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化学反应工程1：填空题30.平推流管式反应器t时，F（t）=_1_。2：填空题29.平推流管式反应器t =时，E（t）=_。3：填空题28.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愈小_。4：填空题27.在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数Pe=uL/Ez。5：填空题26.停留时间分布的密度函数E（）=E（t）。6：填空题25.当t=0时，停留时间分布函数F（t）=0_。7：填空题24.停留时间分布的密度函数在t0时，E（t）=_0_。8：填空题23. 对于自催化反应，最合适的反应器为全混流串平推流_。9：填空题22. 对于反应级数n0的反应，为降低反应器容积，应选用平推流_反应器为宜。10：填空题21. 对于反应级数n0的反应，为降低反应器容积，应选用_全混流_反应器为宜。11：填空题20.平推流反应器的返混为_0_。12：填空题19.全混流反应器的返混最大_。13：填空题18.全混流反应器的容积效率为反应时间t与_空时_之比。14：填空题17.具有良好搅拌装置的釜式反应器按理想混合反应器反应器处理，而管径小，管子较长和流速较大的管式反应器按平推流反应器处理。15：填空题16.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。16：填空题15.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。17：填空题14.气固相催化反应的内扩散模数 ，它是表征内扩散影响的重要参数，数值平方的大小反映了表面反应速率与内扩散速率之比。18：填空题13.对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当孔径较大时，扩散阻力是由分子间碰撞所致，这种扩散通常称为分子扩散（容积扩散）。19：填空题12.对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当孔径较大时，扩散阻力是由分子间碰撞所致。20：填空题11.在气固相催化反应中，反应速率一般是以单位催化剂的重量为基准的，如反应AB，A的反应速率的定义为。21：填空题10.固体催化剂的比表面积的经典测定方法是基于BET方程。22：填空题9.气体在固体表面上发生吸附时，描述在一定温度下气体吸附量与压力的关系式称为吸附等温方程。23：填空题8.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠范德华力结合的，而化学吸附是靠化学键力结合的。24：填空题7.一级连串反应 在平推流反应器中，为提高目的产物P的收率，应降低。25：填空题6. 活化能的大小直接反映了反应速率对温度的敏感程度。26：填空题5.着眼反应组分K的转化率的定义式为xk=(nk0-nk)/nk0_。27：填空题4. 在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为累积量=输入量-输出量。28：填空题3. 化学反应工程中的三传一反”中的三传是指传质、传热、动量传递。29：填空题2. 化学反应过程按操作方法分为分批式操作、连续式操作、半分批式操作。30：填空题 1. 化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学。1：单选题27.对于_的反应器在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的。（D）A：间歇式反应器 B：全混流反应器 C：搅拌釜式反应器 D：平推流管式反应器2：单选题26.对于可逆放热反应，为提高反应速率应（C）。A：提高压力 B：降低压力 C：提高温度3：单选题25.对于反应级数n0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4：单选题24.反应级数n=_时微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。（C）A：0 B：0.5 C：1 D：25：单选题23.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。（C） 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6：单选题22.