化学反应工程作业答案
3-2 在等温间歇反应器中进行皂化反应325325CH COOC H NaOH CH CHCOONa C H OH +→+ 该反应对乙酸乙酯和氢氧化钠均为一致，反应开始时乙酸乙酯和氢氧化钠的浓度均为0.02mol/L ，反应速率常数为5.6L/（min ·mol ），要求最终转化率为0.95，试求当反应器体积为31m 、32m 时，所需的反应时间是多少？ 解： A B C D +=+
A A B
r k C C =?? 设A 的转化率为A x ，B 的转化率为B x 000A A A A A A n n n x n n --?=
= 000
B B B
B B B n n n x n n --?== ∵ 00A B n n = ， A B n n ?=? ， ∴ A B
C C =
t=0
Af
x A
A a
dx C r ?
=020
Af
x A
A A dx C k C ??
=01(1)A Af kC x --0
1A k C =169.6 min t 与反应体积无关。
∴31m 、所需反应时间均为169.6min
3-3 在平推流反应器中进行等温一级反应，出口转化率为0.9，现将该反应移到一个等体积的全混流反应器中进行，且操作条件不变，问出口转化率是多少？ 解：对于平推流反应器： 1ln
1Af k x τ=- 0
B
v v τ= 对于全混流反应器： ''
1Af Af
x k x τ=
- 0
R
v v τ=
∴ 1ln
1Af x -='
1Af Af
x x -=2.3 ∴ '
Af x =0.697
3-6 已知某均相反应，反应速率2
,17.4A A r kC k ml ==/（mol ﹒min ），物料密度恒定为0.75g/ml ，
加料流量为7.14L/min ，0A C =7.14mol/L ，反应在等温下进行，试计算下列方案的转化率各为多少？
(1) 串联两个体积0.253m 的全混流反应器。
（2）一个0.253m 的全混流反应器，后接一个0.253m 的平推流反应器。 （3）一个0.253m 的平推流反应器，后接一个0.253m 的全混流反应器。 （4）两个0.253m 的平推流反应器串联。 解：
（1） 0R v v τ==
3
0.251027.14
?=35mm ， 设转化率为12,f f x x 12011
(1)f A f x k C x τ=-?121(1)f f x x -=4.35 ?1f x =0.622
∴ 101(1)A A f C C x =-=7.14×（1-0.622）=2.7mol/L 2222
1221
(1)(1)f f A f f x x k C x x τ=
?--=1.64
∴ 20.467f x = 12(1)Af A f C C x =-=1.44 ∴ 0(1)0.80Af A Af Af C C x x =-?= （2） 00.251000
7.14
R V V τ?=
==35min 12011
(1)f A f x k C x τ=-?121(1)f f x x -=4.35 ?1f x =0.622 ∴ 101(1)A A f C C x =-=7.14×（1-0.622）=2.7mol/L
221221
1.64(1)(1)f f A f f x x k C x x τ=?=--
∴
20.62
f x =
12(1)Af A f C C x =-=2.7×（1-0.62）=1.026
∵
0(1)A f A A f
C C x =- ∴ 0.856Af x = （3） 00.251000
7.14
R v v τ?=
==35min 1011
(1)
f A f x k C x τ=?-1f x =0.813
∴ 101(1)A A f C C x =-=7.14×(1-0.813)=1.34
22121
(1)f A f x k C x τ=-?222(1)f f x x -=0.816
∴ 2f x =0.347
∴ 12(1)Af A f C C x =-=1.34×（1-0.347）=0.875
∵
0(1)A f A A f
C C x =- ∴ 0.877Af x = （4） 35min τ=
1011
(1)
f A f x k C x τ=?-1f x =0.813
101(1)A A f C C x =-=1.34
2121
(1)
f A f x k C x τ=?-2f x 0.449
∴ 12(1)Af A f c C x =-=1.34×（1-0.449）=0.738
∵ 0(1)A f A A f
C C x =- 0.897Af x =
3-7 液相自催化反应A →P,反应速率23
,10/()A A p r kc c k m kmol s -==?，进料体积流量
300.002/,
V m s =进料浓度3002/,0.01A p c kmol m c ==。问当A x =0.98时，下列各种情况下的反应器体积。
(1) 单个平推流反应器； （2）单个全混流反应器；
（3）两个等体积全混流反应器串联。 解：
（1） Af c =2×（1-0.98）=0.04
00 2.01A A p p p A c c c c c c -=-?=-
0.04
000
2
1
(2.01)(2.01)
Af
Af
x x A
A A
A A A
A A A A dx dx dc c c r kc c k
c c τ-===
--?
