兰州交大化工院大三期末复习

1、2Review Chemical Engineering and Technology化艺1302班114专用2015/12/16第 2 页 Contents 化学反应工程03 专业英语20 仪器分析33 化工机械设备41 化工原理45 以上资料由114宿舍全体成员提供，尤其感谢寝室大学霸刘欢同学对英语资料搜索整理，也感谢钟富裕同学对各科资料的整理及本文档的精心制作,专用于2015年度上学期期末考试。带着回家的心，学霸们加紧时间复习吧，加油！么么哒. 4反应工程期末考试试卷一、 选择填空（每小题2分，共30分）1、丁烷在700，总压0.3MPa条件下的热分解反应：C4H10（A）2C2H4（B

2、） + H2（C）原料气中含有10%的甲烷，假设甲烷不分解，则丁烷进料流量为V0=300m3·h-1且转化率为xA=60%时，反应器出口体积流量V=（ ）m3·h-1。A. 120 B. 300 C. 324 D. 6242、二级液相反应 AR，在反应的第一分钟内A的浓从2.0mol/L下降到1.5mol/L，则速率常数k=（ ） L·mol-1·min-1。A. 0.0028 B. 0.167 C. 0.5 D. 条件不足，无法计算3、关于平推流反应器的物理模型，以下不正确的是（ ）。A. 反应器内无返混，所有物料通过反应器的时间相同B. 垂直于流体流

3、动方向的同一截面，不同径向位置的组成和温度是一致的C. 定常态下操作，反应器内状态只随轴向位置而变，不随时间改变D. 反应器内无轴向返混，但在径向有返混，且物料通过反应器的时间相等4. 直径和高均为a的圆柱形催化剂粒子，其比表面当量直径ds=（ ）。A. a B. C. D. 5. 在反应器设计物料衡算式中，关键组分积累量为零的反应器为（ ）。A. PFR和CSTR B. BR和CSTR C. PFR和BR D. PFR，CSTR和BR6. 催化剂的密度，床层空隙率，则床层密度（ ）。A. 0.32 B. 0.48 C. 0.75 D. 1.337. 对于连串反应2APS，如果A的起始浓度cA

4、0=1.2kmol/m3，反应结束时反应混合物中A的浓度为cA=0.2kmol/m3，P的浓度为0.4kmol/m3，则=（ ）。A. 0.2 B. 0.4 C. 0.8 D. 1.08. 下列关气-固流化床反应器正确的陈述是（ ）。A. 在气流的搅动下，流化床内一般呈散式流态化B. 流化床内催化剂颗粒粒径小，因而可以忽略催化剂内扩散C. 初始流化速度和逸出速度均指气体真实流速D. 气泡相内只有气体，没有固体9. 在全混流反应器中进行等温液相一级不可逆反应，进口浓度为，出口浓度第 51 页 rich为，空间时间为，现在原反应器上串联一个相同的反应器，其它条件不变，则出口浓度变为（ ）。A. B

5、. C. D. 10. 在均相反应器中进行如下平行反应： A + BP （目的产物） AS （副产物） 为了提高主产物的收率，宜选择的操作方式为（ ）。A. 采用半连续反应器，反应物A分次加入B. 采用平推流反应器，B分次加入C. 采用全混流反应器，A和B同时加入D. 采用全混流反应器与平推流反应器的串联组合11. 实验测得某固体催化剂的速率常数k=0.1s-1，有效扩散系数De=0.004cm2s-1，如果西勒模数<0.3，则可认为无内扩散影响，催化剂的直径应当（ ）。A. 小于0.18cm B. 大于0.18cm C. 小于0.36cm D. 大于0.36cm12. 双膜理论假设在气

