反应工程题库.doc

绪论1、化学反应工程是一门研究（ ）的科学。（化学反应的工程问题）2.（ ）和（ ）一起，构成了化学反应工程的核心。 三传；反应动力学3.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( )。（数学模型）4.化学反应和反应器的分类方法很多，按反应系统涉及的相态分类，分为：（ ）和（ ）。5. 化学反应和反应器的分类方法很多，按操作方法分为（ ）操作、（ ）操作和（ ）操作。6. 化学反应和反应器的分类方法很多，按传热条件分为（ ）、（ ）和（ ）。选择 1. ( ) “三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指。A 化学反应 B 反应工程 C 反应热力学D 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。A能量传递B质量传连C 热量传递D 动量传递3. （ ）按反应器的型式来分类，高径比大于30的为A.管式反应器 B槽式反应器 C塔式反应器 D釜式反应器三、判断1.物理过程不会改变化学反应过程的动力学规律，即化学反应速率与温度浓度之间的关系并不因为物理过程的存在而发生变化。（ ）2.流体流动、传质、传热过程不会影响实际反应的温度和参与反应的各组分浓度在时间、空间上的分布，最终影响反应结果。（ ）四、简答1.利用数学模型解决化学反应工程问题的步骤？第一章 均相单一反应动力学和理想反应器1.均相反应是指（ ）。2.如果反应体系中多于一个反应物，在定义转化率时，关键组分A的选取原则是（ ）。3. 当计量方程中计算系数的代数和等于零时，这种反应称为( ) ，否则称为( ) .4. 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则 ( ).5. 活化能的大小直接反映了( )对温度的敏感程度. 6.化学反应动力学方程有多种形式。对于均相反应，方程多数可以写成（ ）或（ ）。7.对于反应器的开发根据（ ）来选择合适的反应器，结合（ ）和（ ）两方面特性来确定操作方式和优化操作条件。8.物料在反应器的混合，依据停留时间分为（ ）（ ）。9.按返混情况的不同，理想流动反应器可分为（ ）、（ ）、（ ）。10.在设计和分析反应器时，经常涉及（ ）、（ ）、（ ）、（ ）四个量。其中定义为反应器有效容积VR与流体特征体积流率V0之比值为（ ）。二、选择1.其定义为反应器有效容积VR与流体特征体积流率V0之比值的量为（ ）A反应时间tr B停留时间t C空间时间D空间速度SV2. 下列那一项不属于间歇反应器中的非反应时间（ ）A 投料时间 B放料时间 C清洗时间 D搅拌时间3.化学反应，其中化学反应计量系数为+2的是哪种物质( ) A.NO B.H2 C.N2 D.H2O4对于一非恒容均相化学反应，反应组分A的化学反应速率 （ ） A B. C. D.5对于反应aA + bB 一pPsS，则（ ）(-) A. B. C. D. 6 气相反应进料时无惰性气体，A与B以3：1的摩尔比进料，则膨胀因子=( ) A.1/4 B.2/3 C.-1/4 D.-2/37 . 气相反应进料时无惰性气体，与以1：2摩尔比进料，则膨胀因子=（ ） A.-2 B.-1 C.1 D.28.恒温恒压下乙炔气相加氢反应式为：C2H2+H2C2H4。反应开始时初始混合物组成：H2为3mol, C2H2为1mol, CH4为1mol。则膨胀因子dC2H2，膨胀率eC2H2分别为（ ）A 1， B -1， C 1， D -1，9.反应，则反应级数n=（ ）A.0 B.1 C.2 D.38 . 反应3AP，已只K=0.15(mol/L)-1.S-1，则反应级数n=()A.0 B.1 C.2 D.39 反应，已只K=0.45(mol/L)-1.S-，则反应级数n=( )。A.0 B.1 C.2 D.310. 则反应物的消耗速率与产物的生成速率之间的关系为（ ）A B C D11. 若将反应速率写成的条件是（ ）A 恒温 B 恒压 C 恒容 D 绝热12. 