《化学反应工程原理》第二版复习题

1、1化 1106 反应工程复习题一.填空题1-化学反应速率可以表为（）A前提是_。（反应体积恒定 考点：反应速率的定义，恒容）dt2. 化学反应过程按操作方法分为 _、_、_ 操作。（间歇操作、连续操作、半间歇操作）（理解连续与间歇）p3.aAaA + + bBbB-pPpP + + sSsS对于反应，则rP_（A）。（同）（考点：反应物和产物的速率之比等于其化学计量系数之比）4 化学反应速率式为rAKCCACB，用浓度表示的速率常数为 Kc，假定符合理想气体状态方程， 如用压力表示的速率常数Kp，则 Kc=_Kp。（RT）（）（以浓度表示的速率常数与分压速率常数的换算关系）5 在构成反应机理的

2、诸个基元反应中，如果有一个基元反应的速率较之其他基元反应慢得多，该步骤的反应 速率即代表整个反应的速率，其他基元反应可视为处于 _。（拟平衡态）（考点：理解拟平衡态、速率控制步骤 的定义，用于推导非基元反应动力学）.P（主）A 6 如果平行反应S（副）均为一级不可逆反应，若E E主E副，提高选择性应 _。（提高温度）（考点：主反应活化能大于副反应活化能，升温提高选择性，反之则反，还应注意主反应级数高于副反应级数时 应采用高浓度操作，对应应该采用什么样的加料方式或什么类型的反应器？）K1K21/17 一级连串反应A AP P S S在平推流反应器中，为提高目的产物 P 的收率，应 _k2/k1。

3、（降低）（考点：提高连串反应选择性的途径，还包括间歇反应釜中的最佳反应时间和连续反应器的体积（OR 空时 OR 停留时间）问题）8 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。物理吸附的吸附热要_化学吸附热，物理吸附是 _分子层吸附，而化学吸附是 _ 分子层吸附（范德华力、化学键力、小于、多、单） （考点：比较物理和化学吸附的区别，包括结合力）吸附层数，吸附热等区别）9 气体在固体表面上发生吸附时，描述在一定温度下气体饱和吸附量 与吸附压力（或吸附物质在相中浓度）的关系式称为 _ 。（吸附等温方程）（吸附等温式的定义，注意是饱和吸附量）10. 在轴扩散模型中，彼

4、克莱准数Pe_, （UL） Pe 很大时，即扩散系数相对非常小，反应器中物料De的流动形态接近_ 。（平推流或活塞流）11. 在轴扩散模型中，彼克莱准数愈大轴向返混程度就 _。（愈小）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，这种扩散通常称为_。分子扩散（容积扩散）13 对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约0.1um 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_。（努森扩散）（分子扩散的四种形式和区别）14 气一固相催化反应的西勒模数=_ ，它是表征内扩散影响的重要参数，其中L 定义为 _。2（LkCb，催化剂颗粒的特征长度）

5、（西勒模数的定义，含义，表达了什么？并且注意与坦克莱准数进行Y De深刻对比，记住球形和圆柱形催化剂颗粒的特征长度各为多少）15.工业催化剂的三个要求是： _ 、_、_ 。（活性好、选择性高、寿命长）16 具有良好搅拌装置的釜式反应器按 _ 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_ 反应器处理。（全混流反应器、平推流）（要深刻理解全混流与平推流的特征，什么情况下，工业反应 器可以近似用 MR 什么时候可用 PR 近似处理）17 反应器的空时T是 _ 与_之比。（反应器的反应体积、进料流体的体积流量，同时还要理解空速和平均停留时间的概念， 注意空速中的体积流量是标态下， 而非空时

6、中的反应器进口状态下的体积流量，要注意物料 PFR中的停留时间即为物料在PFR 中的反应时间，由此理解为什么 恒容反应时，空时相当于间歇反应器中的反应时间）18 对于恒容的平推流管式反应器 _ 、_一致。（平均停留时间、空时。考点与上题一致，）19.对于循环操作的平推流反应器，当循环比 0 时为_ 反应器，而当时则相当于 _反应器。（平推流、全混流）（如何理解循环反应器是 PFR 与 CSTR 相互转化的范例）20 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。（平推流）（比较 CSTR 和 PFR 所需要的体积，通过作图很直观，一个的空时是曲线下面的面积，一个是矩形