平推流流动的E（t）曲线的方差2= 。（A）A：0 B：01 C：1 D：17：单选题21.脉冲示踪法测定停留时间分布对应曲线为_。（A）A： E（t）曲线 B：F（t）曲线 C：I（t）曲线 D：y（t）曲线8：单选题（B）9：单选题 （B）10：单选题（C ）11：单选题17.反应C4H102C2H4 + H2，k=2.0s-1，则反应级数n=_。（B）A：0 B：1 C：2 D：312：单选题（B）13：单选题（A）14：单选题14.全混流反应器中有_个稳定的定常态操作点。（B）A：1 B：2 C：3 D：415：单选题13.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 B：反应时间t C： 停留时间t D：平均停留时间16：单选题 （D）17：单选题11.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_。（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18：单选题（B）19：单选题 （A）20：单选题 （D）21：单选题7.当催化剂颗粒的微孔的孔径小于分子的自由程_时，分子与孔壁的碰撞成了扩散阻力的主要因素，这种扩散称为努森扩散。（B）A：0.01um B：0.1um C：1um D：1nm22：单选题6.下列不属于Langmuir型等温吸附的假定的是_。（B）A： 均匀表面 B：多分子层吸附 C： 分子间无作用 D：吸附机理相同23：单选题 5.气相反应4A + B 3R + S进料时无惰性气体，A与B以31的摩尔比进料，则膨胀因子A=_。（C）A：1/4 B：2/3 C：-1/4 ， D：-2/324：单选题（A）25：单选题（A）26：单选题（A）27：单选题1.下列属于均相反应的是_。（C）A：催化重整 B：催化裂解 C：HCl与NaOH的中和 D：水泥制造1：论述题 14简述脉冲示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？答：脉冲示踪法是在定常态操作的连续流动系统的入口处在t=0的瞬间输入一定量M克的示踪剂A，并同时在出口处记录出口物料中示踪剂的浓度随时间的变化。对应的曲线为E(t)曲线，E(t)=CA/CA0。2：论述题 13.简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？答：空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。3：论述题 12.简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？答：阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统，在某瞬间t=0将流入系统的流体切换为含有示踪剂A且浓度为CA0的流体，同时保持系统内流动模式不变，并在切换的同时，在出口处测出出口流体中示踪剂A的浓度随时间的变化。对应的曲线为F（t），F(t)=CA/CA0。4：论述题 11.简述寻求停留时间分布的实验方法及其分类？答：通过物理示踪法来测反应器物料的停留时间的分布曲线。所谓物理示踪是指采用一种易检测的无化学反应活性的物质按一定的输入方式加入稳定的流动系统，通过观测该示踪物质在系统出口的浓度随时间的变化来确定系统物料的停留时间分布。根据示踪剂输入方式的不同大致分为四种：脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入法。5：论述题 10.简述非理想流动多级混合模型的特点？6：论述题9.简述非理想流动轴向扩散模型的特点？答：1）在管内径向截面上流体具有均一的流速； 2）在流动方向上流体存在扩散过程，该过程类似于分子扩散，符合Fick定律； 3）轴向混合系数EZ在管内为定值； 4）径向不存在扩散； 5）管内不存在死区或短路流。7：论述题 8.简述分批式操作的完全混合反应器？答题要点： 反应物料一次性投入反应器内，在反应过程中，不再向器内投料，也不出料，待达到反应要求的转化率后，一次性出料，每批操作所需生产时间为反应时间与非生产性时间之和，非生产性时间包括加料、排料和物料加热、冷却等用于非反应的一切辅助时间。8：论述题 7.简述理想反应器的种类？答题要点：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。9：论述题 6.解释努森扩散和分子扩散分别在何种情况下占优势？答：多孔物质催化剂的粒内扩散较为复杂。