某二级液相不可逆反应在初始浓度为5kmolm-3时，反应到某一浓度需要285s，初始浓度为1kmolm-3时，反应到同一浓度需要283s，那么，从初始浓度为5kmolm-3反应到1kmolm-3需要多长时间（ ）A 2三、判断1.化学反应计量式中的计量系数与化学反应式中的计量系数相等（ ）（）2.化学反应计量式只表示参与化学反应的各组分之间的计量关系，与反应历程及反应可以进行的程度无关。（）3.反应器内的物料组成将受到返混的影响（ ）（）4.由于存在充分搅拌，所以间歇反应器和全混流反应器一样，都存在返混，只是返混程度不一样。（ ）（）5. 任何实际的流动都存在返混，管内流体的流动返混较小，容器内流体的流动返混较大（ ）。（ ）6.在定常态操作下，连续流动的理想反应器物料衡算中，积累量一项为零（）7. （ ）间歇反应器的缺点是存在非反应时间，产物损失大，操作费用高，通常用于产值低、批量大的的产物。（）8.由于存在辅助工作时间，在相同条件下，间歇反应器所需要的反应体积比平推流和全混流反应器所需体积小得多（ ）9.实际生产中对于流动处于湍流条件下的管式反应器，列管固定床反应器等，常可按平推流反应器处理（ ）10.平推流反应器与间歇反应器的共同之处是他们都不存在返混（）11.一个化学反应只有一个反应速率，就是以反应程度表示的反应速率(）12. 对于式Aa+BbcC+Dd,a,b,c,d分别是组分A. B .C .D的化学计量系数,其中a0,b0,d0 ()13.反应程度描述了某反应进行的程度,它是一个时间的函数.当组分为反应物时, 0;而当组分I为产物时,258. 当循环比大于多少的时候，即可认为该循环反应器为是等浓度操作（ ）A 10 B 25 C 40 D 559.自催化反应（）假设反应1.2都为基元反应,起始浓度为CA0，CP0,则最大反应速率对应的反应物浓度为( )A B C D 10对于自催化反应，仅从反应器体积最小考虑，最优组合为（ ）A：CSTR+PFR B：PFR+分离装置 C：CSTR+分离装置 D：BR+PFR11.温度对可逆放热反应的影响要复杂的多，工业上通常选择（ ），使每一反应器中物料的浓度与温度都落在最佳温度曲线上。A CSTR串联 B PFR串联 C CSTR+PFR D CSTR+分离装置 12.对于平行反应，全混流反应器的平均选择性与瞬时选择性的关系为（ ）A： B a2,b1b2时，若要维持较高的CA、CB ，则应优先选用（ ）A 间歇反应器 B平推流反应器 C 单个全混釜反应器 D 平推流+全混釜串联三、判断1.流体的流动、传质、传热过程会影响实际场所的温度和浓度在时间、空间上的分布，从而影响反应的结果（ ）2.反应体积相同时，平推流反应器可以得到更高的转化率，但是在出口转化率相同的条件下，全混流反应器的体积小于平推流（）3.在相同进口条件和反应时间下，间歇反应器与平推流反应器中可以得到相同的反应结果。（ ）4.转化率是确定反应器型式的唯一条件（）5.多釜串联的反应器，由于釜间无返混，所以总空间时间小于单个全混釜达到相同转化率AN操作时的空间时间（ ）6.对于可逆反应，提高温度总是对反应有利的（）7.对于平行反应，在温度不变时，若a1a2,b1b2,升高浓度，使选择性降低（）四、简答1. 动力学方程的实验测定时，有采用循环反应器的，为什么?为什么可逆吸热反应宜选平推流反应器且在高温下操作，而可逆放热反应却五、计算1. 有一分解反应其中kl=lh-1，k2=l.5m3kmol-1h-1，cA0 =5kmolm-3，cP0=cS0=0，体积流速为5m3h-1，求转化率为90时：(1)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。(2)若采用平推流反应器，其出口cP为多少?所需反应器体积为多少?(3)若采用两釜串联，最佳出口cP为多少?相应反应器体积为多少?2. 在体积VR=0.12m3的全混流反应器中，进行反应，式中k1=7m3kmol-1min-1，k2=3m3kmol-1min-1，两种物料以等体积加入反应器中，一种含2.8kmolAm-3，另一种含1.6kmolAm-3。设系统密度不变，当B的转化率为75时，求每种物料的流量。2. 可逆一级液相反应，已知；当此反应在间歇反应器中进行，经过8min后，A的转化率为33.3%，而平衡转化率是66.7%，求此反应的动力学方程式。