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化学反应工程试题及复习资料基础部分

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《化学反应工程》试题库

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

ln +-

=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 ,当反应器体积增大到n 倍时,反应物A 的出口浓度为

A A

x n x )1(11-+-,转化率为A

A x n nx )1(1-+。

16. 反应活化能E 越 大 ,反应速率对温度越敏感。

17. 对于特定的活化能,温度越低温度对反应速率的影响越 大 。

18. 某平行反应主副产物分别为P 和S ,选择性S P 的定义为 (n P -n P0)/ (n S -n S0) 。 19. 某反应目的产物和着眼组分分别为P 和A 其收率ΦP 的定义为 (n P -n P0)/ (n A0-n A ) 。 20. 均相自催化反应其反应速率的主要特征是随时间非单调变化,存在最大的反应速率 。 21. 根据反应机理推导反应动力学常采用的方法有 速率控制步骤 、 拟平衡态 。 22. 对于连续操作系统,定常态操作是指 温度及各组分浓度不随时间变化 。 23. 返混的定义: 不同停留时间流体微团间的混合 。

24. 平推流反应器的返混为 0 ;全混流反应器的返混为 ∞ 。 25. 空时的定义为 反应器有效体积与进口体积流量之比 。 26. 针对着眼组分A 的全混流反应器的设计方程为

A

A A r x F V

-=0。 27. 不考虑辅助时间,对反应级数大于0的反应,分批式完全混合反应器优于全混流反应器。 28. 反应级数>0时,多个全混流反应器串联的反应效果 优于全混流反应器。 29. 反应级数<0时,多个全混流反应器串联的反应效果 差于 全混流反应器。 30. 反应级数>0时,平推流反应器的反应效果 优于 全混流反应器。 31. 反应级数<0时,平推流反应器的反应效果差于 全混流反应器。

32. 对反应速率与浓度成正效应的反应分别采用全混流、平推流、多级串联全混流反应器其反应器体积的大小关系为 全混流>多级串联全混流>平推流 ;

33. 通常自催化反应较合理的反应器组合方式为 全混流 + 平推流 。 34. 相同转化率下,可逆放热反应的平衡温度 高于 最优温度。

35. 主反应级数大于副反应级数的平行反应,优先选择 平推流 反应器。 36. 主反应级数小于副反应级数的平行反应,优先选择 全混流 反应器。 37. 要提高串联反应中间产物P 收率,优先选择 平推流 反应器。 38. 主反应级活化能小于副反应活化能的平行反应,宜采用 低 温操作。 39. 主反应级活化能大于副反应活化能的平行反应,宜采用 高 温操作。

40. 停留时间分布密度函数的归一化性质的数学表达式?

=0

0.1)(dt t E 。

41. 定常态连续流动系统,F (0)= 0 ;F (∞)= 1 。

42. 定常态连续流动系统,F (t)与E (t)的关系?=

t

dt t E t F 0

)()(。

43. 平均停留时间t 是E (t)曲线的 分布中心 ;与E (t)的关系为?

=0)(dt t tE t 。

44. 方差2

t σ表示停留时间分布的 分散程度 ;其数学表达式为?

-=0

2

2)()(dt t E t t t

σ。

45. 采用无因次化停留时间后,E (θ)与E (t) 的关系为)()(t E t E =θ。 46. 采用无因次化停留时间后,F (θ)与F (t) 的关系为 F (θ)=F (t) 。

47. 无因次方差2θσ与方差2t σ的关系为2

22/t t σσθ=。

48. 平推流反应器的2θσ= 0 ;而全混流反应器的2

θσ= 1 。

49. 两种理想流动方式为 平推流 和 全混流 。 50. 非理想流动2

θσ的数值范围是 0~1 。 51. 循环操作平推流反应器循环比越 大 返混越大。

52. 循环操作平推流反应器当循环比β= 0 时为平推流;当β= ∞ 时为全混流。 53. 停留时间分布实验测定中,常用的示踪方法为 脉冲示踪 和 阶跃示踪 。 54. 脉冲示踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到 E (t) 曲线。 55. 阶跃示踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到 F (t) 曲线。 56. 采用脉冲示踪法测得的浓度C A (t)与E (t)的关系式为 E (t)= C A (t)/C 0 。 57. 采用阶跃示踪法测得的浓度C A (t)与F (t)的关系式为 F (t)= C A (t)/ C A0 。 58. N 个等体积全混釜串联的停留时间分布的无因次方差2

θσ= 1/N 。 59. 多级全混釜串联模型当釜数N= 1 为全混流,当N= ∞ 为平推流。 60. 全混流的E (t)=t

t

t e

-1;F (t)=t

t e --1。

61. 平推流的E (t)=0 当t t ≠、=∞当t t = ;F (t)= 0 当t t <、=1当t t ≥。 62. 轴向分散模型中,Pe 准数越 小 返混越大。

63. 轴向分散模型中Peclet 准数的物理意义是 代表了流动过程轴向返混程度的大小 。 64. 对于管式反应器,流速越 大 越接近平推流;管子越 长 越接近平推流。 65. 为使管式反应器接近平推流可采取的方法有 提高流速 和 增大长径比 。 66. 对于 平推流 反应器,宏观流体与微观流体具有相同的反应结果。 67. 工业催化剂所必备的三个主要条件:选择性高 、活性好 和 寿命长 。 68. 化学吸附的吸附选择性要 高于 物理吸附的吸附选择性。 69. 化学吸附的吸附热要 大于 物理吸附的吸附热。