当微孔孔径较大时，分子扩散阻力是由于分子间的碰撞所致，这种扩散为分子扩散。当微孔孔径小于分子的自由程0.1um时，分子与孔壁的碰撞机会超过了分子间的相互碰撞，而成为扩散阻力的主要因素，这种扩散为努森扩散。10：论述题 5. 简述气固相催化反应的动力学步骤？ 答：1）反应物从气流主体向催化剂的外表面和内孔扩散； 2）反应物在催化剂表面上吸附； 3）吸附的反应物转化成反应的生成物； 4）反应生成物从催化剂表面上脱附下来； 5）脱附下来的生成物向催化剂外表面、气流主体中扩散。 11：论述题 4.简述Langmuir等温吸附方程的基本特点？答：1）均匀表面（或理想表面）：即催化剂表面各处的吸附能力是均一的，吸附热与表面已被吸附的程度如何无关； 2） 单分子层吸附； 3）被吸附的分子间互不影响，也不影响别的分子； 4）吸附的机理均相同，吸附形成的络合物均相同。12：论述题 13：论述题 2.对于可逆放热反应如何选择操作温度？答：1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度； 2）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。14：论述题1简述均相反应及其动力学的研究内容？答：参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。1：论述题 计算题17（求多级全混流模型的转化率）某一液相分解反应，若已知其反应动力学为，k=0.307min-1，当平均停留时间为15min时，当多级全混流模型可用时，其，求其最终转化率为多少？ 解： 取m=4 2：论述题 计算题16（求模型参数和出口转化率）用多级全混流串联模型来模拟一管式反应装置中的脉冲实验，已知，k=0.15求1）推算模型参数N；2）推算一级不可逆等温反应的出口转化率。解：1） 取N=4 2） 3：论述题 计算题15（求反应器的出口转化率）15.某反应器用示踪法测其流量，当边界为开开式时，测得Ez/UL，在此反应器内进行一般不可逆反应，此反应若在活塞流反应器中进行，转化率为99%，若用多釜串联模型，求此反应器的出口转化率。解： 活塞流： 60.411ln1)1(0=-=-=AxAAxxxdktA 4：论述题 计算题14（求平均停留时间、方差等）有一管式反应装置经脉冲示踪法实验测得如下表所示的数：t(分)0246810121416CA（kg/m3）06.512.512.5105.02.51.00试根据表列数据确定该装置的有效容积V、平均停留时间、方差和。解： 答： 平均停留时间6.24min，方差8.50min2，对比方差0.2185：论述题 计算题13（求反应体积）13.磷化氢的均相气相分解4PH3 P4 + 6H2，在310时2atm时速率方程-rA=0.1CA mol/s.L，磷化氢以200kg/h的速率在平推流反应器内反应，求转化率为80%时所需反应器体积？解： lmolRTPCAA/042.0)273310(082.0200=+= AAAAAAxyxCC0011d+-= ldxxCFxxCdxFVAAAAxAAAAAA86275.0)175.1(1.075.0111.08.0000000=-=+-= 6：论述题 计算题12（求料液流量）在CSTR中进行液相反应在120时，反应速率rA=8cAcB-1.7cPcR mol/(minL)反应器体积为100ml，两股进料流同时等流量进入反应器，一股含A3.0mol/L，另一股含B2.0mol/L,当B的转化率为80%时，每股料液流量为多少？解：将VR=100ml=0.1L CA0=1.5mol/L CB0=1.0mol/L xAf=0.533 xBf=0.8代入上式，得V0 = 0.0041L/min7：论述题 计算题11（求出口转化率）11. 在平推流反应器中进行一级不可逆反应，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：平推流反应器中进行的一级不可逆反应 (1)全混流反应器中进行的一级不可逆反应 (2)因为反应器体积相等，所以t1=t28：论述题 计算题10（求反应时间）在等温间隙反应器中进行皂化反应该反应对乙酸乙酯和氢氧化钠均为一级，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/(minmol)，要求最终转化率为0.95，试求当反应器体积为1m3、2m3时，所需的反应时间各为多少？