7、的面积）21 平推流管式反应器tt时，f (t)=o (DO)平推流管式反应器tt时，f (t)=o (0)平推流管式反应器tt时，F (t)=o (1 1)平推流管式反应器t PCHS-CHA106104100048106 104=48,9 484648总摩尔收率F“ =S血=90.6%*100% =90.6%单耗=1.总质董收=1/0.889=1.1251-2.甲醛和乙块在催化刑作用下生成丁块二醇，其反应式为2HCHO +C.HjCOi.在涓流床反应器进行反应，原料分离回收循环操作.某工 厂测得如下救据：进反应器的猪甲醛农度为10%质量分数），出反应器的甲 醛的浓度为1.6%（质量分数），

8、丁焕二醇的初始浓度为讥出口浓度为7.65,假设分离回收中无损失试计界反应过程的转化买 选择李单程收率和总单程收車7,65/86j4%F10总收車网如：未反应枷件分离回收鯉桑使用，若不计原料在分离it强 馆损軾则其加总转牝車为100%则有始化了執初转终100-464&9100-46= 90.6%单程摩尔收益船心48100=45%总质量收率YA P= SA_P.-*100% = 8S.9%100-46解：2A +B今P602686初始100转化7.65*60/867.65终了L67.65所以；10-1.6七=亠= 84%TQ60 S610-1.6=63.5%54i收军.以100份计|17总

9、吹卑 Y=S r =63.5% *100% = 63.5%182-1,某一反应化学计量式A+2B2P若以反应物4表示的反疸速率为r, = 2c 试写出以反弦物B和产物P表示的“速率无a=牝:知iy=ii活化能分别为：53.59,9531,210J2,573.43,582出kJjnoP3丄於辭乙轴反应为二级反应在问朝应器中进行，Hniii转化 車为也试枠化車为叮5需駅加多少时间？解；二级反应：一二一 4叫阪（1-审心1-心2 丄竺 u 丄_2LkcAQ1 - 0.5 Ac如1 - 075t=15inm A t=15-5=lOmul32有一05级反应4今匕在间轨反应器中lOmin转化率0.75,试

10、 冋3 （hniii的转化率为多少？解：f = E応诣（鸡厂；汕7）7或二-召二依-1)和今-(1-心严-1CA 5-0.5* *10 = ；(1- 0.巧严-104匕=占;(1 1严14当KA=1 时1 t=20min25段反应温度上升1QC反应速率增丸】佻为使这一规律成主 活化能与温度间应保持什么关系？并求出300L400K.600K.8（H）K10（）K温 度时的洽化能*ln2 =4 10五斤+10)竺三片任4-10）二05763斤（耳+10）19所叽30min时丫转北卑为120394IBSTRA+B-P已Ml谜*f|tk=6J5L/(mol.b)CAH307mol12治试计灿9蜩时 和

11、亂解：等宋反应耳=比-tee(l- xJr也之见 _工-呗叽地(7)厂心7XA=0.5 时1=4*7711=-0 5-0.53 h645x03071-0.5tj)%= 52.47h伉明：对二圾反加箱化丰趟希反应时间越出不能草纯追求轸化电4L苑丙烷热裂解为乙烯的反应GHCGHHm反应准772V等 温条件下进行1其反应动力学方程为rA=kcA)其中kMMh匕若采用理想流动 管式反应器，p=0.1MP进科量时0血h,当苦化率XA=0.5时， 求所需 的PFR的体积.解：由题意，此反应为一级不可逆交容 G 则G = frC1=归二直F17 j=心匕亠一v珂(1 + 6儿声14 西九卢代入辆料方程：%

12、K _反应器体积：=or已铀 6-Y= 1 y.&尸1，-r = (1 +1)In - 0.5龙216110.41-0.54 3.沁 fe 反应A+B今P,动力学方粉皿2代时速串常数加9t92x10Jm3/(kmoLs),物料初始 X 度仃尸。kinoUniS矿。血畑皿皿 求在PFR中反应器出口限刑丘皿物韩化卑0於时所富轴空时.dx.1耳1七”球积分厂一西儿。卩170.4叫=v3r 2.216x0.8=17726 in(1十屯人*)五身21解：二级反应,Ait, B为限制组分r = c 因 SJHCBQ“ rs代入积分整理得“丄丄mms代入数搪“加(1+A0UM =弘二细=1一 = 0

