应A → P （目的）→R + S ，目的产物P 与副产物S 的选择性 P S =__C_。 A. A A P P n n n n --00 B. 0 A P P n n n - C. 0 0S S P P n n n n -- D. 0 0R R P P n n n n -- 4、全混流反应器的容积效率η=1.0时，该反应的反应级数n___B__。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 5 、对于单一反应组分的平行反应A P(主) S(副)，其瞬间收率P ?随A C 增大而单调下降，则最适合的反应器为 ____B__。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器 C. 多釜串联全混流反应器 D. 全混流串接平推流反应器 6、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___。 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 7 、一级不可逆液相反应 A 2R ，3 0/30.2m kmol C A =， 出口转化率 7.0=A x ，每批操作时间 h t t 06.20=+，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天，R M =60，则反应器的体积V 为_C_3 m 。 A. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D. 23.4 8、在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ， s l mol C r A A ?=-/01.0，当l mol C A /10=时，求反应至 l mol C A /01.0=所需时间t=____B___秒。 A. 400 B. 460 C. 500 D. 560 9、一级连串反应A → P → S 在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P 浓度最大时的最优空时 = opt τ_____D__。 A. 1 212) /ln(K K K K - B. 1 221)/ln(K K K K - C. 2 112)/ln(K K K K D. 2 11K K 10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间0t 不包括下列哪一项____B___。 1.化学反应工程是一门研究______________的科学。 2.化学反应速率式为β α B A C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的速率常数 P K ，则C K =_______P K 。 3. 平行反应 A P(主) S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与_______无关，仅是_______的函数。 4.对于反应级数n ＞0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。 5.对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______一致。 6.若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为_______。 7.流体的混合程度常用_______、_______来描述。 8.催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_______失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_______失活。 9.对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约_______时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素。 10.绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用_______模型来计算。 11.对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度opt T 和平衡温度eq T ，二者的关系为______________。 12.描述流化床的气泡两相模型，以0U 的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化 速度mf U 通过，而其余部分_______则全部以气泡的形式通过。 13.描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为_______相为平推流，而对_______相则有种种不同的流型。 14.多相反应过程是指同时存在_______相态的反应系统所进行的反应过程。 II.1.一级连串反应A → P → S 在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P 浓度最大时的最优 空时 = opt τ_______。 A. 1212)/ln(K K K K - B. 1221) /ln(K K K K - C. 2 112)/ln(K K K K D. 211K K 2.全混流反应器的容积效率η小于1.0时，且随着A χ的增大而减小，此时该反应的反应级数n_______。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 3.当反应级数n_______时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。 A. =0 B. =1 C. ＞1 D. ＜1 4.轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与_______无关。 A. 示踪剂的种类 B. 示踪剂的输入方式 C. 管内的流动状态 D. 检测位置 5.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_______装置。A. 填料塔 B. 喷洒塔 C. 鼓泡塔 D. 搅拌釜 6.催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为d m i d C k dt d ψψ =- ，当平行失活对反应物有强内扩散阻力时，d 为_______。 《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。 8、多釜串联反应器的图解法计算原理。 第七章化学反应过程的优化 1、简单反应过程平推流反应器与全混流反应器的比较及反应器形式的选择。 2、多釜串连反应器串连段数的选择分析。 3、自催化反应反应器的选型分析。 4、可逆放热反应速率随温度的变化规律，平衡温度和最优温度的概念。 5、平行反应选择率的温度效应及浓度效应分析，反应器的选型，操作方式的确定。 6、串连反应影响选择率和收率的因素分析，反应器的选型及操作方式的确定。 7、平推流与全混釜的组合方式及其计算。 第八章气固相催化反应过程的传递现象 1、气固相催化反应的全过程及特点。 2、等温条件下催化剂颗粒的外部效率因子的定义。 3、外扩散、内扩散对平行反应、连串反应选择性的影响分析。 4、气体流速对外扩散的影响分析。 5、等温条件下催化剂颗粒的内部效率因子的定义。 1.化学反应过程按操作方法分为_______、______、_______操作。（分批式操作、连续式操 作、半间歇式） 2.反应器的型式主要为（釜）式、（管）式、（塔）式、（固定）床和（流化）床。 3.理想流动模型是指（平推流）模型和（全混流）模型。 5.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。 