?
?
！！！！
=
[]2
0.041ln ln(2.01)2.01A A c c k
--=457.47 （s ） 30.815R V m =
（2） 003
2
0.00220.98 4.97()()100.04(2.010.04)
A Af R A f
V c x V m r -??=
=
=??- （3）
0120012211()()
(2.01)(2.01)A A A A R A A A A V c c V c c V kc c kc c --==-- 即 11122
11111
0.04221
0.0788 2.012A A A A A A A A c c c c c c c c ---=≈=-- ∴10.3014A c =
3-11 对平行反应A →L 1L r =;A →M 2M A r c =;A →N 2
N A r c =。其中L 为目的产物，在等温
操作中证明：
（1） 采用全混流反应器则 max 0L A c c =； （2） 采用平推流反应器则 max 00/(1)L A A c c c =+ 解：
（1） 对L 物料衡算：00()()Lf R
Lf L f R A f
c V V c r V V r =??
= 对A 物料衡算：000
00()()A Af
R A Af A f R A f
c c V V c V c r V V r -?=+??=
∴ ()
002
()1
()()()
1L f
Lf
A Af A Af A f
Af r c c c c c r c =-?=-?+
当
0Lf Af
dc dc =时，Lf c 最大。
此时021Af A c c =+，不取。 又 00Af A c c ≤≤
∴当Lf c =0 L c 最大， 此时max 0L A c c =
（2） 对L 物料衡算： 000()L L L L R L L R v C v C dC r V v dC r V =+-??= 对A 物料衡算： 000()A A A A R A A A v C V c dc r v v dc r V =++?=- ∴ L
L A A
r dc dc r =-
? 00
2
00111
(1)11Af
Af
L
A A c c c L L L A A A A Af A c c r c dc dc dc r c c c ==-=-=-+++??? ∴当Lf c =0 L c 最大， 此时max 00/(1)L A A c c c =+
3－12 在平推流反应器中进行基元反应
L 为目的产物，已知213k k k =+ ，求L 的最大收率及最优接触时间。 解：20k t
A A c c e
-=
212102k t L
A L A L dc k c k c k c e k c dt
-=-=- 由常微分方程的通解，可解得：22210()k t k t k t L
A c e k c e e dt c --=?+?
4－1 有一理想搅拌釜式搅拌器，已知反应器体积为100L ，流量为10L/min ，试估计离开反应器的物料中，停留时间分别为0～1min ，2～10min 和大于3min 的物料所占的分率。 解：100
10min 10
m t =
= 1/()1m t F t e -=-
0～1min ： 1/10
(1)
10.0952
F e -=-= 2～10min ：10/102/101/51(10)(2)(1)(1)0.4509F F e e e e -----=---=-= 30≥min 的 30/1031(30)1(1)0.0498F e e ---=--==
4－3解：题目改为：k ＝37.510-? （原题数值太大，计算结果失去合理性，疑为印刷之误）
0()1440.11920.524010.02888.0336 4.0
0.10.510.08.0 4.0
()
6158.4
272.5()22.6
m tC t t C t s ∞
∞
?+?+?+?+?=
=
++++=
=∑∑
()()00
()
11()
kt
kt A e
C t x e t E t dt C t ∞
-∞
-∞=-=-
∑?∑
3
3
3
33
7.510
144
7.510
1927.510
240
7.5102887.510336
0.10.510.08.0 4.0
122.6
0.33960.10.23690.50.165310.00.11538.00.0805 4.0122.6
0.865
e e e e e ------??-??-??-??-???+?+?+?+?=-
?+?+?+?+?=-
= PFR:37.510272.5
110.870m
kt A
x
e
e
---??=-=-=
CSTR: 3
11
110.671117.510272.5
A m x kt -=-
=-=++??
4-4 用脉冲示踪法测得实验反应器的停留时间分布关系如下表所示，今有一液相反应
A+B →P ，已知0
0A B c c ，若此反应在具有相同停留时间的平推流反应器中进行，转化
率可达99%，试计算：
（1） 该反应器的平均停留时间及方差；
（2） 若实验反应器以多釜串联模型描述，可达到的转化率为多大？
解：（1） 0
0()5283
()7.98()662
()
t c t t tE t dt s c t ∞∞
∞
?=?=
==∑?