6、液界面处液相A组分的浓度与气相分压间的关系符合( )。A. 费克扩散定律 B. 亨利定律 C. 拉乌尔定律 D. 道尔顿分压定律13. 对于快速反应，适合的气-液反应器为（ ）。A. 鼓泡塔 B. 板式塔 C. 填料塔 D. 鼓泡搅拌釜14. 当催化剂孔径d0与分子平均自由程的比值d0/>100时，总气体扩散系数可以按（ ）计算。A. 分子扩散系数 B. 克努森扩散系数 C. 综合扩散系数 D. 表面扩散系数15. 气-固相催化平行反应内扩散影响明显，P为目标产物，为提高P的选择性，应采用的措施是（ ）。A. 减小粒径，减小孔径 B. 减小粒径，增大孔径C. 增大粒径，减小孔径 D. 增

7、大粒径，增大孔径二、 判断正误（每小题1分，共10分）（在你认为正确的叙述后括号内填“”，在错误的叙述后填“×”）1. 西勒模数越大，内扩散影响越小。 （ ） 2. 气-固催化本征动力学不涉及内、外扩散的影响。 （ ） 3. 任何连续反应器平均停留时间总与空间时间 在数值上相等。 （ ）4. 对同一反应器，用脉冲示踪法和阶跃示踪法会得到不同的F(t)。 ( )5. 空间时间定义式中V0是指进口流体在标准状态下的体积流量。 （ ）6. 全混流反应器出口物料中关键组分A的浓度要略小于反应器内A的浓度。（ ）7. 由于全混流反应器中存在返混，所以对于任何反应，所需全混流反应器的体积要大于平

8、推流反应器体积。 （ ）8. 两并联平推流反应器总体积最小条件为两反应器体积相等，即V1=V2。 （ ）9. 在间歇反应器中达到一定转化率所需时间与反应器大小无关。 （ ）三、计算题（共46分）1. 某一级不可逆反应，在平推流反应器中的转化率为0.8，如欲将生产能力提高50%，如果在平推流反应器后串联全混流釜，请计算当最终转化率相同时，全混釜体积应当为平推流反应器的多少倍？（12分）2. 用脉冲示踪法测得一连续反应器的，。某一级液相反应在间歇反应器中进行，反应10min时的转化率为0.8，请用多级混合槽模型计算该反应在此连续反应器中的转化率。（12分）3. 自催化反应A+ P 2P，动力学方程

9、为 rA=kcAcP，k=0.1m3·kmol-1·min-1，cA0=1.0kmol·m-3，cP0=0.2kmol·m-3， 进料V0=0.45m3·min-1。当A的转化率达90%时：（1） 应采用平推流反应器与全混流反应器的何种组合，以使总反应器体积最小？（4分）（2）总体积最小时，全混流反应器体积为多少？（6分）4.平行液相反应 ，其中，。请计算在平推流反应器中P的收率。（12分）4 看图回答问题（6分）如图所示是一级不可逆反应在全混釜中的移热速率线和产热速率线。看图回答：1. 图中1、2、3三条移热线中，进料温度最高的是 ；2. 点

10、对应温度为着火温度， 点对应温度为熄火点；3. 稳定的操作点有 ；不稳定的操作点有 ；期望的操作点有 五证明题（8分）气固相反应，机理为 请证明，当A的表面反应为控制步骤时，反应速率式为 课后习题6气相基元反应A+2B2P在30和常压下的反应速率常数kc=2.65×104m6kmol-2s-1。现以气相分压来表示速率方程，即(rA)=kPpApB2，求kP=?（假定气体为理想气体）解10考虑反应，其动力学方程为试推导在恒容下以总压表示的动力学方程。解12丁烷在700，总压为0.3MPa的条件下热分解反应：C4H102C2H4+H2(A) (R) (S)起始时丁烷为116kg，当转化率

11、为50%时，求此时。解15在间歇搅拌槽式反应器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为：反应物配比为：A(mol):B(mol)=1:4.97，反应在100下进行。A转化率达50需要时间为24.6min，辅助生产时间为30min，每天生产2400kg醋酸丁酯（忽略分离损失），计算反应器体积。混合物密度为750kg·m-3，反应器装填系数为0.75。解15 反应(CH3CO)2O+H2O2CH3COOH在间歇反应器中15下进行。已知一次加入反应物料50kg，其中(CH3CO)2O的浓度为216mol·m-3，物料密度为1050kg·m-3。反应为拟一级反应，速率常数为