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S p与_______无关，仅是_______的函数。（浓度、温度）主-副大于0，是吸热反应！ 8.如果平行反应均为一级不可逆反应，若＞，提高选择性应____ _。(提高温度) 9.理想反应器是指_______、_______。[理想混合（完全混合）反应器、平推流（活塞流或挤出流）反应器] 8.全混流反应器的返混_______。（最大）平推流反应器的返混为_______。（零） 9.对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时为_______反应器，而当β→∞时则相当于_______反应器。 10.反应器物料的停留时间的分布曲线是通过物理示踪法来测定的，根据示踪剂的输入方式不同分为_______、_______、_______。（脉冲法、阶跃法、周期示踪法） 11.平推流管式反应器时，E（t）=_______。（∞） 12.平推流管式反应器时，E（t）=_______。（0） 13.平推流管式反应器时，F（t）=_______。（1） 14.平推流管式反应器＜时，F（t）=_______。（0） 15.平推流管式反应器其E（θ）曲线的方差_______。（0） 16.平推流管式反应器其E（t）曲线的方差_______。（0） 17.全混流反应器t=0时E（t）=_______。（） 18.全混流反应器其E（θ）曲线的方差_______。（1） 19.全混流反应器其E（t）曲线的方差_______。（） 20.工业催化剂所必备的三个主要条件是：_______、_______、_______。（活性好、选择性高、寿命长） 21.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠_______结合的，而化学吸附是靠_______结合的。（范德华力、化学键力） 22.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是_______分子层的，而化学吸附是_______分子层的。（多、单） 23.对于气—固相催化反应，要测定真实的反应速率，必须首先排除_______和_______的影响。（内扩散、外扩散） 24.催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_______失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_______失活。（物理、化学） 25.催化作用的本质是参与反应（历程），降低反应（活化能），提高反应（速度），因而 在工业化生产时能提高（生产能力）、降低（能量消耗）。 26催化剂“三性”是指（活性）、（选择性）和（寿命）。 27.催化作用与热力学无关，因此催化剂不能催化（在热力学上不可能发生的反应）；催化剂不能改变（化学平衡）。 28.催化剂失活的主要原因有（化学失活）、（物理失活）和（结构变化）。 29.凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作_______。（固定床反应 二、填空题（每题5分，共30分） 1．一不可逆反应，当反应温度从25℃升高到35℃时，反应速率增加一倍，则该反应的活化能为 52894 J ／mol 。 解：mol J E E T T R E k k /528942ln )308 12981(314.82ln )11(ln 2 112=∴=-==-=， 2．一气固催化反应R B A →+，若本征反应速率方程为： 则该反应可能的反应机理为 σ R R σσR σB σA σB σ σB A σ σA S k +?+?→?+?+?+） 此步为速率控制步骤 ( 222 3．间歇釜反应器中进行如下反应： P A → (1) －r A1 ＝k 1C A a1 S A → (2) －r A2=k 2C A a2 在C A0和反应时间保持不变下，降低反应温度，釜液中C P /C S 增大，表明活化能E1与E2的相对大小为 E1 《化学反应工程》期末考试试题及答案 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 一、单项选择题： （每题2分，共20分） 1．反应器中等温进行着A →P(1)和A →R(2)两个反应，当降低A 的浓度后，发现反应生成P 的量显著降低，而R 的生成量略降低，表明(A ) A ．反应(1)对A 的反应级数大于反应(2) B ．反应(1) 对A 的反应级数小于反应 (2) C ．反应(1)的活化能小于反应(2) D ．反应(1)的反应速率常数大于反应(2) 2.四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值2 θσ为( B ) A ． 1.0 B. 0.25 C ．0.50 D ．0 3．对一平行—连串反应R A Q P A ?→??→??→?) 3()2()1(，P 为目的产物，若活化能次序为：E 2 化学反应工程试卷 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8- 《化学反应工程》试卷2 一、填空题（每空1分，共20分） 1、化学反应工程是一门研究 化学反应的工程问题 的科学。 2、化学反应速率式为βαB A C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的 速率常数P K ，则C K =)()(βα+RT P K 。 3、平行反应A P(主) S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与 浓度 无 关，仅是 温度 的函数。 4、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。 5、对于恒容的平推流管式反应器 平均停留时间、反应时间、空时 一致。 6、若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为_微观流体_。 7、流体的混合程度常用 调匀度S 、 流体的混合态 来描述。 8、催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_物理 失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_化学_失活。 9、对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约 _时，分子与孔壁的碰 撞为扩散阻力的主要因素，这种扩散称为 努森扩散 。 10、绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流 动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用拟均相一维模型来计算。 11、对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度 opt T 和平衡温度eq T ，二者的关系为___1212ln E E E E R T T T T opt eq opt eq -=?-___________。 12、多相反应过程是指同时存在 两个或更多 相态的反应系统所进行的反应过 程。 13、 三传一反 是化学反应工程的基础。 14、描述流化床的气泡两相模型，以 0U 的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化速度mf U 通过，而其余部分mf U U -0则全部以气泡的形式通过。 化学反应工程试卷 I.填空题 1.(1)化学反应工程是一门研究______________的科学。 2.(1) 如果平行反应A P(主) S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，提高选择性P S 应 _______。 3.(1)aA + bB pP + sS 对于反应，则=P r _______)(A r -。 4.(1)全混流反应器的移热速率r Q =______________。 