3. 平行液相反应AP rP=1AR rR=2cAAS rS=cA2已知cA0=2kmolm-3，cAf=0.2kmolm-3，求下列反应器中，cP最大为多少?(1) 平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)两相同体积的全混流反应器串联，cA1=1 kmolm-3。4. 某气相基元反应：A+2BP已知初始浓度之比cA0:cB0=1:3，求的关系式。解第三章 非理想流动反应器1.物料在反应器内不仅有空间上的混合而且有时间上的混合，这种混合过程称为（ ）。2.流体在反应器内的停留时间分布的定量描述：分别是两个函数( )、（ ）和两个特征值（ ）、（ ）。3.按返混程度对反应器分类，反应器分为（ ）、（ ）、（ ）。4停留时间分布规律的实验测定的基本方法是示踪法，目前示踪讯号输入的方式有两种分别是（ ）、（ ）。二、选择1.实际反应器的返混程度介于（ ）A 0 B + C - D （0 ，+）2. 描述停留时间分布的函数有（ ）A. F(t),E(t) B. F(t),(t) C.E(t),(t) D.F(t),E(t),(t)3. 停留时间分布函数F(t)的定义式为（ ）A. F(t)=dF(t)/dt B. F(t)=dF(t)/dF() C.F(t)=Nt/N D.F(t)=N/Nt4. 停留时间分布密度函数为（ ）A.E(t)= Nt/N B.E(t)= N/Nt C.E(t)=dF(t)/dt D.E(t)=dt/dF(t)5. 停留时间分布函数F(t)，当t= 时，F（）为（ ）A 0 B 1 C D -16. 停留时间分布规律的实验测定方法有 （ ）A.阶跃法和脉冲法 B.阶跃法和示踪法C.脉冲法和示踪法 D.脉冲法和注入法第四章 气固相催化反应本征动力学1.气固相反应是指反应物和产物为（ ）相，催化剂为（ ）相。2.能改变化学反应的历程，尽管它参与了反应，但其质和量在反应前后维持不变，这种物质被称为（ ）。3.当催化剂与原料形成的混合物是同一项时，该反应过程称为（ ）；若催化剂与原料并非同一项，则称为（ ）；如原料为气相，而催化剂是固相是，该反应过程为（ ）。4. 固体催化剂是由（ ）、（ ）、（ ）和 （ ）组成。5. 工业催化剂所必备的四个主要条件是：( )、（ ）、（ ）、（ ）。6.由过程（ ）、（ ）、（ ）表现的速率称本证反应速率。7.化工中广泛使用的固体催化剂按其化合形态、电子性质及其在催化作用中的电子因素分为三类：（ ）、（ ）、（ ）。8. 气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠( )结合，而化学吸附是靠( ) 结合的。9. 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。10吸附过程的表观速率为（ ）与（ ）之差。11.较著名的吸附模型有（ ）、（ ）、（ ）。12.对于理想表面的催化动力学模型，所需确定的参数是（ ）常数和（ ）常数。13. 对冥函数型模型，所需要确定的参数是（ ）常数和（ ）。14气固相催化反应的本证动力学方程一般为（ ）、（ ）二、选择 1、下列哪种物质属于半导体催化剂（ ） A.金属 B.金属硫化物 C.金属盐类 D.酸性催化剂 2.催化剂的比表面积是指单位质量催化剂具有的表面积（m2g-1）。工业上可按比表面积的大小，将载体分为三类，其中中比表面积的大小为（ ）A 1 m2g-1 B 10 m2g-1 C 50 m2g-1 D 0.1 B 0.1 C 0.1 1004. 综合扩散是给定的孔道中某一浓度范围内，即存在分子扩散，也存在克怒森扩散，当孔径d0与分子的平均自由行程满足什么关系是为综合扩散（ ）A100 B C 1000 D 5.当希勒模数在什么范围内，效率因子，内扩散过程已无影响。（ ）A：0.6 B0.5 C 0.3 D 3 B 5 C 7 D 97. 气固催化反应的内扩散模数=,其中L为特征长度，若颗粒为圆柱形则L=( ). A.厚度/2 B.R C.R/2 D.R/38.图5反映了不同形状的催化剂效率因子随希勒模数的关系，以下结论正确的是9. 