解： (A) (B) (C) (D)CA0=0.02mol/L CB0=0.02mol/L 0 0CA=CA0(1-xA) CB=CA0(1-xA)根据题意，知反应速率方程可表示为：因为：，则cA=cB , 间隙反应器中进行的二级反应从上式可以看出，反应时间与反应器体积无关9：论述题 计算题9（求催化剂的内扩散有效因子）某催化反应在500下进行，已知本征反应速率rA=7.69610-5pA2mol/(gs),(式中pA的单位为Mpa),催化剂为5mm?5mm圆柱体,p=0.8g/cm3,覆盖外表面的分压pA=0.101325Mpa,粒内组分A的有效扩散系数Deff=0.0252/s.求催化剂的内扩散有效因子。解：二级反应，用Satterfield近似解10：论述题 计算题8（求内扩散有效因子）8. 乙烯直接水合制乙醇可视为对乙烯的一级不可逆反应，在300，7.09Mpa下，k=0.09s-1，Deff=7.04?10-4cm2/s,采用直径与高均为5mm的圆柱形催化剂，求内扩散有效因子。解：11：论述题 计算题7（求有效扩散系数）7. 求下述情况下，催化剂孔道中CO的有效扩散系数。已知气体混合物中各组分的摩尔分率：yH2O=0.50，yCO=0.10，yCO2=0.06，yN2=0.10，yH2=0.24，温度400，压力0.709Mpa。催化剂孔道平均半径10nm，空隙率0.50，曲折因子2.06。(提示:同时考虑分子扩散和努森扩散)解：由式2-14由第52页表2-1 原子和分子扩散体积，查得各组分的分子扩散体积分别为：H2O 12.7 CO 18.9 CO2 26.9 N2 17.9 H2 7.07P=0.709105/1.01325105=7.00atm求得CO在各组分中的分子扩散系数又由第52页式2-18 化合物发生反应其化学计量系数比为1：1：-1：-1，N2为惰性组分，则NN2=0将yH2O=0.50，yCO=0.10，yCO2=0.06，yN2=0.10，yH2=0.24带入式2-18得已知温度400，压力0.709Mpa。催化剂孔道平均半径10nm由第53页式2-23得或由要同时考虑Knudsen扩散和分子扩散由式2-26得 CO的有效扩散系数为：12：论述题 计算题6（求转化率、收率和反应选择性）6.在银催化剂上进行乙烯氧化反应以生产环氧乙烷，进入催化反应器的气体中各组分的摩尔分数分别为C2H4 15%，O2 7%,CO2 10% ，Ar 12%，其余为N2。反应器出口气体中含C2H4和Oz的摩尔分数分别为13.1%,4.8%。试计算乙烯的转化率、环氧乙烷收率和反应选择性。解答：以100mol进料为计算基准，并设x和y分别表示环氧乙烷和二氧化碳的生成量,根据题给的进料组成和该反应系统的化学计量式, 可列出下表 组成反应器进口/%反应器出口/%C2H41515-x-y/2O277-x/2-3y/2C2H4O0xCO21010+yH2O0yAr1212N25656总计100100-x/2 由于反应器出口气体中乙烯和氧的摩尔分数已知,所以可列出下面两个方程: 及 解之得x=1.504mol y=0.989mol乙烯的转化量为 1.504+0.989/2=1.999mol 所以,乙烯的转化率等于 1.999/15=0.1333或13.33% 环氧乙烷的收率为1.504/15=0.1003 或10.03% 将乙烯转化率及环氧乙烧收率代入式1.12,得反应的选择性为S=0.1003/0.1333=0.7524或75.24% 13：论述题 计算题5合成聚氯乙烯所用的单体氯乙烯,多是由乙快和氯化氢以氯化汞为催化剂合成得到,反应式如下：由于乙快价格高于氯化氢,通常使用的原料混合气中氯化氢是过量的,设其过量10%。若反应器出口气体中氯乙烯摩尔分数为90%，试分别计算乙焕的转化率和氯化氢的转化率。解：氯化氢与乙炔的化学计量系数比为1，但由于氯化氢过量10%,因此原料气中乙炔与氯化氢的摩尔比为1：1.1。当进入反应器的乙烘为1mol时,设反应了xmol,则： 组成反应器进口反应器出口C2H211-xHCl1.11.1-xCH2=CHCl0x总计2.12.1-x 题给反应器出口气体中氯乙烯摩尔分数为90%,故 解之得：x=0.9947mol 由于以1mol乙炔为计算基准，乙炔转化率 或99.47% 氯化氢的反应量与乙炔相同,故氯化氢的转化率 或94.03% 乙炔转化率99.47%14：论述题 计算题4（求反应时间）在一恒容反应器中进行下列液相反应： 式中分别表示产物R及D的生成速率。反应用的原料为A与B的混合物，其中A的浓度为 2，试计算A的转化率达到95%时的需的反应时间。解：反应物A的消耗速率应为两反应速率之和，即利用（2.6）式积分之15：论述题 计算题3（求转化率）在等温下进行液相反应A+BC+D，在该条件下的反应速率方程为：若将A 和