12、k=5.708×107 exp(E/RT) min-1，E=49.82kJ·mol-1。求xA=0.8时，在等温操作下的反应时间。解20 在555K及0.3MPa下，在平推流管式反应器中进行气相反应AP，已知进料中含A 30%（摩尔分数），其余为惰性物料，加料流量为6.3mol·s-1，动力学方程式为rA=0.27cA mol·m-3s-1为了达到95转化率，试求：(1) 所需空速为多少?(2) 反应器容积大小?解23 反应A+BR+S，已知VR=0.001m3，物料进料速率V0=0.5×10-3m3min-1，cA0=cB0=5mol

13、3;m3，动力学方程式为rA=kcAcB，其中k=100m3kmol-1min-1。求：(1)反应在平推流反应器中进行时出口转化率为多少？(2)欲用全混流反应器得到相同的出口转化率，反应器体积应多大?(3)若全混流反应器体积VR=0.001m3，可达到的转化率为多少?已知k=1m3kmol-1hr-1，cB0=3kmol·m-3，cA饱和=0.02kmol·m-3，水溶液流量为10m3hr-1。解平推流(1) 全混流(2)24 在全混流反应器中进行如下等温液相反应：2ABCrc=k1cA2AB2DrD=2k2cAcBA的初始浓度为2.5kmol·m-3，A和C的出

14、口浓度分别为0.45和0.75kmol·m-3。假设进口物流中不含B、C、D，反应时间为1250sec，求：1. 出口物流中B和D的浓度；2. k1和k2 。解第二章6. 平行液相反应AP rP=1AR rR=2cAAS rS=cA2已知cA0=2kmol·m-3，cAf=0.2kmol·m-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 kmol·m-3。解7 .自催化反应A+P2P的速率方程为：rA=kcAcP，k=l m3kmol-1min-1，原料组成为含A 13%，含

15、P 1%（摩尔百分数），且cA0+cP0= l kmol·m-3，出口流中cP= 0.9 kmol·m-3，计算采用下列各种反应器时的空间时间(=VR/V0)。(1)平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)平推流与全混流反应器的最佳组合；(4)全混流反应器与一分离器的最佳组合。解13.某液相一级不可逆反应在体积为VR的全混釜中进行，如果将出口物料的一半进行循环，新鲜物料相应也减少一半，产品物料的转化率和产物生成速率有什么变化？解全混流循环时出口物料一半与等量的xA=0的物料混合，xA0=0.5xAf。与简单地把处理量减半等效。15.一级不可逆连串反应，k1=0.25hr-1

16、，k2=0.05hr-1，进料流率V0为1m3hr-1，cA0=1kmol·m-3，cB0=cC0=0。试求：采用两个VR=1m3的全混流反应器串联时，反应器出口产物B的浓度。解第四章5. 丁烯在某催化剂上制丁二烯的总反应为：若反应按下列步骤进行：（1） 分别写出a，c为控制步骤的均匀吸附动力学方程；（2） 写出b为控制步骤的均匀吸附动力学方程，若反应物和产物的吸附都很弱，问此时对丁烯是几级反应。解：法一：（a控制） （1）对b 令则 (2)对c 令则 (3) 由(3)代入(2)得：由得法二：（a控制）法一：（c控制） 法二：（c控制）由a ，令，则由b 由得（3） b为控制步骤：当

17、吸附很弱时，则对丁二烯是一级反应。5.用均匀吸附模型推导甲醇合成动力学.假定反应机理为:(1) CO+=CO(2) H2+=H2(3) CO+2H2=CH3OH+2(4) CH3OH=CH3OH+推导当控制步骤分别为(1)，(3)，(4)时的反应动力学方程。解：控制步骤为(1)时，控制步骤为(3)时，控制步骤为(4)时，7. 催化反应A+B，A，B为均匀吸附，反应机理为：（1） A+=A（2） A= B（3） B= B+其中A分子吸附(1)和表面反应(2)两步都影响反应速率，而B脱附很快达平衡。试推导动力学方程。解专业英语 Unit 1.Industrial Chemical1. Transl