对于气固相催化平行反应AP（目的产物），反应级数为m，AS（副产物），反应级数为n,当存在内扩散影响时，瞬时选择性SP增大还是减小取决于两个反应级数只差,以下结论正确的是（ ）A：m=n时，瞬时选择性SP下降 B mn时，瞬时选择性SP下降C：mn时，瞬时选择性SP上升10图6是宏观反应速率在不同控制步骤下的示意图，其中“2”过程由什么控制（）A外扩散控制 B内扩散控制 C内外扩散同时控制 D动力学控制11. 通常情况下,在气固催化反应中,反应物A的浓度（）A. B. C. D. 12. 气固相催化宏观反应过程中，当化学动力学控制时，反应物A的浓度（） AB. C. D. 13. 气固相催化宏观反应过程中，当外扩散控制时，反就物A的浓度（ A ） A B. C. D. 14由于流体与颗粒外表之间存在层流边界层，造成流体的浓度与颗粒外表面浓度（） A.相同 B.不同 C.增大 D.减小15.石油化工中催化反应的“结炭”和砷化物可与钒催化剂生成挥发性的气体将带走两种催化剂失火原因分别属于（ ）A 物理中毒，结构变化 B物理中毒，化学中毒 C 化学中毒，结构变化D 物理中毒，暂时性中毒三、判断1.对于气固相催化反应，本征动力学的研究更具有实际和重要的意义（）2. 分子扩散阻力主要是分子与孔壁的碰撞所致（）3. 综合扩散是即存在分子扩散，也存在克怒森扩散( )希勒模数的数值反映出过程受化学反应及内扩散过程影响的程度( )4.希勒模数值越小，说明扩散速率相对于反应速率越大，宏观反应速率受扩散的影响越小，过程属于反应动力学控制( )5.内扩散对复合反应的选择性无影响（）6. 催化剂一旦失活，就不能再使用（）四、简答1.固体催化剂有哪几部分组成，一个好的固体催化剂须具备哪些特点？2.何为宏观动力学，宏观动力学主要讨论那几方面的内容?3.实验室中欲测取某气固相催化反应动力学，该动力学方程包括本征动力学与宏观动力学方程，试问如何进行？4. 什么是宏观反应速率的定义式？什么是宏观反应速率的计算式？两者有何异同？五、计算1.异丙苯在催化剂上脱烷基生成苯，如催化剂为球形，密度为P=1.06kgm-3，空隙率P=0.52，比表面积为Sg=350m2g-1，求在500和101.33kPa，异丙苯在微孔中的有效扩散系数，设催化剂的曲折因子=3，异丙苯苯的分子扩散系数DAB=0.155cm2s-1。解2. 在硅铝催化剂球上，粗柴油催化裂解反应可认为是一级反应，在630时，该反应的速率常数为k=6.01s-1，有效扩散系数为De=7.8210-4cm2s-1。，试求颗粒直径为3mm和1mm时的催化剂的效率因子。3. 常压下正丁烷在镍铝催化剂上进行脱氢反应。已知该反应为一级不可逆反应。在500时，反应的速率常数为k=0.94cm3s-1gcat-1，若采用直径为0.32cm的球形催化剂，其平均孔径d0=1.110-8m，孔容为0.35cm3g-1，空隙率为0.36，曲折因子等于2.0。试计算催化剂的效率因子。4.某一级不可逆催化反应在球形催化剂上进行，已知De=10-3cm2s-1，反应速率常数k=0.1s-1，若要消除内扩散影响，试估算球形催化剂的最大直径。解第六章 气固相催化反应固定床反应器1.气固相催化反应器按反应器结构分（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。2. 固定床中催化剂不易磨损是一大优点，但更主要的是床层内流体的流动接近于（ ），因此与反混式的反应器相比，可用较少量的催化剂和较少的反应器容积来获得较大的生产能力。3.固定床反应器一维拟均相理想流动买模型的基本方程（数学模型）有三个：（ ）、（ ）、（ ）。4.与颗粒具有相同比表面积的球体的直径称为（ ）。5.固定床的（ ）定义为水力半径的四倍，而水力半径可由床层空隙率及单位床层体积颗粒的润湿表面积来求得。二、选择1.比表面积当量直径（）的计算公式是（ ）A = B = C = D =2.为减少壁效应的影响，要求床层直径至少要大于颗粒直径的（ ）倍以上。A 2 B 4 C 6 D 83.在内径为50mm的管内装有4m高的催化剂层，催化剂的粒度分布如下表所示。粒度 ds/mm3.404.606.90质量分率 w0.600.250.15则催化剂颗粒的平均直径为（ ）A