∑
2
2222
22
00
()
81932
()()()7.9860()662
()
t t c t t E t dt t t s c t σ∞
∞
∞
=-=
-=
-=∑?∑ 2
2
20.9422
t m
t
θσσ=
= (2) 2
1
1.096m θ
σ=
=
平推流 1k A x e
τ
-=- 即
7.980.991k e -=-
可求得：10.577k s -= 多釜串联：
1.096
111
1()110.8367.9811(/)10.577()1.096m
m B m x k k t m τ??????=-=-=-=????++????
+???
可达到转化率为83.6%
4-6 用脉冲注入法，在反应器入口液体中加入KMnO 4 示踪物，从加入示踪物开始，测得出口物料中示踪物浓度如下表
设示踪物加入对流型无影响，试确定液体在反应器中的平均停留时间及De/uL 值 解：
()
1022.5
()20.25()50.5
()
t c t t tE t dt s c t ∞
∞
∞
?==
=
=∑?∑
22222220
()
23962.5
()()()20.2564.44()50.5
()
t t c t t E t dt t t s c t σ∞∞
∞
?=?-=
-=
-=∑?∑
∴ 2
2
22
64.44
0.15720.25
t m
t θσσ==
= 222De Pe uL θσ=
=? ∴ 0.0785De uL
=
4－7解： （1）11
110.667110.02100
A m x kt =-
=-=++? （2）先计算转化率达0.3所需的反应时间。 根据 1ln
1Af kt x =- 可知：
1111
ln ln 17.810.0210.3
Af t k x ===--（min ） 再计算停留时间小于17.8min 的粒子所占分率。
17.8/100(17.8)10.163F e -=-=
16.3% 即为不合格产品所占分率。 （3）2/2()
11m
t t m t F t e
t -??
=-+????
代入数据：217.8/100
217.8(17.8)110.050100F e
-????=-+=???
? 即不合格产品所占分率为5%
4－9解：题目改：k ＝0.25s －1
00()112538410586674839 2.210 1.5120.6
1234567891012
()
245
3.657()67
m tC t t C t s ∞
∞
?+?+?+?+?+?+?+?+?+?+?=
=
++++++++++=
=∑∑
2
2200
222222222222
22()
()
112538410586674839 2.210 1.5120.6
3.6571234567891012
1471.6 3.6578.591()
67t m t C t t C t s σ∞
∞=
-=
?+?+?+?+?+?+?+?+?+?+?=-++++++++++=-=∑∑ 2
2
22
8.591
0.64243.657
t m
t θσσ=
=
= 扩散模型计算：
222() 3.1130.6424
e uL Pe D θσ=
===
， 1.475β=== ()()()220
410.49
(1)11122A
A A C x Pe Pe C exp exp β
ββββ=-==????+-----+????
????
10.490.51A x =-=
多级模型计算
22
1
1
1
1.5570.6424
m m
θθσσ=
=
=
=
1.557
1111110.51311(/)10.25(3.657/1.557)m
m
Am
m x k k t m τ??????
=-=-=-= ? ? ?
+++???????