13、.25% 0.08r =-1-丄1口上烂二2竺二7906A2.196h0.08*9.92*10 025(1+02碘095)5L已知一圾反应在PFR中进行， 岀口牯化丰为09现将一反应移 到一水CSTR中进律若两种反应器体积相同I且其他条件不虬问该反 应在C5TR的出口苗代車应为多少？因体积相同:V相同f所以骑=如4丄hl=丄丄 J4 hl=k 】- k 17血1-0,9 1-心和 曇6972%$2某财35速車方程込 在CSTR中反则 在一 定工艺条件下所得韩铠车为0民今将皈应務到一个比它犬6信的CSTR中进行反应，其他条件不变，其能达到曲轸化車是多少？-% _ 勺皿丫- 1兀n口 屉加-1)2

14、% (1-心$严 曲_ 1 1讥心7门 f弘-。=E = 1心q辰上(7)上1心解:22住占 5% (1- S)因巧=石卩肥其它条件不变卩壽丸不变235 3.某演湘反虚A-P为一確不可道反厘,反虚制t能E詔工6kJ/moh在15吒等温管式反应器中进行，转化車为0血现改用等依积的CSTR,处理量不变，要求转化車达到0工问此时的CSIR什么温度下操作？解“计佥皿_ L S fc2c10(l-xJ2)k21-AJ2因V制珂不变：所以刁二$1 I 110.7111- = -&1-0.6 fr:1-0.72.5465 =F 11II2.5465 = -I- )RA兀3.6x1/1S3141502

15、734T2=4403K约167.3C65有一中间试验反应备其停留时间分布函教为(00r0.4求：(1)平均停常时间F (RA今P k凯8紆】，等温棵昨，若进斤固栩 颗粒反良其转化車为多少?(3)若用FF&停留时间为OJs,后接一个平 均停留时间为(18啲CSTK,问此时转化車是多少？解：助 2 如41,二严心用dt(1)心：圧(加心厂口阳nf=L2s(2)彗反应看作若干4 BSTH一级反应乙=处In =或5 = &血e = c0S/CJOc.io该反应器，E=1.2站攻皿代入仙天25屛如=0442824254 7；= 1-1-04428-05572%(3) PFR-CSTR4

16、PFR :s - %严予韩化車心=1空=畑72瓠2)相氐CJ0解：性桶f卯曲巴巴应用教值枳分法求枳分(折线下面积)：辛法：cAdt =#0 + 2(5 + S) + 4(0.1 +10+4) = 1318.4梯：5旳=単(0 + 0)斗48(0,1 + 5 + 10 + 8 + 4) = 1300,S甘9r工牡E)禺工咔求均值心-二 -=259.13 s乞驰)禺工Eg)=1J=14 CSTR t算仝匚空% 1+匕1+0,8 *0.8=0,4428洞&t)上各块礎环)000.000.00001480000.00002960.0|0.000031440.1140.000141925.012

17、4&0.0031524010.0484. S0.007662SS8.091680.006173364.01204 S0.00308鷲斗0.0B00.&0.00006-7.用脉冲法测得示踪物烈度试计昴半均停留时间若在反应器中进行一级反应，4今P, k=7.5xloV?束平均转化丰若分别用CSTR帝PFR,其平均 停留时问相飢转化率为多少？-0 8*0 426一级反应：心按PFR: - = s能*kr_7.5*10-5*25.131 + Zrr_1 + 7.5 *10-3* 259.137 - 2己二酸(A)和己醇以筈摩尔反应空成聘酸树脂在 7LC时 以硫酸作催化剂进行缩聚反应实验测得速率方程为：(為)=左丘 mof L mink= t.97 L/ ( min k moltFz = 0 IM)4kmoy L若每尺处理 2 400kgQr酸，每批操作的非生产时问为设反应器 装料系数为 0 .75,求：(1) 在間歇反应器屮己二酸转化率分别