《化学反应工程》期末考试试题及答案

1 1 单项选择题 单项选择题 每题 每题 2 2 分 共分 共 2020 分 分 1 1 反反应应器器中中等等温温进进行行着着 A A P P 1 1 和和 A A R R 2 2 两两个个反反应应 当当降降低低 A A 的的浓浓度度后后 发发现现反反 应应生生成成 P P 的的量量显显著著降降低低 而而 R R 的的生生成成量量略略降降低低 表表明明 A A A A 反反应应 1 1 对对 A A 的的反反应应级级数数大大于于反反应应 2 2 B B 反反应应 1 1 对对 A A 的的反反应应级级数数小小于于反反应应 2 2 C C 反反应应 1 1 的的活活化化能能小小于于反反应应 2 2 D D 反反应应 1 1 的的反反应应速速率率常常数数大大于于反反应应 2 2 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 为为 B B A A 1 01 0 B B 0 250 25 C C 0 500 50 D D 0 0 3 3 对一平行 对一平行 连串反应连串反应 RA QPA 3 2 1 P P 为目的产物 若活化能次序为 为目的产物 若活化能次序为 E E2 2 E E1 1 E r rA2 A2 B B r rA1 A1 r rA2 A2 C C r rA1 A1 r rA2 A2 D D 不能确定何者为大不能确定何者为大 5 5 已知一闭式反应器的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 该反应器若用多釜串联模型来描述 则模型参数 N N 为为 B B A A 4 54 5 B B 5 65 6 C C 3 53 5 D D 4 04 0 6 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 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 发生发生 C C A A 物理吸附 物理吸附 B B 化学反应 化学反应 C C 化学吸附 化学吸附 D D 质量传递 质量传递 7 7 包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为 包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为 B B A A 堆 堆 积积 密度密度 B B 颗粒密度 颗粒密度 C C 真密度 真密度 D D 平均密度 平均密度 8 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 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 C A A 平推流反应器 平推流反应器 B B 轴向流反应器轴向流反应器 C C 全混流反应器全混流反应器 D D 多釜串联反应器多釜串联反应器 9 9 某液相反应 其反应式可写成 某液相反应 其反应式可写成 A CA C R CR C 这种反应称为这种反应称为 B B A A 均相催化反应 均相催化反应 B B 自催化反应 自催化反应 C C 链锁反应 链锁反应 D D 可逆反应可逆反应 1010 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 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 B A A 气 液均为平推流 气 液均为平推流 B B 气 液均为全混流 气 液均为全混流 C C 气相平推流 液相全混流 气相平推流 液相全混流 D D 气相全混流 液相平推流 气相全混流 液相平推流 RR R B A B B A A S k 为 为为 为为 为为 为为 为为 为为 为为 为为 为为 为 22 2 3 3 间歇釜反应器中进行如下反应 间歇釜反应器中进行如下反应 PA 1 1 r rA1 A1 k k1 1C CA Aa1 a1 SA 2 2 r rA2 A2 k k2 2C CA Aa2 a2 在在 C CA0 A0和反应时间保持不变下 降低反应温度 釜液中 和反应时间保持不变下 降低反应温度 釜液中 C CP P C CS S增大 表明活化能增大 表明活化能 E1E1 与与 E2E2 的的 相对大小为相对大小为 E1 E2E1a2al a2 A A al a2al a2 B B al a2al a2 C C 活化能 活化能 El E2ElE2El E2 4 4 从反应器停留时间分布测定中 从反应器停留时间分布测定中 求得无因次方差求得无因次方差 98 0 2 反应器可视为反应器可视为 全混流反应全混流反应 器器 又若求得无因次方差又若求得无因次方差 02 0 2 则反应器可视为则反应器可视为 活塞流反应器活塞流反应器 5 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 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 PA P 若大釜 若大釜 在先 小釜在后 出口转化率为在先 小釜在后 出口转化率为 x xA1 A1 小釜在先 大釜在后 则出口转化率为 小釜在先 大釜在后 则出口转化率为 x xA2 A2 两种情 两种情 况下 进料流速 进料浓度和反应温度均相同 比较况下 进料流速 进料浓度和反应温度均相同 比较 x xA1 A1和 和 x xA2 A2的相对大小为 