PFR:
0.253.657110.599m kt A x e e --?=-=-=
CSTR: 11110.478110.25 3.657
A m x kt =-
=-=++? 全混流计算结果转化率偏大，全混流偏小，扩散与多级模型接近。
由2
0.6424θσ=，反应器既偏离PFR ，又偏离CSTR ，与计算结果相符。
5－1解：
（1）（A ）=（B ）=0 （都是平衡点，速率为零）
（2）F ＞E ＞D （反应早期的最佳速率，大于反应晚期的最佳速率）
（3）E （题目改为 G M E N 各点中，哪一点的速率最大）（E 是最佳温度点，在相同的转化率下，其反应速率最快）
（4）H （根据动力学方程可知，在温度一定时，转化率越低，正反应比逆反应越有“优势”，净速率越快）
（5）M （在相同转化率下，M 更接近最佳温度，故速率更快） （6）无法判断（都在最佳温度附近，速率均低于E 点，但无法比较）
5－2解：A
B
（1）设体积不变，则：
1
21Ae Ae x k K k x ==-，可求出：13
Ae x = 显然不可能达到0.9 （2）最佳温度曲线；尽可能高温
5－3解：A
P
121Ae Ae x k K k x ==- 代入数值，得：0.2
0.51Ae Ae x x =- 故：27
Ae x = 若欲使转化率达0.9，必须 0.9
910.1
Ae Ae x K x ===- 必须降低温度才有可能。
??=-- ???2r 121Δ11ln K H K R T T 即：9-1309650.48.314273.15+210??=-- ???211
ln T T=441K ＝168℃
化学反应工程试题集及复习题
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
化学反应工程作业
49. 现有一有效容积为0.75m 3 的搅拌釜反应器，其内设置有换热面积为5.0m 2 的冷却盘管。欲利用改反应器来进行A →R 的一 级不可逆的液相反应，其速率常数)(9.5525exp 100788.11 9-??????-?=h T k ， 反应热molA J H r /20921)(=?-，原料液中A 的浓度l mol C A /2.00=，但 不含反应产物R 。此原料液的密度ρ=1050g/l ；定压比热929 .2=P C （J/g ·℃）。要求原料液的进料流率为h m v /33 =，反应器 出口的反应液中l mol C A /04.0=。总传热系数U=209.2（KJ/m 2 ·h ·℃）。所用的冷却介质的温度为25℃。试求满足上述反应要求所需的反应温度以及料液的起始温度T 0。 解： 50. (CH 3CO)2 (A) + H 2O(B)2CH 3COOH(C) 乙酸酐发生水解，反应温度25℃，k=0.1556 min -1 ，采用三个等体积的串联全混流釜进行 反应，每个釜体积为1800 cm 3 ，求使乙酸酐 的总转化率为60%时，进料速度0v 。 解： 51. 串联全混流反应器进行一级不可逆 反应，假定各釜容积、温度相同， ,9.0,10),(92.0301===-A x h m h k γ试计算N 为1，
2，3的反应有效容积，如不考虑非生产性操作时间的条件下分批式反应器的有效容积。 解： 52.应用两个按最优容积比串联的全混流釜进行不可逆的一级液相反应，假定各釜的容积和操作温度都相同，已知此时的速率常数k=0.92h -1 ，原料液的进料速度0v =10m 3 /h ，要求最终转化率 =A x 0.9，试求 V 1、V 2和总容积V 。 解：对于一级不可逆反应应有 210101 11) 1(1)1(1)1( A A A A A A A x kC x kC x x r -=??????-?? =?-? 代入 ???? ????----= ?-?+-i A i A i A i A i A i A r r x x x r ,1,1 ,,,,111)1 ( 得 ? ?????----=-)1(1 )1(11 )1(110200 12 10A A A A A A A A x kC x kC x x x kC 整理得 02212 1=+-A A A x x x ∵9.02=A x ， ∴6838.01=A x ∴ ) (35.2)6838.01(92.06838 .0)1(111h x k x A A =-=-= τ )(5.233101m v V ==τ ) (35.2)9.01(92.06838 .09.0)1(2122h x k x x A A A =--=--= τ )(5.233202m v V ==τ 总容积)(473 21m V V V =+= 53. 用两串联全混流反应器进行一个二级不可逆等温反应，已知
《化学反应工程》期末考试试题及答案..