18、ate the following into Chinese(1) commodity chemicals 日用化学品(2) Specialty chemicals 专用化学品(3) Fine chemicals 精细化学品(4) Raw material 原材料(5) Sodium chloride 氯化钠(6) Unit operation 单元操作(7) Flow sheet 工艺流程图(8) Chemical processes 化学工艺(9) Size reduction 粉碎2. Translate the following into English(1) 氢氧化钠 sodium

19、 hydroxide(2) 硫酸 sulfuric acid(3) 有机合成 organic synthesis(4) 表面活性剂 surface active agent (5) 离子交换 ion exchange(6) 热传递 heat transfer(7) 工艺流程图 process flow diagram(8) 副产物 by-product3.Translate the following sentences into Chinese(1) we define industrial chemistry as the branch of chemistry which applies

20、 physical and chemical procedures towards the transformation of natural raw materials and their derivatives to products that are of benefit to humanity. 我们定义的工业化学是化学的一个分支，它是用物理或者化学的方法把天然原材料或者它们的衍生物转变为对人类有用的产品。(2) the chemical industry can also be classified according to the type of main raw material

21、s used and or type of principal products made. 化学行业也可以根据所使用的原材料类型和主要产品的类型分类。(3) every industrial process is designed to produce a desired product from a variety of (4) starting raw materials using energy through succession of treatment steps integrated in rational fashion. 每一个工艺过程设计的的目的是使用能源通过一系列的合理

22、加工步骤，把各种各样的起始材料生成所需的产品。(5) a chemical process is therefore any single processing unit or combination of processing units used for the conversion of raw materials through any combination of chemical and physical treatment changes into finished products . 一个化学工艺因此就是任何一个处理单元或多个处理单元的组合，这些处理单元用于把原料通过各种化学

23、和物理变化转变成成品。(6) a flow diagram is a road map of the process , which gives a great deal of information in a small space. 一个工艺流程图是一个过程的路线图，它在一个小空间里提供了大量的信息。 Unit2 Chemical Engineers Function1. Translate the following into Chinese(1) R&D 研究开发(2) Nanotechnology 纳米技术(3) Micro-reaction 微量反应(4) End-of p

24、ipe treatment 末端处理(5) Macromolecule 大分子(6) Bio-engineering 生物工程(7) Pharmaceuticals 制药(8) Lab-on-a-chip 芯片实验室2.Translate the following sentences into Chinese（1） it is the job of a chemical engineer to develop and optimize chemical a physical processes in the transformation of raw materials to produce

25、s . the efficiency and effectiveness of chemical processes will remain the heart of the chemical engineering profession.化学工程师的工作是开发和优化原材料转化为产品过程中发生的化学和物理变化，化学工程专业的效率和效益。将是化学工程专业的核心（2） to assure product quality and process safety , modern instrumentation and automation technologies including multimed

26、ia interface artificial intelligence and virtual reality will be increasingly adopted. 为了确保产品的质量和工艺安全，现代化的仪表和自动化技术包括多媒体界面、人工智能和模拟现实，将越来越被采用。（3） managing a plant , and running a business in general and a chemical business in particular will in the future be quite different due to the advent of electr

27、onic commerce and global supply chain technologies. 由于电子商务和全球供应链的出现，管理一个工厂和经营一个企业，尤其是化工企业，在未来将有很大的不同。（4） it is also noteworthy that only with globalization can a company fully utilize its advantage in technology , and in natural and human resources around the world. 值得注意的是，只有全球化的公司，才可以充分利用其在技术上的优势以及

28、应用全球自然资源和人力资源，（5） within the field of chemical engineering , there is a constant pressure to strike balance between specialization and generalization , between between chemical engineering science and process system engineering .在化学工程领域内，要在专业化和普遍化之间，分解和合成之间，化学工程科学和工艺系统之间，达到一种平衡，是一个永恒的难题（6） a new edu