70. 化学吸附常为 单 分子层吸附,而物理吸附常为 多 分子层吸附。 71. 操作温度越高物理吸附 越弱 ,化学吸附 越强 ;

72. 在气固相催化反应中动力学控制包括 表面吸附 、 表面反应 和 表面脱附 。 73. 气固相催化反应本征动力学指消除 内外扩散对反应速率的 影响测得的动力学。 74. 气固相催化反应的本征动力学与宏观动力学的主要区别是 前者无内外扩散的影响。 75. 在气固相催化反应中测定本征动力学可以通过提高气体流速 消除外扩散、通过 减小催化剂颗粒粒度 消除内扩散。

76. 固体颗粒中气体扩散方式主要有 分子扩散 和 努森扩散 。

77. 固体颗粒中当孔径 较大时 以分子扩散为主,而当孔径 较小时 以努森扩散为主。 78. 气固相催化串联反应,内扩散的存在会使中间产物的选择性 下降 。 79. 气固相催化平行反应,内扩散的存在会使高级数反应产物的选择性 下降 。 80. Thiele 模数的物理意义 反映了表面反应速率与内扩散速率之比 。

81. 催化剂的有效系数为催化剂粒子实际反应速率/催化剂内部浓度和温度与外表面上的相等时的反应速率。

82. 催化剂粒径越大,其Thiele 模数越 大 ,有效系数越 小 ;

83. 气固相非催化反应缩核模型中气相反应物A 的反应历程主要有三步,分别是 气膜扩散 、 灰层扩散 和 表面反应 。

84. 自热式反应是指 利用反应自身放出的热量预热反应进料 。 85. 固定床反应器的主要难点是 反应器的传热和控温问题 。

86. 多段绝热固定床的主要控温手段有 段间换热 、原料气冷激 和 惰性物料冷激 。 87. 固定床控制温度的主要目的是 使操作温度尽可能接近最优温度线 。 88. 固体颗粒常用的密度有堆密度、颗粒密度和真密度,三者的关系是 真密度>颗粒密度>堆密度。

89. 对于体积为V P 外表面积为a P 的颗粒其体积当量直径为3/6πP V 、面积当量直径为

π/P a 、比表面当量直径为P P V a /6。

90. 固定床最优分段的两个必要条件是 前一段出口反应速率与下一段进口相等 和 每一段的操作温度线跨越最优温度线。 二、计算分析题

1. 在恒容条件下,反应A+2B==R ,原料气组成为C A0=C B0=100kmol /m 3,计算当C B =20 kmol /m 3时,计算反应转化率x A 、x B 及各组分的浓度。 解:在恒容条件下:x B =( C B0- C B )/ C B0=0.8

由C A0- C A =( C B0- C B )/2得到:C A =60 kmol /m 3

x A =( C A0- C A )/ C A0=0.4

2. 在恒压条件下,反应A+2B==R ,原料气组成为C A0=C B0=100kmol /m 3,计算当C B = 20 kmol /m 3时,反应转化率x A 、x B 及各组分的浓度。 解:δB =(1-1-2)/2=-1;y B0=0.5

n =n 0(1+ y B0δB x B ) = n 0(1-0.5 x B ) 在恒压条件下:V =V 0 n /n 0= V 0(1-0.5x B )

C B =n B /V= n B0(1- x B )/[V 0(1-0.5x B )]= C B0(1- x B )/ (1-0.5x B ) x B =8/9

n A0- n A =( n B0- n B )/2

x A =( n A0- n A )/ n A0=( n B0- n B )/(2 n A0)= ( n B0- n B )/(2 n B0)=0.5 x B =4/9

3. 串联-平行反应A+B==R ,A+R==S ,原料中各组分的浓度为C A0=2.0mol /L ,C B0=

4.0 mol /L ,C R0=C S0=0,在间歇反应器中恒容操作一定时间后,得到C A =0.3mol /L ,C R =1.5 mol /L ,计算此时组分B 和S 的浓度。

解:在恒容条件下:ΔC A1= C B0-C B ;ΔC A2= C S ;C R = (C B0-C B )-C S ;C A0-C A =ΔC A1+ΔC A2

得到:C S =( C A0-C A - C R )/2=(2.0-0.3-1.5)/2=0.1 mol /L

C B = C B0- C R -C S =4.0-1.5-0.1=2.4 mol /L

4. 在间歇反应器中进行等温2级、1级、0级均相反应,分别求出转化率由0至0.9所需的时间与转化率由0.9至0.99所需时间之比。 解:在间歇反应器中: ?-=2

1

A A x x A A A r dx C

t 0级反应:)(1200

21

A A A x x A

A x x kC k

dx C

t A A -==?

,109.099.009.099.0~9.09.0~0=--=

t t 1级反应:210011ln 1)1(2

1

A A x x A A A A x x k x kC dx C

t A A --=-=?,1ln ln 99

.019.019

.010

199.0~9.09.0~0==----t t 2级反应:???? ?

?---=-=?