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
(完整版)化学反应工程习题
化学反应工程习题 第一部分：均相反应器基本理论 1、试分别写出N 2+3H 2=2NH 3中用N 2、H 2、NH 3的浓度对时间的变化率来表示的该反应的速率；并写出这三种反应速率表达式之间的关系。 2、已知某化学计量式为 S R B A 2 121+=+的反应，其反应速率表达式为B A A C C r 5 .02=，试求反应速率B r =？；若反应的化学计量式写成S R B A +=+22，则此时反应速率A r =？为什么？ 3、某气相反应在400 o K 时的反应速率方程式为2 21061.3A A P d dP -?=- τ h kPa /，问反应速率常数的单位是什么？若将反应速率方程改写为2 1A A A kC d dn V r =?-=τ h l mol ./，该反应速率常数k 的数值、单位如何？ 4、在973 o K 和294.3×103Pa 恒压下发生下列反应：C 4H 10→2C 2H 4+H 2 。反应开始时，系统中含丁烷为116kg ，当反应完成50%时，丁烷分压以235.4×103Pa /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）H 2的摩尔数；（3）丁烷的摩尔分率。 5、某溶液反应：A+B →C ，开始时A 与B 摩尔数相等，没有C ，1小时后A 的转化率为75%，当在下列三种情况下，2小时后反应物A 尚有百分之几未反应掉？ （1）对A 为一级、B 为零级反应； （2）对A 、B 皆为一级反应； （3）对A 、B 皆为零级反应。 6、在一间歇反应器中进行下列液相反应： A + B = R A + R = S 已知原料组成为C A0 = 2 kmol/m 3，C B0 = 4 kmol/m 3，C R0 = C S0 = 0。反应混合物体积的变化忽略不计。反应一段时间后测得C A = 0 .3 kmol/m 3，C R = 1.5 kmol/m 3。计算这时B 和S 的浓度，并确定A 的转化率、生成R 的选择性和收率。 7、一级可逆反应A = R 在等温下进行。已知C A0 = 500mol/m 3，C R0 = 0。若该反应在一间歇反应器中进行，且在反应温度下667.0=Ae x 。经480 s 后测得333.0=A x 。（1）试确定此反应的动力学方程；（2）计算A x 分别达到0.6和0.65所需的反应时间；（3）比较计算结果，你有什么体会？
化学反应工程期末考试试题及答案(整理)
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 作业名称：2015年春季网上作业2 出卷人：SA 作业总分：100 通过分数：60 起止时间： 学员成绩：95 标准题总分：100 标准题得分：95 详细信息： 题号:1 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容: 图形: A、 B、 C、 D、 标准答案:B 学员答案:D 本题得分:0 题号:2 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容: 对简单不可逆二级反应，根据要求的处理量、初浓度和转化率，所需的（）反应器体积最小。 A、间歇釜 B、平推流 C、全混流 D、循环反应器（β=1） 标准答案:B 学员答案:B 本题得分:5 题号:3 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容: 在CSTR中，停留时间小于平均停留时间的流体粒子占全部粒子的百分比为（）%。 A、36.8% B、 32.6% C、 67.4% D、 63.2% 标准答案:D 学员答案:D 本题得分:5 题号:4 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容: 可逆放热反应最优温度序列的实施，可采用多段绝热，（）的方法。 A、段间蒸发 B、段间加热 C、段间出料 D、段间冷激 标准答案:D 学员答案:D 本题得分:5 题号:5 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容: CSTR中进行放热反应，其热平衡条件是（）。 A、Qg=0 B、 Qg<> C、 Qg>Qr D、 Qg=Qr 标准答案:D 学员答案:D 本题得分:5 题号:6 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容: 若一气固相催化反应过程，本征级数为n级。当内扩散影响严重时，则其表观反应级数表现为（）。 A、n/2级 B、 n级 C、 (n+1)/2级 D、(n+1)级 标准答案:C 学员答案:C 本题得分:5 题号:7 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容: 下列不存在返混的反应器是（ )。 A、间歇釜 B、流化床 C、全混釜 D、循环反应器 标准答案:A 学员答案:A 本题得分:5 题号:8 题型:单选题（请在以下几个选项中选择唯一正确答案）本题分数:5 内容: 图形: A、 《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 视窗 × 第一阶段在线作业 单选题 (共40道题) 展开 收起 1.（ 2.5分） ?A、. ?B、. ?C、. ?D、. 我的答案：C 此题得分：2.5分 2.（2.5分）对于反应级数n＞0的不可逆气相等温反应，为降低反应器体积， 应选用_______。 ?A、平推流反应器 ?B、全混流反应器 ?C、平推流串接全混流反应器 ?D、全混流串接平推流反应器 我的答案：A 此题得分：2.5分 3.（2.5分）对反应级数大于零的单一反应，对同一转化率，其反应级数越小， 全混流反应器与平推流反应器的体积比_______。 ?A、不变 ?B、越大 ?C、越小 ?D、不一定 我的答案：C 此题得分：2.5分 4.（2.5分）下面哪种反应器组合形式可以最大程度降低反应器体积_______。 ?A、平推流反应器串联 ?B、全混流反应器串联 ?C、平推流反应器并联 ?D、全混流反应器并联 我的答案：B 此题得分：2.5分 5.（2.5分） ?A、. ?B、. ?C、. ?D、. 我的答案：A 此题得分：2.5分 6.（2.5分） ?A、. ?B、. ?C、. ?D、. 我的答案：B 此题得分：2.5分 7.（2.5分）下列反应其中，_______的返混程度最小。 ?A、平推流反应器 ?B、全混流反应器 ?C、间歇反应器 ?D、流化床反应器 我的答案：A 此题得分：2.5分 8.（2.5分） ?A、. ?B、. ?C、. ?D、. 我的答案：A 此题得分：2.5分 ?A、. ?B、. ?C、. ?D、. 我的答案：C 此题得分：2.5分 10.（2.5分）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__ _____。 ?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 我的答案：B 此题得分：2.5分 11.（2.5分）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 我的答案：C 此题得分：2.5分 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___。 第一章（摩尔衡算）作业答案： P1-11A 在一个连续流动的反应器中反应： A B 等温进行，计算当进料的摩尔流率为5mol/h, 假设反应速率-r A 为： （a ） -r A =k ， k=0.05mol/h.L 时 （b ） -r A =kC A ， k=0.0001s -1 时 （c ） -r A =kC A 2， k=3 L/mol.h 时 消耗99%的组分A （即C A =0.01C A0）时，对CSTR 和PFR 反应器需要的反应器体积。 进料的体积流量为10L/h 。[注意：F A =C A v 。当体积流量恒定时，v=v 0, 因此，F A =C A v 0。故C A0=F A0/v 0=（5 mol/h ）/(10L/h)=0.5mol/L 。] 解： （a ）在CSTR 中，组分A 的摩尔平衡方程为：Ao A A F F V r -= - 00.0110/0.5/0.990.99990.05/.--?= ===?=Ao A Ao A Ao C v C v C v C v vC L h mol L V L k k k mol h L 对PFR ，组分Ａ的摩尔平衡方程为：A A dF r dV = 摩尔流率与体积流率之间的关系：A A F C v = 由于体积流率v 恒定，故有： A A A dF dC v dC v dV dV dV == 对零级不可逆反应，反应速率可写为：A r k -= 将r A 代入方程得到：A A dC v r k dV ==- 整理得：A v dC dV k -= 反应器入口的条件：当V=0 时 C A =C A0 对上式子积分：0 A A C V A C v dC dV k -=?? 给出方程：0()A A v V C C k = - 将C A0、C A 、v 和k 的数值代入方程，得： 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_______。 西工大2020年4月《化学反应工程》作业机考参考答案 试卷总分:100 得分:92 要答案：wangjiaofudao 一、单选题 (共 20 道试题,共 40 分) 1.塔式反应器，一般高径比在（）之间。 A.1—3 B.3—10 C.1—30 D.3—30 正确答案:D 2.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达个参数间的关系，简称（）。 A.数学函数 B.数学模型 C.数学变量 D.数学参数 正确答案:B 3.固定床催化反应器中，催化剂颗粒、外各步传递过程的重要性顺序为：按传热重要性递增依次为（）。 A.层、粒、流体与粒子间 B.粒、流体与粒子间、层 C.层、流体与粒子间、粒 D.流体与粒子间、粒、层 正确答案:B 4.当床层厚度（）颗粒直径时，轴向热质扩散（轴向返混）对出口转化率所造成的影响可以忽略不计。 A.大于50倍 B.小于50倍 C.大于10倍 D.小于10倍 正确答案:A 5.若现有反应速率与浓度关系为单调递增，现有全混釜、小全混釜和平推流三个反应器，其最优组合先后次序为（）。 A.小全混釜、全混釜、平推流 B.全混釜、平推流、小全混釜 C.全混釜、小全混釜、平推流 D.平推流、小全混釜、全混釜 正确答案: 6.气液相反应的基本理论是（）。 A.吸附理论 B.双膜理论 C.渗流理论 D.不平衡增长理论 正确答案: 7.槽式反应器，一般高径比为（）。 A.大于3 B.大于30 C.1—3 D.3—30 正确答案: 8.化学反应工程中的“三传一反”中，一反是指（）。 A.传质 B.传热 C.动量传递 D.反应动力学 正确答案: 9.半衰期为20小时的放射性流体以hr-1的流量通过两个串联的全混流反应器后，其放射性衰减了（）。 A.0.9327 B.0.9534 C.0.9955 D.0.9988 正确答案: 10.