化学反应工程期末考试真题

1、一、选择题化学反应工程原理1#1、气相反应CO + 3H2CH4 +出0进料时无惰性气体，CO与H 2以1 : 2摩尔比进料，则膨胀因子 CO =_A_c#A. -2B. -1C. 1D. 22、一级连串反应AK2S在间歇式反应器中，则目的产物Cn P的最大浓度P,max _AK2K1Cao(丿A.b.A01/2 2(K2/KJ1C.K2K2CA0( 丿K1D.C A0(K1/K2)1/2 12#5、对于单一反应组分的平行反应B_cA.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3、串联反应A T P （目的）T R + S，目的产物P与副产物S的选择性SP

2、=_C_np - np0np -np0np-nP0nP - nP0A.nA0 一 5B.“A0C.ns- nsoD.nR - nR04、全混流反应器的容积效率n =1.0时，该反应的反应级数n_B_。A. 0D. 0P主）S副D，其瞬间收率 随ca增大而单调下降，则最适合的反应器为#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A7、一级不可逆液相反应A32R CA0 = 2.30kml /m出口转化率xA = 0.7，每批操作时间t +t =2.06h，装置的生产能力为50000 kg

3、产物R/天，Mr=60,则反应器的体积V为_C_mA. 19.6B. 20.2C. 22.2D. 23.48、在间歇反应器中进行等温一级反应A t b ,- rA =0.01CAmol/ 1 S , 当 Ca0 =1ml/l时，求反应至C0.01mOl/l 所需时间 t=B秒。A. 400B. 460C. 500D. 5609、一级连串反应A T Pt 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pt =Dln (K2/K1)ln(Q /K2)ln (K2/KJ1A. -QB.心QC.D.k,k210、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间t不包括下列哪一项B cA.加料时间B

4、.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。A. 1B. 2C. 3D. 4712、 全混流反应器的容积效率 n小于1.0时，且随着A的增大而减小，此时该反应的反应级数n _ D_A. 0D. 013、当反应级数n_D_时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。A. =0B. =1C. 1D.放热速率B.移热速率 放热速率随温度的变化率D. 移热速率随温度变化率 0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用A oA.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三、分析解答题1、简述等温恒容平推流反应器空时、反应

5、时间、停留时间三者关系？空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。（分）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。（分）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。（分）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。（分）2、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?C阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统，（分）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A0的流A的浓度随时间的变化。（体，（分）同时保持系统内流动模式不变，并在切换

6、的同时，在出口处测出出口流体中示踪剂F（t）=Ch分）对应的曲线为F （t ），CAO o （分）3、简述均相反应及其动力学的研究内容?5#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。4、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

7、高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。5、简述气-液反应的宏观过程：A （g） + bB （l ）-产物（I ）?1）反应物气相组分从气相主体传递到气液相界面，在界面上假定达到气液相平衡;2 ）反应物气相组分A从气液相界面扩散入液相，并在液相内反应;3 ）液相内的反应产物向浓度下降方向扩散，气相产物则向界面扩散;4）气相产物向气相#主体扩散。6、简述固定床反应器的优缺点?1）催化剂在床层内不易磨损;2 ）床层内流体的流动接近于平推流，与返混式反应器相比，用较少的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力;3）固定床中的传热较差；4）催化剂的更换必须停产进行。7、对于反应2=k1CA，其活化

8、能为E1 ； rS = k2CA，其活化能为E2，当 E1 E2时如何选#择操作温度可以提高产物的收率?#答：对于平行反应Sr上 i/ RTrR _ k10eE2/RT CArsk2ekioek20RTCa，所以，当E1 E2时应尽可能提高反应温度，方可提高R勺选择性，提高R的收率10、简述理想反应器的种类？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

9、，所有的物料在器内具有相同的停留 时间。11、简述气固流化床反应器鼓泡床模型的特点？答：假定床顶出气组成完全可用气泡中的组成代表，而不必计及乳相中的情况，对气泡的组成进行计算便可以达到反应的 转化率12、简述理想反应器的种类。答：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 停留时间四、计算题1、醋酸在高温下可分解为乙烯酮和

10、水，而副反应生成甲烷和二氧化碳：CH 3COOHCH 2 二CO H 2O CH 3COOHCH 4 CO2已知在916-c时 k1 = 4.65s，k2 = 3.74s，试计算：1) 99%勺醋酸反应掉的时间；2) 在此反应条件下醋酸转化成乙烯酮的选择性。C解：设在时间t时乙烯酮和甲烷的浓度分别为x和y，初始为J A0，则dx k!(CA0 -X - y) dtdy k2(CA0 - x -y) dtk2)(CA0-x-y)相加得dt亠 y) (k1 k2)dt将其积分Cao -(x y)CA0Cao _(x y)十 k2)t1)当转化率为99%寸x y = 0.99C aotIn4.65