220220

11111)1(21

0A A A x x A A A x x kC x kC dx C

t A A A ,1.09

.011

99.0110

119.011

99.0~9.09

.0~0=--=----t t 5. 在等温恒容条件下进行下列气相反应:A →2R 其反应速率方程为

V

n k dt dn V r A A

A =-

=-1,试推导:

(1) 以A 组分转化率x A 表示的反应速率方程; (2) 以总压P 表示的速率方程。

假定原料组分为50%A 和50%惰性气体,气体为理想气体。 解:(1)

V

x n k dt dx V n A A A

A )1(0

0-= )1(A A

x k dt

dx -= (2)δA =(2-1)/1=1 y A0=0.5 n =n 0(1+ y A0δA x A ) = n 0(1+0.5 x A )

x A =2n /n 0-2=2P /P 0-2

)5.1(0P P k dt

dP

-= 6. 在间歇反应器中进行等温二级反应A==B ,反应速率:)/(01.02

s L mol C r A A ?=-当C A0分别为1、5、10mol/L 时,分别计算反应至C A =0.01mol/L 所需的时间。 解:在间歇反应器中可视为恒容反应可视为:2

01.0A

A C dt

dC =-

()

11100A A C C t -= 当C A0=1mol/L 时,t =9900s

当C A0=5mol/L 时,t =9950s 当C A0=10mol/L 时,t =9990s

7. 试画出反应速率常数k 与温度T

解:RT

E e

k k -=0

T

R E k k 1ln ln 0?-

= ln k 与1/T 作图为一直线

8. 某气相恒容反应在400K 时的速率式为:2

37.0A A p dt

dp =-

MPa/h ,(1)试问反应速率常数的单位是什么?(2)若速率式写成2

A A A kC Vdt

dn r =-=- kmol/(m 3·h),试问此反应的速率常数为多少? 解:(1)反应速率常数的单位:(h ·MPa)-1 (2)

633101

1010?=?=?A A A P RT C V n Vdt dn RT dt dP A A 310-= A A RTC P 310-= 2

31037.0A

A RTC Vdt

dn -?=- 2.1400314.81037.01037.033=???=?=--RT k m 3/( kmol ·h)

9. 等温下在间歇反应器中进行一级不可逆液相分解反应A==B+C ,在5min 内有50%的A 分解,要达到分解率为75%,问需多少反应时间?若反应为2级,则需多少反应时间? 解:一级反应:)1ln(1

11ln 1)1(0

00

A A x A A A A x k x k x kC dx C

t A --=-=-=? min 10)

5.01ln()

75.01ln(5

.075.0=--=t t

二级反应:A A A x A A A x x kC x kC dx C t A

A -?=-=?11

)1(00220

min 155

.05.0175.0175.05

.075.0=-?-=t t

10. 液相自催化反应A==B 的速率方程为B A A

A C kC dt

dC r =-

=-mol/(L ·h),在等温间歇釜中测定反应速率,C A0=0.95mol/L ,C B0=0.05mol/L ,经过1小时后可测得反应速率最大值,求该温度下的反应速率常数k 。 解:C B =C A0+C B0-C A =1-C A )1(A A A

A C kC dt

dC r -=-

=-

反应速率最大时:

0)21()(=-=-dt

dC

C k dt r d A A A ,得到C A =0.5 mol/L 对反应速率式积分得到??

?

?

??--=)1()1(ln 00A A A A C C C C kt ,代入数据得到k =2.944 L/(mol ·h)

11. 对于气相反应:A →3P 其反应速率方程为-r A =kC A ,试推导在恒容条件下以总压P 表示的反应速率方程。假定原料为50%A 和50%惰性组分,气体符合理想气体。 解: 在恒容条件下)1(00

A A A

A A x kC dt

dx C r -==- )1(A A

x k dt

dx -= δA =(3-1)/1=2 y A0=0.5 n =n 0(1+ y A0δA x A ) = n 0(1+ x A )

x A =n /n 0-1=P /P 0-1

)2(0P P k dt

dP

-= 12. 对于气相反应:A →3P 其反应速率方程为-r A =kC A ,在一平推流反应器中进行等温恒压反应。已知反应器体积为V ,原料体积流量为v 0,初始浓度为C A0。试推导:其反应器设计方程,并以A 组分转化率x A 表示成易积分的形式。假定原料为纯A ,气体符合理想气体。 解:δA =(3-1)/1=2 y A0=1

等温恒压:v =v 0(1+ y A0δA x A ) = v 0(1+2x A )

A

A

A A A A A A x x C x v x F v F C 211)21()1(000+-=+-==

A A A x A x A A

x A A

A dx x x kC kC dx r dx F V A

A

A

????

??-+==-=???12110

00

0 A x A A dx x x k

A

????? ?

?-+=

01211

τ

13. 在一全混流反应器中进行下列一级不可逆串联反应:

目的产物为P ,反应器体积为V ,体积流量为v 0,进料为纯A 组分,浓度为C A0。 (1)各组分的浓度表达式;

(2)导出产物P 的总收率、选择性表达式;

(3)导出产物P 浓度达到最大所需的空时,即最优空时。 解: 全混流反应器中对A 组分作物料衡算

)(0A A A r V F F -=- A A A C Vk C C v 100)(=- τ

10

1k C C A A +=

k 1

k 2

A

P

S

对P 组分作物料衡算:

P P P Vr F F =-0 )(210P A P C k C k V C v -= )

1)(1(1210121τττττk k C k k C k C A A

P ++=+=

)

1)(1()1)(1(1210

2212101100

0τττττττk k C k k k k C k k C C C C C C A A A A P A A S ++=

++-+-=--= P 的总收率:τ200011

k C C C n n n n A A P A A P P P +=-=--=

Φ

P 的总选择性:τ

2001

k C C n n n n S S P S S P P P ==--=

P 的浓度达到最大需满足:

0=τ

d dC P

得到最优空时:2

11k k =τ 14. 某一级气相反应A==2P ,反应速率常数k =0.5min -1,按下列条件进行间歇恒容反应,1min 后反应器内的总压为多少?反应条件:(1)1atm 纯A ;(2) 10atm 纯A ;(3)1atm A 和9atm 惰性气体。 解:一级反应:

)1(A A

x k dt

dx -= 393.0115.0=-=-=--e e x kt A δA =(2-1)/1=1 n =n 0(1+δA y A0x A )= n 0(1+ y A0x A ) P =P 0 (1+ y A0x A )

(1) 1atm 纯A :y A0=1 P =P 0 (1+ y A0x A )=1.393atm (2) 10atm 纯A :y A0=1 P =P 0 (1+ y A0x A )=13.93atm

(3) 1atm A 和9atm 惰性气体:y A0=0.1 P =P 0 (1+ y A0x A )=10.393atm

15. 某二级液相反应A+B==C ,已知在间歇全混釜反应器中达到x A =0.99需反应时间为10min ,问:(1)在平推流反应器中进行时,空时τ为多少?(2)在全混流反应器中进行时,空时τ为多少?(3)若在两个等体积串联全混流反应器中进行时,空时τ又为多少? 解:2

A

A kC dt dC =-

9.999

.0199.0101110=-?=???? ??-?=A A A x x t kC (1)在平推流反应器中:min 1099.0199

.09.91110

=-?=???? ?

?-?=

A A A x x kC τ (2)在全混流反应器中:min 1000)99.01(9.999.0)1(2

20=-?=-=

A A A x kC x τ

(3)两个等体积串联全混流反应器中: 第一个釜2101)1(5.0A A A x kC x -=

τ 第二个釜2

201

2)1(5.0A A A A x kC x x --=τ

由试差法计算得到:τ=51.5min

16. 自催化反应A+R →2R 其速率方程为:-r A =kC A C R

(1) 在等温条件下进行反应,已知C A0和C R0,要求最终转化率为x Af 。为使反应器体积

最小。试问:最合适的理想反应器组合方式;

(2) 此最小反应器总体积表达式;

(3) 在F A0/(-r A )~x A 图上表示各反应器的体积。

解:(1)最合适的理想反应器组合方式:全混釜反应器串联平推流反应器 (2)反应速率最大点是两个反应器的分界点。

C A +C R = C A0+C R0 C R = C A0+C R0-C A = C M -C A

)(A M A A C C kC r -=-

反应速率最大时,d (-r A )/dt =0 C A =0.5C M ①若C Af ≥0.5C M ,即0

02A R A Af C C C x -≤

,仅用一个全混釜即可

)

)(1()(00000R Af A Af Af

R

A Af A m C x C x k x v C kC C C v V +-=

-=

②若C Af <0.5C M ,即0

02A R A Af C C C x ->

全混釜体积:)()

(2)2(2)(002

000

02000R A R A M A M R A A A m C C C C k v C C kC v C kC C C v V -+=-=-=

平推流体积:?-=Af

M

C

C R A A

P C kC dC v V 5.00 )1(ln )(000000Af A Af A R R A P x C x C C C C k v V --+= V =V m +V P

17. 对于反应速率方程为n

A A kC r =-的液相反应,为达到一定的生产能力,试讨论当n >0、n =0和n <0时,如何选择型式(平推流或全混流)使反应器体积最小,并简单说明理由,并在

A A

A x r F ~0

-图上表示反应器的体积。 解:当n =0时,反应速率与反应物浓度无关,故与反应器型式无关。

当n >0时,反应速率与反应物浓度呈正效应,而平推流反应器的浓度水平明显高于全混流型式,故选择平推流反应器。

当n <0时,反应速率与反应物浓度呈负效应,而平推流反应器的浓度水平明显高于全混流型式,故选择全混流反应器。

18. 一级等温反应A==P ,活化能为83140J/mol ,在平推流反应器中进行反应,反应温度为420K ,反应器体积为V p ,如改为全混流反应器,其体积为V m ,为达到相同的转化率x A =0.6,(1

)若反应操作温度相同,则V m /V p 之值应为多少?(2)若V m /V p =1,则全混流反应器的操作温度应为多少? 解:(1)A A A A m

x x kC F V -?=

100 A

A A P x kC F V -=11

ln 00 94.211ln /1=--=A

A A P m x x x V V (2)V m /V p =1,同样得到:

94.211ln /1=--=A

A A P m x x x k k m

RT

E

e

k k m -=0 p

RT

E e

k k p -=0 94.2)

(11

=-m

T P T R E e

代入数据得到:T m =440K

19. 等温二级反应,依次经过体积相等的平推流反应器和全混流反应器,出口转化率为0.99,若将两个反应器改换次序,问出口转化率为多少? 解:等温二级反应得到,平推流Ain

Aout A x x kC ---=

11

110τ

全混流:2

0)1(Aout Ain

Aout A x x x kC --=

τ

将平推流反应器+全混流反应器时的条件代入,计算得到:kC A0τ=61.53 全混流反应器+平推流反应器:先计算全混流出口x A =0.884 全混流出口x A 就是平推流进口x A ,计算平推流出口x A =0.986

20. 等温一级反应,依次经过体积相等的平推流反应器和全混流反应器,出口转化率为0.99,若将两个反应器改换次序,问出口转化率为多少? 解:等温一级反应得到,平推流Aout

Ain

x x k --=11ln

τ

全混流:Aout

Ain

Aout x x x k --=

将平推流反应器+全混流反应器时的条件代入,计算得到:k τ=3.175 全混流反应器+平推流反应器:先计算全混流出口x A =0.760 全混流出口x A 就是平推流进口x A ,计算平推流出口x A =0.99

21. 液相二级不可逆反应A+B==C ,C A0=C B0,在平推流反应器进行试验,当τ=10min 时x A =0.99,问在相同温度下为达到相同转化率,采用(1)在全混流反应器中进行时,空时τ为多少?(2)若在两个等体积串联全混流反应器中进行时,空时τ又为多少?