29、cation program will have to bolster the communication skills， professional culture and leadership qualities of future chemical engineers in this era of globalization.在全球化的时代，一个新的教育计划将会加强未来化学工程师提高交流技巧、专业知识和领导才能。 Unit3 Industrial Inorganic Chemical1. Translate the following into Chinese(1) chlor-alkal

30、i 氯碱(2) End-product 终端产品(3) Sulfur dioxide 二氧化硫(4) Sodium carbonate 碳酸钠(5) Soda ash 苏打灰(6) Diammonium hydrogen phosphate 磷酸氢二铵 (7) Dyestuff 染料 (8) Silicon tetrafluoride 四氧化硅2. Translate the following into English(1) 盐酸 hydrochloric acid(2) 无机化学品 inorganic chemicals(3) 硝酸 nitric acid (4) 氢氧化钙 calcium

31、 hydroxide(5) 磷酸 phosphoric acid(6) 硅胶 silica gel(7) 煤气厂 gas plant(8) 水处理 Water treatment3.Translate the following sentences into Chinese（1） industrial inorganic chemistry includes subdivisions of the chemical industry that manufacture inorganic products on a large scale such as the heavy inorganic

32、(chlor-alkalis,sulfuric acid,sulfates)and fertilizers (potassium, nitrogen , and phosphorus products ) as well as segments of fine chemicals that are used to produce high purity inorganic on a much smaller scale. 工业无机化学是工业化学的一个分支，它包括大量生产的化学品（氯碱，硫酸、硫酸盐）及肥料（钾、氮、磷化合物），还有一部分是用来制造少量高纯度的精细化学品。（2） the clos

33、er to the raw material , the larger the scale of operations;such heavy inorganic chemicals are usually manufactured by continuous processes. 生产的材料越接近原材料，生产规模越大，如大量无机化学品，是通过连续生产的方式制造的。（3） the Solvable process had enormous advantages over the Leblanc process . it did not generate as much waste and pol

34、lution :its raw materials , brine and ammonia . were readily available (the latter from gasworks ) ;less fuel was used , and no sulfur or nitrate was involved . 索尔维过程与勒布朗法过程相比有着巨大的优势，那就是它不生产废物和污染物，它的原料盐水和氨是容易得到的（后者是来自煤气厂），燃料消耗少，且不含有硫酸盐和硝酸盐 Unit 4 Petroleum Refining Processes1. Translate the followin

35、g into Chinese(1) Petroleum refining 石油炼制(2) Coal gasification 煤气化(3) Alkylation 烷基化(4) Solvent extraction 溶剂萃取 (5) Catalytic hydrocracking 催化加氢裂解(6) Butylene 丁烯(7) BTX 苯-甲苯-二甲苯(8) Modern refinery 现代炼油厂2Translate the following into English(1) 石油化学品 Petroleum Chemicals(2) 原油 crude oil (3) 精馏 distilla

36、tion(4) 沸点 boiling point(5) 催化重整 catalytic reforming(6) 异构化 isomerization(7) 生物柴油 biodiesel(8) 燃油 fuel oil3.Translate the following sentences into Chinese Unit 5 Refinery Feedstocks1. Translate the following into Chinese(1) Feedstock 原料(2) Hydrocarbon 碳氢化合物(3) Paraffin 烷烃(4) Fused benzene ring 稠合苯环(

37、5) Carboxylic acid ester 羧酸酯(6) Catalyst deactivation 催化剂失活(7) Acetylene 电石（乙炔）(8) Pyridine 吡啶(9) Nature gas 天然气(10) LPG 液化石油气(11) Straight run gasoline 直馏汽油2. Translate the following into English（1） 环烷烃 naphthenes （2） 甲烷 methane （3） 丙烷 butane（4） 乙烯 Ethylence（5） 树脂 resign（6） 五元环 cyclopentance（7） 苯 b