在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量恒算式的一般式为（）。 A.累积量＝输入量 B.累积量＝输出量 C.累积量＝输入量－输出量 D.累积量＝输入量+出量 正确答案: 《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。 化学反应工程纸质作业 第一章（摩尔衡算）作业： P1-11A 在一个连续流动的反应器中反应： A B 等温进行，计算当进料的摩尔流率为5mol/h, 假设反应速率-r A 为： （a ） -r A =k ， k=0.05mol/h.L 时 （b ） -r A =kC A ， k=0.0001s -1 时 （c ） -r A =kC A 2， k=3 L/mol.h 时 消耗99%的组分A （即C A =0.01C A0）时，对CSTR 和PFR 反应器需要的反应器体积。 进料的体积流量为10L/h 。[注意：F A =C A v 。当体积流量恒定时，v=v 0, 因此，F A =C A v 0。故C A0=F A0/v 0=（5 mol/h ）/(10L/h)=0.5mol/L 。] 第二章（转化率和反应器尺寸）作业： 在体积为2.5 m 3的理想BR 中进行液相反应：A B P +→，反应温度维持在75℃，实验测定反应速率方程为：A A B r k C C -=，32.7810/.-=?k l mol s ，004/==A B C C mol l ， 0684/min =A F mol 求：（1）反应器中A 的转化率达80%时所需的时间。 （2）上述反应在PFR 中进行，A 的转化率达80%时所需反应器体积。 （3）上述反应在CSTR 中进行，A 的转化率达80%时所需反应器体积。 （4）上述反应在两个串联的PFR 中进行，A 的转化率分别为50％和80%时所需反应器体积。 （5）上述反应在两个串联的CSTR 中进行，A 的转化率分别为50％和80%时所需反应器体积。 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 化学反应工程作业答案 3-2 在等温间歇反应器中进行皂化反应325325CH COOC H NaOH CH CHCOONa C H OH +→+ 该反应对乙酸乙酯和氢氧化钠均为一致，反应开始时乙酸乙酯和氢氧化钠的浓度均为0.02mol/L ，反应速率常数为5.6L/（min ·mol ），要求最终转化率为0.95，试求当反应器体积为31m 、32m 时，所需的反应时间是多少？ 解： A B C D +=+ A A B r k C C =?? 设A 的转化率为A x ，B 的转化率为B x 000A A A A A A n n n x n n --?= = 000 B B B B B B n n n x n n --?== ∵ 00A B n n = ， A B n n ?=? ， ∴ A B C C = t=0 Af x A A a dx C r ? =020 Af x A A A dx C k C ?? =01(1)A Af kC x --0 1A k C =169.6 min t 与反应体积无关。 ∴31m 、所需反应时间均为169.6min 3-3 在平推流反应器中进行等温一级反应，出口转化率为0.9，现将该反应移到一个等体积的全混流反应器中进行，且操作条件不变，问出口转化率是多少？ 解：对于平推流反应器： 1ln 1Af k x τ=- 0 B v v τ= 对于全混流反应器： '' 1Af Af x k x τ= - 0 R v v τ= ∴ 1ln 1Af x -=' 1Af Af x x -=2.3 ∴ ' Af x =0.697 3-6 已知某均相反应，反应速率2 ,17.4A A r kC k ml ==/（mol ﹒min ），物料密度恒定为0.75g/ml ， 加料流量为7.14L/min ，0A C =7.14mol/L ，反应在等温下进行，试计算下列方案的转化率各为多少？ (1) 串联两个体积0.253m 的全混流反应器。 （2）一个0.253m 的全混流反应器，后接一个0.253m 的平推流反应器。 （3）一个0.253m 的平推流反应器，后接一个0.253m 的全混流反应器。 （4）两个0.253m 的平推流反应器串联。 解： （1） 0R v v τ== 3 0.251027.14 ?=35mm ， 设转化率为12,f f x x 12011 (1)f A f x k C x τ=-?121(1)f f x x -=4.35 ?1f x =0.622 ∴ 101(1)A A f C C x =-=7.14×（1-0.622）=2.7mol/L 2222 1221 (1)(1)f f A f f x x k C x x τ= ?--=1.64 ∴ 20.467f x = 12(1)Af A f C C x =-=1.44 ∴ 0(1)0.80Af A Af Af C C x x =-?= （2） 00.251000 7.14 R V V τ?= ==35min 12011 (1)f A f x k C x τ=-?121(1)f f x x -=4.35 ?1f x =0.622 ∴ 101(1)A A f C C x =-=7.14×（1-0.622）=2.7mol/L 221221 1.64(1)(1)f f A f f x x k C x x τ=?=-- ∴ 20.62 f x = 12(1)Af A f C C x =-=2.7×（1-0.62）=1.026化学反应工程网上作业四套答案全
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