22. 在恒温恒容下进行下式所示的自催化反应:A+R →2R ,其速率方程为R A A C kC r =-,初始浓度分别为0A C 和0R C ,试推导其在间歇釜中达到最大反应速率时的时间和A 组分的浓度,若采用连续操作,应采用何种理想反应器组合方式,可使反应器总体积最小,并用示意图进行表示。 23. 平行反应:

其中P 为目的产物,在等温操作中,证明:采用全混流反应器最大产物浓度C Pmax =C A0;采用平推流反应器最大产物浓度C Pmax = C A0/(1+ C A0)。

24. 等温一级不可逆串联反应A ?→?

1k R ?→?2

k S ,进料为纯A 浓度为C A0,连续操作空时为τ,试分别推导出反应器出口各组分的浓度:(1)平推流反应器;(2)全混流反应器。 25. 等温一级不可逆平行反应:

进料为纯A 浓度为C A0,连续操作空时为τ,试分别推导出反应器出口各组分的浓度:(1)平推流反应器;(2)全混流反应器。

26. 试分别在图上画出下列流动模型的停留时间分布函数F (t)和停留时间分布密度函数E (t)

A

P r P =1

S r S =2C A T r T =C A 2

A

P r P =k 1C A S r S =k 2C A

曲线:

举出与它有相同停留时间分布的另一种流动模型,这说明了什么问题。 27. 液相反应

从有利于产品分布的观点,(1)将下列操作方式按优→劣顺序排列,并说明理由。 (2)若反应活化能E 1>E 2,应如何选择操作温度?

28. 试采用脉冲示踪法推导全混流反应器的停留时间分布函数和分布密度函数。 29. 试采用阶跃示踪法推导全混流反应器的停留时间分布函数和分布密度函数。

30. 画出平推流反应器、全混流反应器、平推流和全混流反应器串联及全混流和平推流反应器串联的停留时间分布密度函数E (t)和分布函数F (t)

31. F (θ)和E (θ)分别为闭式流动反应器的无因次停留时间分布函数和停留时间分布密度函数。

(1)若反应器为平推流反应器,试求:

(a)F (1);(b)E (1);(c)F (0.8);(d)E (0.8);(e)E (1.2) (2)若反应器为全混流反应器,试求:

(a)F (1);(b)E (1);(c)F (0.8);(d)E (0.8);(e)E (1.2) (3)若反应器为一非理想反应器,试求:

(a)F (∞);(b)E (∞);(c)F (0);(d)E (0);(e)?∞

)()(θθd E ;(f)

?∞

)()(θθθd E

32. 丁烯在某催化剂上反应的到丁二烯的总反应为

C 4H 8(A)== C 4H 6(B)+ H 2(C)

假设反应按如下步骤进行:

A+σ?A σ A σ?B σ+C B σ?B+σ

假定符合均匀吸附模型,试分别推导动力学方程: (1) A 吸附控制; (2) B 脱附控制; (3) 表面反应控制。

A+B

S(副反应) r S =k 2C A 2.0C B 0.2

R(主反应) r R =k 1C A 0.6C B 1.2

33. 乙炔与氯化氢在HgCl 2-活性炭催化剂上合成氯乙烯的反应

C 2H 2 (A) + HCl (B)== C 2H 3Cl (C)

其动力学方程式可有如下几种形式:

(1)2

)1/()/(C C B B A A C B A p K p K p K K p p p k r +++-=

(2))1/(B B A A B A A p K p K p p kK r ++= (3))1/(C C B B B A B p K p K p p kK r ++= 试分别列出反应机理和控制步骤

34. 气固相催化反应:A+B==C ,其反应机理如下:

A+σ?A σ B+σ?B σ A σ+B ? C σ C σ?C+σ

假定符合Langmuir 均匀吸附模型,试分别推导动力学方程: (1) A 吸附控制; (2) C 脱附控制; (3) 表面反应控制。

35. 在气固相催化剂表面进行下列气相可逆反应:

A +

B ==R

其反应机理为: A +σ1=A σ1

B +σ2=B σ2

A σ1+

B σ2→R σ1+σ2 (速率控制步骤) R σ1=R +σ1 试用Langmuir 均匀吸附模型导出该反应的本征动力学方程。 36. 某气固相催化反应:A==R ,其动力学方程式为

)1/(R R A A A A A p K p K p kK r ++=-(以催化剂质量为基准)

试导出平推流式的等温积分反应器中转化率x A 与W /F A0的关系式

37. 试列出气固相催化反应通常所经历的步骤,并区分动力学控制和传递控制。

38. 试叙述气固相催化反应中Thiel 模数φs 和有效系数η的物理意义;对于本征动力学的测定应如何消除内外扩散的影响。

39. 某非催化气固相反应:A(g)+2B(s)==R(g)+S(s),假定固体反应物为球型颗粒,若过程为气膜扩散控制,试采用缩核模型推导其动力学方程(t 与x B 的关系)。提示:气膜扩散方程:

)(1AS AG G A R C C k dt dn S -=-

;n B =ρm V c =m c r ρπ33

4

40. 某非催化气固相反应:A(g)+2B(s)==R(g)+S(s),假定固体反应物为球型颗粒,若过程为非反应核表面反应控制,试采用缩核模型推导其动力学方程(t 与x B 的关系)。提示:表面反应:AS s A r C k dt

dn S c =-

1;n B =ρm V c =m c r ρπ334

41. 试列出气固相非催化反应中缩核模型的反应历程,并说明与缩粒模型的差别。 42. 试说明反应器设计中产生放大效应的原因;为提高放大的可靠性,应如何应用反应工程知识对系统进行研究。

43. 在全混流反应器中进行不可逆放热反应,其放热和移热线如下图所示:

试(1)指明稳定的定常态操作点,写出热稳定性的判据;(2)实际生产中如何进行开、停车操作,并在图中画出。

44. 采用中间冷却的三段绝热固定床进行气固相催化反应,标明图中各条线的名称,根据最优分段的要求画出整个过程的操作线。

45. 一级可逆反应A==B ,对不同控制步骤绘出反应物A 在催化剂颗粒内部与气膜中的浓度分布。其中:主体浓度为C Ag ;颗粒表面浓度为C As ;颗粒中心浓度为C Ai ;平衡浓度为C Ae 。

动力学控制

内扩散控制 外扩散控制

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

化学反应工程试题

化学反应工程试题 Company number:【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】

化学反应工程原理 一、选择题 1、气相反应CO + 3H 2CH 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 P 在间歇式反应器中,则目的产物P 的最大 浓度=max ,P C ___A____。 A. 122)(210K K K A K K C - B. 22/1120]1)/[(+K K C A C. 1 22)(120K K K A K K C - D. 22/1210 ]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. 00A P P n n n - C. 00 S S P P n n n n -- D. 00 R R P P n n n n -- 4、全混流反应器的容积效率η=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 ,30/30.2m 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_3m 。 A. B. C. D. 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. 1212)/ln(K K K K - B. 1221) /ln(K K K K - C. 2112)/ln(K K K K D. 211K 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___。 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、全混流反应器中有___B__个稳定的定常态操作点。

《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 -r A2 B .-r A1 = -r A2 C .-r A1 < -r A2 D.不能确定何者为大 5. 已知一闭式反应器的1.0=r a uL D ,该反应器若用多釜串联模型来描述,则模型参数N 为 ( B )。 A . 4.5 B. 5.6 C .3.5 D .4.0 6.固体催化剂之所以能起催化作用,是由于催化剂的活性中心与反应组分的气体分子主要发生( C)。 A .物理吸附 B .化学反应 C .化学吸附 D .质量传递 7.包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为( B ) A .堆(积)密度 B .颗粒密度 C .真密度 D .平均密度 8.在气固催化反应动力学研究中,内循环式无梯度反应器是一种( C )。 A .平推流反应器 B. 轴向流反应器 C. 全混流反应器 D. 多釜串联反应器 9.某液相反应,其反应式可写成A+C R+C 这种反应称为(B ) A .均相催化反应 B .自催化反应 C .链锁反应 D.可逆反应 10.高径比不大的气液连续鼓泡搅拌釜,对于其中的气相和液相的流动常可近似看成( B ) A .气、液均为平推流 B .气、液均为全混流 C .气相平推流、液相全混流 D .气相全混流、液相平推流 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 E1a2 。 A .al>a2 B .alE2 4.从反应器停留时间分布测定中,求得无因次方差 98.02=θσ,反应器可视为 全混流反应

化学反应工程试题..

2010-2011学年第二学期末考试试题(A 卷) 一、选择题(30分,每题1.5分) 1、―三传一反‖是化学反应工程的基础,其中所谓的―一反‖是指 ( D )。 A .化学反应 B. 反应工程 C. 反应热力学 D. 反应动力学 2、对于反应sS pP b B aA +?→?+, 则P r = ___A__ ()A r -。 A. a p , B. a p , C. p a , D. p a 3、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=(D ) A. –2 B. –1 C. 1 D. 2 4、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,则膨胀率A ε=( C ) A. –1 B . –1/2 C. 1/3 D.4/3 5、反应2421042H H C H C +→,反应速率常数10.2-=s k ,则反应级数n=( B) A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 6、串联反应A → P (目的)→R + S ,目的产物P 的得率X P =( A)。 A. 00A P P n n n - B.A A P P n n n n --00 C.00S S P P n n n n -- D.0 R R P P n n n n -- 7、分批式操作的间歇反应器非生产性时间0t 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 8、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(B)。 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 9、对于单一反应组分的平行反应 ,其瞬间收率P ? 随C A 增大而单调下降,则最适合的反应器为( A )。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器

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

化学反应工程试卷及答案

. 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0n 的反应,为了降低反应器容积,应选用 反应器为宜。 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

化学反应工程期末考试试题及答案

《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 -r A2 B.-r A1 = -r A2 C.-r A1 < -r A2 D.不能确定何者为大 5. 已知一闭式反应器的,该反应器若用多釜串联模型来描述,则模型参数N为( B )。 A. 4.5 B. 5.6 C.3.5 D.4.0 6.固体催化剂之所以能起催化作用,是由于催化剂的活性中心与反应组分的气体分子主要发生( C)。 A.物理吸附 B.化学反应 C.化学吸附 D.质量传递 7.包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为( B ) A.堆(积)密度 B.颗粒密度 C.真密度 D.平均密度 8.在气固催化反应动力学研究中,内循环式无梯度反应器是一种( C )。 A.平推流反应器 B. 轴向流反应器 C. 全混流反应器 D. 多釜串联反应器 9.某液相反应,其反应式可写成A+C R+C这种反应称为(B ) A.均相催化反应 B.自催化反应 C.链锁反应 D.可逆反应 10.高径比不大的气液连续鼓泡搅拌釜,对于其中的气相和液相的流动常可近似看成( B ) A.气、液均为平推流 B.气、液均为全混流 C.气相平推流、液相全混流 D.气相全混流、液相平推流 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 。