5.(1)全混流反应器的返混_______。 6.(1) 介于非凝集态与完全凝集态之间的混合态称为_______。 7.(1)在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数愈大轴向返混程度就_______。 8.(1)气-固相催化反应的内扩散模数=S φ_______，它是表征内扩散影响的重要参数。 9.(2)气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠_______结合的，而化学吸附是靠_______ 结合的。 10.(1)绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动 方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用_______模型来计算。 11.(2)目前描述固定床反应器的数学模型可分为_______和_______的两大类。 12.(3)在流化床中为了传热或控制气-固相间的接触，常在床内设置内部构件，以垂直管最 为常用，它同时具有_______，_______并甚至_______的作用。 13.(1)描述流化床的鼓泡床模型，它相当于 mf U U /0_______时，乳相中气体全部下流的情 况，工业上的实际操作大多属于这种情况。 14.(1)双膜模型把复杂的相间传质过程模拟成_____________________的叠加，相间传质总 阻力等于双膜传质阻力的加和。 II.单项选择 1.(2)全混流反应器中有_______个稳定的定常态操作点。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 2.(2)一级连串反应A S K 1 K 2 P 在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓 度= max ,P C _______。 A. 122 )(210K K K A K K C - B. 2 2/1120]1)/[(+K K C A C. 1 22 )(1 20K K K A K K C - D. 2 2/1210 ]1)/[(+K K C A 3.(2)轴向分散模型的物料衡算方程在_______式边界条件下有解析解。 专升本《化学反应工程》 一、（共80题,共160分） 1. 气相反应: 进料时无惰性气体，CO与H2以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子=( )。（2分） .标准答案：A 2. 一级连串反应: 在间歇式反应器中，则目的产物P的最大浓度CP,max=( )。（2分） A. B. C. D. .标准答案：A 3. 串联反应（目的）目的产物P与副产物S的选择性SP=( )。（2分） A. B. C.D. .标准答案：C 4. 全混流反应器的容积效率时，该反应的反应级数n( )。（2分） A.＜0 B.=0 C. D.＞0 .标准答案：B 5. 对于单一反应组分的平行反应: 其瞬间收率随增大而单调下降，则最适合的反应器为( )。（2分） A.平推流反应器 B.全混流反应器 C.多釜串联全混流反应器 D.全混流串接平推流反应器 .标准答案：B 6. 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( )。（2分） 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 .标准答案：A 7. 一级不可逆液相反应: ，出口转化率xA=，每批操作时间 装置的生产能力为50000 kg产物R/天，MR=60，则反应器的体积V为( )。（2分） .标准答案：C 8. 在间歇反应器中进行等温一级反应当时，求反应至 所需时间t=( )秒。（2分） .标准答案：B 9. 一级连串反应在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的最优空时=( )。（2分） A. B. C. D. .标准答案：D 10. 分批式操作的完全混合反应器非生产性时间t0不包括下列哪一项( )。（2分） 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 .标准答案：B 11. 全混流反应器的容积效率小于时，且随着xA的增大而减小，此时该反应的反应级数n( )。（2分） A.＜0 B.=0 C.D.＞0 .标准答案：D 12. 当反应级数n( )时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。（2分） A.=0 B.=1 C.＞1 D.＜1 .标准答案：D 13. 轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与( )无关。（2分） A.示踪剂的种类 B.示踪剂的输入方式 C.管内的流动状态 D.检测位置 .标准答案：C 14. 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( )装置。（2分） A.填料塔 B.喷洒塔 C.鼓泡塔 D.搅拌釜 .标准答案：C 15. 催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为，当平行失活对反应物有强内扩散阻力时，d为( )。（2分） A. B.=1 C. D. .标准答案：C 16. 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( )。（2分） A.粒子与流体间有温度差 B.粒子与流体间无温度差 C.床层径向有温度梯度 D.床层轴向有温度梯度 《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2.1010000 lg +- =T k ， 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 r 14. 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 《化学反应工程》试题 XXX 大学 化学反应工程 试题B （开）卷 （答案）2011—2012学年第一学期 一、单项选择题： （每题2分，共20分） 1．反应器中等温进行着A →P(1)和A →R(2)两个反应，当降低A 的浓度后，发现反应生成P 的量显著降低，而R 的生成量略降低，表明(A ) A ．反应(1)对A 的反应级数大于反应(2) B ．反应(1) 对A 的反应级数小于反应(2) C ．反应(1)的活化能小于反应(2) D ．反应(1)的反应速率常数大于反应(2) 2.四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值2θσ为( B ) A ． 1.0 B. 0.25 C ．0.50 D ．0 3．对一平行—连串反应R A Q P A ?→??→??→?) 3() 2()1(，P 为目的产物，若活化能次序为：E 2 XXX 大学 化学反应工程 试题B （开）卷 （答案）2011—2012学年第一学期 一、单项选择题： （每题2分，共20分） 1．反应器中等温进行着A→P(1)和A→R(2)两个反应，当降低A 的浓度后，发现反应生成P 的量显著降低，而R 的生成量略降低，表明( ) A ．反应(1)对A 的反应级数大于反应(2) B ．反应(1) 对A 的反应级数小于反应(2) C ．反应(1)的活化能小于反应(2) D ．反应(1)的反应速率常数大于反应(2) 2.四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值2θσ为( ) A ． 1.0 B. 0.25 C ．0.50 D ．0 3．对一平行—连串反应R A Q P A ?→??→??→?) 3() 2()1(，P 为目的产物，若活化能次序为：E 2化学反应工程试题集及复习题
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