的相对大小为 x xA1 A1 x b b 2 2 二级反应 等温操作 二级反应 等温操作 a a E E2 2 则反应温度应尽可能采用高温或低温 则反应温度应尽可能采用高温或低温 答 为使目的产物答 为使目的产物 P P 的选择性高 应选择 的选择性高 应选择 1 1 若采用间歇反应釜 其加料方式为若采用间歇反应釜 其加料方式为 A A 一次性加入 一次性加入 B B 连续滴加连续滴加 2 2 若采用管式反应器 其进料方式为若采用管式反应器 其进料方式为 A A 从反应器进口处加入 从反应器进口处加入 B B 沿管长多处加入沿管长多处加入 3 3 若若 E E1 1 E E2 2 则反应温度应采用 则反应温度应采用 高温高温 一 选择题一 选择题 1 1 气相反应气相反应进料时无惰性气体 进料时无惰性气体 与与以以1 21 2摩尔比进料 摩尔比进料 CO 3H2CH4 H2OCO 2 H 则膨胀因子则膨胀因子 A A CO A A 2 2 B B 1 1 C C 1 1 D D 2 2 2 2 一级连串反应一级连串反应在间歇式反应器中 则目的产物在间歇式反应器中 则目的产物P P的最大浓度的最大浓度 AS K1K2 P A A max P C A A B B C C D D 12 2 2 1 0 KK K A K K C 22 1 12 0 1 KK CA 12 2 1 2 0 KK K A K K C 22 1 21 0 1 KK CA 3 3 串联反应串联反应A A P P 目的 目的 R R S S 目的产物 目的产物P P与副产物与副产物S S的选择性的选择性 C C P S A A B B C C D D AA PP nn nn 0 0 0 0 A PP n nn 0 0 SS PP nn nn 0 0 RR PP nn nn 4 4 全混流反应器的容积效率全混流反应器的容积效率 1 0 1 0时 该反应的反应级数时 该反应的反应级数n n B B A A 0 0 B B 0 0 C C 0 0 D D 0 0 5 5 对于单一反应组分的平行反应对于单一反应组分的平行反应 其瞬间收率 其瞬间收率随随增大而单调下增大而单调下 A P S P A C 降 则最适合的反应器为降 则最适合的反应器为 B B QBA PBA k k 2 1 2 2 25 0 2 5 02 1 BAQ BAP CCkr CCkr A A 平推流反应器平推流反应器 B B 全混流反应器全混流反应器 C C 多釜串联全混流反应器多釜串联全混流反应器 D D 全混流串接平推流反应器全混流串接平推流反应器 6 6 对于反应级数对于反应级数n n 0 0的不可逆等温反应 为降低反应器容积 应选用的不可逆等温反应 为降低反应器容积 应选用 A A A A 平推流反应器平推流反应器 B B 全混流反应器全混流反应器 C C 循环操作的平推流反应器循环操作的平推流反应器 D D 全混流串接平推流反应器全混流串接平推流反应器 7 7 一级不可逆液相反应一级不可逆液相反应 出口转化率出口转化率 每 每 A2R 3 0 30 2 mkmolCA 7 0 A x 批操作时间批操作时间 装置的生产能力为 装置的生产能力为5000050000 kgkg产物产物R R 天 天 60 60 则反应器 则反应器 htt06 2 0 R M 的体积的体积V V为为 C C 3 m A A 19 619 6 B B 20 220 2 C C 22 222 2 D D 23 423 4 8 8 在间歇反应器中进行等温一级反应在间歇反应器中进行等温一级反应A A B B 当 当时 时 slmolCr AA 01 0 lmolCA 1 0 求反应至求反应至所需时间所需时间t B t B 秒 秒 lmolCA 01 0 A A 400400 B B 460460 C C 500500 D D 560560 9 9 一级连串反应一级连串反应A A P P S S在全混流釜式反应器中进行 使目的产物在全混流釜式反应器中进行 使目的产物P P浓度最大时的最优浓度最大时的最优 空时空时 D D opt A A B B C C D D 12 12 ln KK KK 12 21 ln KK KK 21 12 ln KK KK 21 1 KK 1010 分批式操作的完全混合反应器非生产性时间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不包括下列哪一项 B B 0 t A A 加料时间加料时间 B B 反应时间反应时间 C C 物料冷却时间物料冷却时间 D D 清洗釜所用时间清洗釜所用时间 1111 全混流反应器中有全混流反应器中有 B B 个稳定的定常态操作点 个稳定的定常态操作点 A A 1 1 B B 2 2 C C 3 3 D D 4 4 1212 全混流反应器的容积效率全混流反应器的容积效率 小于小于1 01 0时 且随着时 且随着的增大而减小 此时该反应的反应的增大而减小 此时该反应的反应 A 级数级数n n D D A A 0 0 B B 0 0 C C 0 0 D D 0 0 1313 当反应级数当反应级数n n D D 时 微观流体具有比宏观流体高的出口转化率 时 微观流体具有比宏观流体高的出口转化率 A A 0 0 B B 1 1 C C 1 1 D D 1 1 1414 轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与 C C 无关 无关 A A 示踪剂的种类示踪剂的种类 B B 示踪剂的输入方式示踪剂的输入方式 C C 管内的流动状态管内的流动状态 D D 