最新化学反应工程试卷

化学反应工程试题 班级姓名学号号 一、请在下列各题中各选择一个最适当的答案(每题1分,共40分) 1.()不是反应程度的特点 A 总为正值 B 各反应组分的反应程度相同 C 随反应时间而变 D 与反应计量系数无关 2.-r A=kC A n中,式中的负号意味着() A 反应速率常数为负值 B 反应速率随浓度的下降而减小 C 公式表示的是A的消耗速率 D dc A/dt为正值 3.返混的定义是() A 不同空间位置的粒子的混合 B 不同停留时间的粒子的混合 C 参与不同反应的粒子的混合 D 不同反应器内粒子的混合 4.自催化反应当转化率为零时反应速率() A 最大 B 出现极值点 C 为负值 D 为0 5.平推流反应器中诸参数不随()而变 A 反应物的组成 B 反应器的轴向位置 C 反应器的空间时间D反应器的径向位置 6.在平推流反应器进行某一变容反应,若εA>0,则空间时间τ将()平均停 A 等于 B 小于 C 大于 D 接近于 7.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 变大 C 变小 D 不好说 8.复合反应的瞬时选择性定义为() A 生成目的产物消耗的反应物与所有消耗

的反应物的比值 B 生成副产物消耗的反应物与生成目的产物 消耗的反应物的比值 C 目的产物的净生成速率与反应物的消耗 速率的比值 D 副产物的生成速率与目的产物的净生成速 率的比值 9.空间时间的定义是() A 停留时间与非生产时间的和 B 实际反应时间与真实停留时间的和 C 反应器有效容积与入口体积流率的比值 D 反应物微元在反应器内经历的时间 10. 11.平推流反应器的无因次方差为() A 1 B 2 C -1 D 0 12.对反应级数大于零的单一反应,随着转化率的增加,所需全混流反应器与平 推流反应器的体积比() A 不变 B 增加 C 减小 D 不一定 13.由脉冲示踪实验可以直接获得的是() A 停留时间分布函数 B 停留时间分布密度函数 C 平均停留时间 D 方差 14.非理想流动反应器的方差随偏离平推流反应器的程度而() A 减少 B 增大 C 先增大后减少 D 不变 15.非理想流动反应器的停留时间分布函数曲线是() A 单调递减的 B 单调递增的 C 有极大值的 D 不好说 16.所谓对比时间是指()

化学反应工程套题

化学反应工程 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。 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。

化学反应工程期末考试真题

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___。

化学反应工程考试试卷及答案

一、填空(40分) (1)气相反应A+3B→2C,则δ= δ= 。ΒA dC A?r?,前提是(2)反应速率常数有时可以表为。A dt (3)空间速度是指 ___________ , 空间时间是指 __________。 (4)反应具有最佳温度曲线, 最佳温度曲线是指 __________ 。 4.0克/cm5)多孔性球形颗粒10克,半径1cm,系由密度为(孔隙率3的材料制成。 则其孔容积V= ,θ= g 。假密度ρ= 2?0.218?,如果采用扩散模型,则)已知某非理想流动反应器其停留时间分布的方差 (6?Pe=_______,如果采用多级全混流模型,则m=_______ (7)催化剂微孔内的气体扩散有____扩散,____扩散、____扩散、 及____扩散等多种形式。。 L r?2C AL A C1mol/L, ,进料反应进行至,(8)复合反应=A02C2r?M AM x?0.5, s = 时。如果该反应在在固体催化剂中进行时,由瞬时选择性LA。于内扩散的影响,选择性会t?E(t)dt?F(?)?F(0)?)(9,,。 0. (10)内扩散效率因子ζ和Thiele模数Φ的数值通常有如下关系: 外扩散和化学动力学控制时ζ1,Φ值较; 内扩散强烈影响时ζ1,Φ值较。 (11)CO中温变换反应器属于固定床里的反应器。固定床按气体流动方向, 可以分为和反应器。 492-=/s, =1.5×1012)某一级不可逆的气液反应过程,已知k=10mm/s,D(LL则当k 时,该反应属于快反应,反应区主要在,工业上可选用 反应器或反应器;当k 时,该反应属于慢反应,这时反应区主 要在,工业上可选用或反应器。 L2r?1.0CC BAL L 13AB为主产物,则适+(,)对于平行反应2r?2.0CC M BAA CC 的要求是宜的操作条件对和。BA (14)返混是指

化学反应工程期末试卷试题(附答案)