11、3.740.549 s1-0.992)瞬时选择性为xk1积分得yk2Spdxdy4.653.74xS 55.4% y2、反应A - B为n级不可逆反应。已知在300K时要使A的转化率达到20%需 12.6分钟，而在340K时达到同样的转化率仅需3.20分解:dCAdt即-ACa dCn ACA钟，求该反应的活化能E。=kt272#达 20%时，Ca =O.8Caokn丄(n -1)Caon 11心-1)-2#式中M为常数k300 M1X12.63401x3.2k340InInkM /3.2300M /12.61 18.314(300 _340)E=29.06 (kJ/mol )23、气相反应在

12、4ook寸的速率式-rA = 3.66Pa atm / h ,求kC4、有一个反应器测其方差_ 2 2-1=112.5min ,t =15min，如果这个反应器可以用等体积多釜串联模型来描述，并在这个反应器中进行液相反应A + B T 2R，已知一 rA = kCACB，Cao = Cbo = 12mo1 / 1k =1l / mol min，求反应器的出口转化率?解:C 22_112.5152= 0.5分2#2#分分一 :N = 2 N15 =7.5min则每个反应器的停留时间为对第一个釜进行物料衡算C A0 - C A1 * ( A1 ) 12整理得 7.5C A1C A1 - 12-Ca

13、1 kC A1 . 1分=0分解得 Ca1 =0.30mol/l分同理对第二个釜进行物料衡算C A1 = C A2 (一A2 ) - 22C A2 kC A2、2分解得 Ca2 =0.144mol/l分Ca0 - Ca21-0.144xa 85.6%Ca016、在间歇釜中一级不可逆反应，液相反应A 2R，一 rA =kCA kmol/m3 h, k=9.52 x 109exp-7448.4/T h-1 , CA0 P.3292#kmol/m3, MR =60, CR0 =0,若转化率XA =0.7，装置的生产能力为50000 kg产物R/天。求50C等温操作所需反应器的有效容积？（用于非生产性

14、操作时间10=0.75 h ） 解：反应终了时R的浓度为CR =2CA0xa =3.22（kmol /m3）t CA0XA dxAkCAXA dXA01 ln k11xA2#k =9.52 109exp7448.40.92IL 273 501 1 tIn0.921-0.7VCrMr 50000 t to一 2450000 2.0624 3.22 60= 22.2(m3)2#2#、选择题（每题2分，共20分）1.对于反应aA + bBA pP + SS，则p =_a(Ta)。A.P|a|a|2.A.b. aC.D. P对于一非恒容均相化学反应rdnAVdtBB.aAdn BVdtC.BB，反应产

15、物dCirB :dtB的化学反应速率rBBD.dCBdt2#2#气相反应4A + B 3R + S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 f =C_2#反应C4H 102C2H4 + H2 k= 2.0s4.则反应级数n= B(A)0(B) 1(C) 2(D) 35.串联反应A P (目的)-R + S，目的产物P的得率Xp= A0nP nP0np-nP0np -n P0nP n P0A.nA0 _ n AB.n A0C.ns -nsoD.nR n RO(A) 1/4(B) 2/3(C)- 1/4(D)- 2/36. 一级连串反应A - P - S在平推流管式反应器中进行

16、，使目的产物P浓度最大时的反应时间topt =c1In (Q/K2)In (心/KJIn (g/KJA K1 K2 bK 2 -K1cK 2 -K1d寸 K1 K 27. 气一液相反应中的膜内转化系数在B围内，反应为中等速率的反应。A. 0.02 B. 0.02 2D.28. 气固催化反应的内扩散模数 L =LJkvCs /De，其中L为特征长度，若颗粒为圆柱形则L=C_A.厚度 /2 B. RC. R/2D. R/39. 下列不属于Langmuir型等温吸附的假定的是_D。A.均匀表面 B.吸附机理相同C. 分子间无作用 D.多分子层吸附_ 210. 全混流流动的E (t)曲线的方差 b日=

17、C_，A. 0B. 01C. 1D.1四、分析与推导题(每题15分，共30分)丄C 2A+C卩轆D1. 某均相反应系统中包括如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系A+2B L 月解:rc- k1CACB-2kCACB22k1CACB k3C A CCk2CC - 2k3CA CC2k4CD2k2CAk2CC - k3CA CC k4C D-k4CD五、计算题(共20 分)有一级不可逆反应A - P，在85C时反应速率常数为3.45X 10-2 min-1,若日产4X04 Kg的产品P,A和P的密度均为1.25 Kg/I, 今拟在某一间歇釜式反应器中进行，若辅助操作时间为0.5 h,最终转化率为95%，求：(1) 每批操作所需反应时间？(2) 若装填系数为0.75，求反应器的体积？解:(1)达到要求的转化率所需的反应时间x dxA