检测位置检测位置 1515 对于气对于气 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 C C 装置 装置 A A 填料塔填料塔 B B 喷洒塔喷洒塔 C C 鼓泡塔鼓泡塔 D D 搅拌釜搅拌釜 1616 催化剂在使用过程中会逐渐失活 其失活速率式为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 当平行失活对 dm idC k dt d 反应物有强内扩散阻力时 反应物有强内扩散阻力时 d d为为 C C A A 0 0 B B 1 1 C C 3 3 D D 1 1 1717 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 A A A A 粒子与流体间有温度差粒子与流体间有温度差 B B 粒子与流体间无温度差粒子与流体间无温度差 C C 床层径向有温度梯度床层径向有温度梯度 D D 床层轴向有温度梯度床层轴向有温度梯度 1 18 8 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 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 A A A A 粒子与流体间有浓度差粒子与流体间有浓度差 B B 粒子与流体间无浓度差粒子与流体间无浓度差 C C 床层径向有温度梯度床层径向有温度梯度 D D 床层径向有浓度梯度床层径向有浓度梯度 1919 下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第 级模型的特点级模型的特点 C C A A 各参数均为恒值各参数均为恒值 B B 参数值不随床高而变参数值不随床高而变 C C 参数值与气泡大小无关参数值与气泡大小无关 D D 参数值与气泡大小有关参数值与气泡大小有关 2020 流化床反应器中的操作气速流化床反应器中的操作气速是根据具体情况定的 一般取流化数是根据具体情况定的 一般取流化数在在 B B 范范 0 U mf UU0 围内 围内 A A 0 10 1 0 40 4 B B 1 51 5 1010 C C 1010 1515 D D 0 40 4 1 51 5 2121 全混流反应器进行放热反应时 要使反应器操作在稳定的定常态 则必须满足以下条 全混流反应器进行放热反应时 要使反应器操作在稳定的定常态 则必须满足以下条 件件 C C A A 移热速率 移热速率 放热速率放热速率 B B 移热速率 移热速率 放热速率随温度的变化率放热速率随温度的变化率 D D 移热速率随温度变化率 移热速率随温度变化率 放热速率随温度的变化率放热速率随温度的变化率 2222 气固催化反应本征速率是指排除 气固催化反应本征速率是指排除 C C 阻力后的反应速率 阻力后的反应速率 A A 外扩散阻力 外扩散阻力 B B 内扩散 内扩散 C C 内外扩散 内外扩散 D D 吸附和脱附 吸附和脱附 2323 等温液相反应 等温液相反应 A B PA B P rp klCACBrp klCACB 2A R2A R rR k2CA2rR k2CA2 P P为目的产物 有下列四种方案可供选择 从提高为目的产物 有下列四种方案可供选择 从提高P P的收率着眼适宜选用的收率着眼适宜选用 D D A A 间歇釜式反应器 间歇釜式反应器 A A和和B B一次性加入 一次性加入 B B 全混流反应器 全混流反应器 C C 半间歇釜式反应器 半间歇釜式反应器 A A一次性加入 一次性加入 B B连续滴加 连续滴加 D D 半间歇釜式反应器 半间歇釜式反应器 B B一次性加入 一次性加入 A A连续滴加 连续滴加 2424 乙苯在催化剂上脱氢生成苯乙烯 经一段时间反应后 苯乙烯生成量不再增加 乙苯 乙苯在催化剂上脱氢生成苯乙烯 经一段时间反应后 苯乙烯生成量不再增加 乙苯 仍大量存在 表明这是一个仍大量存在 表明这是一个 B B 反应 反应 A A 慢速 慢速 B B 可逆 可逆 C C 自催化 自催化 D D 不可逆 不可逆 2525 等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应 等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应 若保持相同的若保持相同的 AS K1K2 P 转化率转化率x xA A 调节反应温度使 调节反应温度使k k2 2 k k1 1降低 则降低 则P P的收率将的收率将 A A A A 增大增大 B B 减小 减小 C C 不变 不变 D D 先增后减 先增后减 2626 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 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 A A 空时空时 B B 反应时间反应时间t t C C 停留时间停留时间t t D D 平均停留时间平均停留时间 2727 阶跃示踪法测定停留时间分布 阶跃示踪法测定停留时间分布 对应曲线为对应曲线为 B B A A E E t t 曲线 曲线 B B F F t t 曲线 曲线 C C I I t t 曲线 曲线 D yD y t t 曲线 曲线 2828 气固催化反应的内扩散模数 气固催化反应的内扩散模数 其中 其中L L为特征长度 若颗粒为球形则为特征长度 若颗粒为球形则L L D D A A 厚度厚度 2 2 B B R R C C R 