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_______。

(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》试题

《化工设备设计基础》综合复习资料化工设备设计基础》综合复习资料 一、填空题 1. 容器按照壁厚大小分为__________和___________。 2. 双鞍座支承的卧式容器可简化为受均布载荷的算时则简化为梁。或。直径为 D 的圆形截梁;而直立的塔设备进行校核计 3. 矩形截面(长=b、宽=h)对 Z 轴的惯性矩公式为面对其对称轴的惯性矩为。 4. 计算内压操作塔设备筒体壁厚的依据是其对其应力。 应力,而进行直立设备校核计算时主要是针 5. 我国压力容器设计必须遵循的安全技术法规和标准为和。 6. 立式容器的支座有腿式支座、____________、____________和____________四种。 7. 对与封头相连的外压容器筒体而言,其计算长度应计入封头的直边高度及凸形封头 ____的凸面高度。 二、判断题 1.下列直立薄壁容器,受均匀气体内压力作用。哪些能用薄膜理论求解壁内应力?哪些不能?(1)横截面为正六角形的柱壳。(2)横截面为圆的轴对称柱壳。(3)横截面为椭圆的柱壳。(4)横截面为半圆的柱壳。(5)横截面为圆的锥形壳。 2.在承受内压的圆筒形容器上开椭圆孔,应使椭圆的长轴与筒体轴线平行。 3.薄壁回转壳体中任一点,只要该点的两个曲率半径 R1=R2,则该点的两向应力相等。 4.因为内压薄壁容器圆筒的两向应力与壁厚成反比,当材质与介质压力一定时,则壁厚大的容 器,壁内的应力总小于壁厚小的容器。 5.按无力矩理论求得的应力成为薄膜应力, 薄膜应力沿壁厚均匀分布的。 三、简答题 1. 写出下类钢材牌号的含义 09MnNiDR 和 1Cr18Ni9Ti(符号和数字)。 2. 二力平衡条 件是什么?什么叫二力杆? 3. 内压壁厚设计公式中为何引入焊缝系数?焊缝系数与哪些因素有关? 4. 什么叫长圆筒?什么叫短圆筒?用什么参数界定的? 5. 法兰公称压力的确定受到哪些因素的影响?为什么公称压力 PN 为 1.0MPa 的法兰,其最大允许操作压力比有时 1.0MPa 高而有时又比 1.0MPa 低? 6.设置加强圈的目的是什么?加强圈的类型有哪些? 7. 什么叫失稳?外压容器的稳定性条件是什么? 8. 用抗拉强度规定只下限为σb=620 MPa 材料制造的容器为几类容器?依据是什么? 9. 试确定塔卧置做水压试验时的试验压力 PT 。塔的设计压力为 P,水重度γ,塔高H。 10. 有一管线法兰,已知设计压力为 0.2MPa,设计温度为 300℃,试问在此管线上能 否使用公称压力为 0.25MPa 的碳钢平焊法兰?为什么? 11. 焊缝系数与哪些因素有关?若一容器为双面对接焊缝,局部无损探伤,焊缝系数为多少? 12. 封头有哪几种形式?各适用于什么场所?

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。 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。

化学反应工程考试题

化学反应工程考试题

第一章 绪论 1.“三传一反”是化学反应工程的基础,其中所谓的一反是指__反应动力学__。 2.“三传一反”是化学反应工程的基础,下列不属于三传的是_______。 “三传”指的是质量传递、流量传递、动量传递 3. 一级连串反应在全混流釜式反应器中,则目的 产物P 的最大浓度_____、 _ _。 4. 一级连串反应在平推流反应器中,则目的产物 P 的最大浓度__、 ____。 5. 一级连串反应在间歇式全混流反应器中,则目 的产物P 的最大浓度_ 、 _。 6. 一级连串反应在平推流反应器中,为提高目的 产物P 的收率,应__降低__。 7. 化学反应速率式为 ,如用浓度表示的速率常数为, 用压力表示的速率常数为,则=__D__。 A. B. C. D. 8.反应,,则反应级数n=__B___。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 9.反应A + B → C ,已知,则反应级数n=___B____。 A S K 1 K 2 P =max ,P C 2 2/1120 ]1)/[(+K K C A = opt τ2 11K K A S K 1 K 2 P =max ,P C 1 22 )(2 10K K K A K K C -= opt t 1 221) /ln(K K K K -A S K 1 K 2 P =max ,P C 1 22 )(2 10K K K A K K C -=opt t 1 221)/ln(K K K K -A S K 1 K 2 P 12/k k β αB A C A C C K r =-C K P K P K C K β α+-)(RT ) ()(βα+RT ) ()(βα-RT )()(βα+-RT C 4H 2C 2H 4 + H 2 1 0.2-=s k 1 15.0-=s k

(完整版)《化学反应工程》期末考试试题及答案解读

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 σR 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 E1a2 。 A .al>a2 B .alE2 4.从反应器停留时间分布测定中,求得无因次方差 98.02=θσ,反应器可视为 全混流反应器 又若求得无因次方差02.02=θσ,则反应器可视为 活塞流反应器 。 5.有两个有效容积不等的全混流反应器串联操作,反应为二级不可逆反应A →P ,若大釜在先,小釜在后,出口转化率为x A1,小釜在先、大釜在后,则出口转化率为x A2,两种情况下,进料流速、进料浓度和反应温度均相同,比较x A1和x A2的相对大小为 x A1ηb (2)二级反应,等温操作。ηa <ηb 三、问答题(每题6分,共12分) 1.液相复合反应, 若为使目的产物P 的选择性高,应选择: (1) 若采用间歇反应釜,其加料方式为? (2) 若采用管式反应器,其进料方式为? (3) 若E 1>E 2,则反应温度应尽可能采用高温或低温? 答:为使目的产物P 的选择性高,应选择: (1)若采用间歇反应釜,其加料方式为 A 一次性加入,B 连续滴加 ; (2)若采用管式反应器,其进料方式为 A 从反应器进口处加入,B 沿管长多处加入 ; (3)若E 1>E 2,则反应温度应采用 高温 。 Q B A P B A k k ?→?+?→?+212225.025 .021B A Q B A P C C k r C C k r ==2)1(R R B B A A B B A A S P K P K P K P K P K k r +++=

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