2R 2 D D R 3R 3 2929 对于反应级数 对于反应级数n n 0 0的不可逆等温反应 为降低反应器容积 应选用的不可逆等温反应 为降低反应器容积 应选用 A A A A 平推流反应器平推流反应器 B B 全混流反应器全混流反应器 C C 循环操作的平推流反应器循环操作的平推流反应器 D D 全混流串接平推流反应器全混流串接平推流反应器 二 填空题二 填空题 1 1 化学反应工程是一门研究化学反应工程是一门研究 化学反应的工程问题化学反应的工程问题 的科学 的科学 2 2 化学反应速率式为化学反应速率式为 如用浓度表示的速率常数为 如用浓度表示的速率常数为 用压力表示的速率 用压力表示的速率 BACA CCKr C K 常数常数 则 则 RT P K C K P K 3 3 平行反应平行反应均为一级不可逆反应 若均为一级不可逆反应 若 选择性 选择性S Sp p与与 浓度浓度 无无 A P S 主 E 副 E 关 仅是关 仅是 温度温度 的函数 的函数 4 4 对于反应级数对于反应级数n n 0 0的反应 为降低反应器容积 应选用的反应 为降低反应器容积 应选用 平推流平推流 反应器为宜 反应器为宜 5 5 对于恒容的平推流管式反应器对于恒容的平推流管式反应器 平均停留时间 反应时间 空时平均停留时间 反应时间 空时 一致 一致 6 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 微观流体微观流体 7 7 流体的混合程度常用流体的混合程度常用 调匀度调匀度S S 流体的混合态流体的混合态 来描述 来描述 8 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 物理物理 失活 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 化学化学 失活 失活 9 9 对于多孔性的催化剂 分子扩散很复杂 当微孔孔径在约对于多孔性的催化剂 分子扩散很复杂 当微孔孔径在约 0 1um0 1um 时 分子与孔壁的碰时 分子与孔壁的碰 撞为扩散阻力的主要因素 这种扩散称为撞为扩散阻力的主要因素 这种扩散称为 努森扩散努森扩散 1010 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 因此一般可用向上有温度和浓度的变化 因此一般可用拟均相一维拟均相一维模型来计算 模型来计算 1111 对于可逆的放热反应 存在着使反应速率最大的最优温度对于可逆的放热反应 存在着使反应速率最大的最优温度和平衡温度和平衡温度 二者的 二者的 opt T eq T 关系为关系为 1 2 12 ln E E EE R TT TT opteq opteq 1212 描述流化床的气泡两相模型 以描述流化床的气泡两相模型 以的气速进入床层的气体中 一部分在乳相中以起始的气速进入床层的气体中 一部分在乳相中以起始 0 U 流化速度流化速度通过 而其余部分通过 而其余部分则全部以气泡的形式通过 则全部以气泡的形式通过 mf U mf UU 0 1313 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 气气 相为平推流 而对相为平推流 而对 乳乳 相则有种种不同的流型 相则有种种不同的流型 1414 多相反应过程是指同时存在多相反应过程是指同时存在 两个或更多两个或更多 相态的反应系统所进行的反应过程 相态的反应系统所进行的反应过程 1515 三传一反三传一反 是化学反应工程的基础 是化学反应工程的基础 1616 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 简称达个参数间的关系 简称 数学模型数学模型 1717 一级连串反应一级连串反应在平推流反应器中 则目的产物在平推流反应器中 则目的产物 P P 的最大浓度的最大浓度 AS K1K2 P 2 1 122 kkk k k 12 12 ln kk kk max P C opt t 1818 着眼反应组分着眼反应组分K K的转化率的定义式为的转化率的定义式为 0 0 K KK K n nn 1919 一级连串反应一级连串反应在间歇式全混流反应器中 则目的产物在间歇式全混流反应器中 则目的产物 P P 的最大浓度的最大浓度 AS K1K2 P 2 1 122 kkk k k 12 12 ln kk kk max P C opt t 2020 化学反应速率式为化学反应速率式为 如用浓度表示的速率常数为 如用浓度表示的速率常数为 用压力表示的速 用压力表示的速 BACA CCKr C K 率常数率常数 则 则 P K C K P K 2121 理想反应器是指理想反应器是指 全混流反应器 平推流反应器全混流反应器 平推流反应器 2222 具有良好搅拌装置的釜式反应器按具有良好搅拌装置的釜式反应器按 全混流全混流 反应器处理 而管径小 管子较长和流速反应器处理 而管径小 管子较长和流速 较大的管式反应器按较大的管式反应器按 平推流平推流 反应器处理 反应器处理 2323 全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为 rG QQ dT dQ dT dQ Gr 2424 平推流反应器的返混为平推流反应器的返混为 0 0 2525 一个可逆的均相化学反应 如果正 逆两向反应级数为未知时 采用 一个可逆的均相化学反应 如果正 逆两向反应级数为未知时 采用 初始速率法初始速率法 法法 来求反应级数 来求反应级数 2626 分批式完全混