38、enzene（8） 杂原子化合物 heteroatom compounds 3.Translate the following sentences into Chinese（1） crude oils contain sulphur heteroatoms in the form of elemental sulphur S , dissolved hydrogen sulphide H2S ,carbonyl sulphide COS, inorganic forms and most importantly organic forms , in which sulphur atoms ar

39、e positions within the organic hydrocarbon molecules.原在油中，杂质硫主要以单质硫、溶解硫化氢、硫化碳的无机形式和以及很重要的有机形式存在，且在有机烃分子中有硫原子的存在。 Unit7 Distillation1. Translate the following into Chinese(1) .coexisting zone 共存区(2) dumped packing 乱堆填料(3) ordered packing 规整填料(4) Rectifying section 精馏段(5) Striping section 提留段(6) Flash

40、 drum 闪蒸槽(7) Equilibrium stage 平衡级(8) Batch distillation 间歇精馏3. Translate the following into English（1） 精馏 distillation（2） 相态 phase state（3） 气相 vapor phase（4） 相对挥发度 relative volatilizes （5） 流速 flow rate（6） 多组分混合物 multicomponent mixture（7） 冷凝器 condenser（8） 回流比 reflux ratio3.Translate the following se

41、ntences into Chinese Unit9. Chemical and process thermodynamics1.Translate the following into Chinese(1) Condenser 冷凝器(2) Reboiler 再沸器(3) Conserve energy 能量守恒(4) Reflux bump 回流泵(5) Reversible process 可逆过程(6) Dynamic equilibrium 动态平衡(7) Entropy 熵(8) In bulk 大剂量2.Translate the following sentences into

42、 Chinese Unit10. Chemical Reaction Engineering1.Translate the following into Chinese（1）chemical kinetics 化学动力学（2）homogeneous reaction 均相反应 (3) tubular reactor 管式反应器 (4) mass transfer 质量传递 (5) thermal decomposition 热分解 (6) equilibrium constant 平衡常数 (7) fluidized bed 流化床 (8) batch operation 间歇操作2.Tran

43、slate the following sentences into Chinese（1）.Every industrial chemical process is designed to produce economically a desired product from a variety of starting materials through a succession of treatment steps. 每一个工业化学过程的目的是从不同的原材料，经过一系列的处理步骤生产经济所需的产品。 （2）.The design of chemical reactors is probabl

44、y the one activity which is unique to chemical engineering, and it is probably this function more than anything else which justifies the existence of chemical engineering as a distinct branch of engineering. 化学反应器的设计对于化学工程而言可能是一个独特的活动，它的这个功能可能比任何东西都更能证明化学工程作为一个独特的分支工程的存在。 （3）.For the chemical engine

45、er the kinetics of a reaction must be known if he is to satisfactorily design equipment to effect these reactions on a technical scale. 对于化学工程师，如果他想设计出令人满意的设备在技术规模完成这些反应，就必须知道一个反应的动力学。 （4）.When operated as a continuous process the composition in the reactor is constant and the same as the product st

46、ream, and, except for very rapid reactions, this will limit the conversion that can be obtained in one stage. 操作一个连续的过程时，同产品流一样，反应器中的合成物是不变的，除了非常快的反应以外，这将会限制可以在一个阶段获得的转化。 （5）.The advantage of continuous operation include the case of using on-line control systems and diminished labor costs owing to t

47、he elimination of many operation such as emptying and filling of reaction vessels.连续操作的优点包括使用在线控制系统的情况下，减少人工成本，由于许多操作，如排空和填充反应容器的消除。仪器分析1. 理论塔板数反映了 (1) 分离度 (2) 分配系数 (3) 保留值 (4) 柱的效能2. 对于气-固色谱法而言, 各组分之间的分离是依据于 (1) 溶解能力大小 (2) 沸点的高低 (3) 熔点的高低 (4) 吸附能力大小 3. 在色谱分析中，被分离组分与固定液分子性质越类似，其保留值 。4. 在一根色谱柱上，欲将含 A

48、、B、C、D、E 五个组分的混合试样分离。查得各组分的分配系数大小如: KB> KA> KC> KD，KE=KA，试定性地画出它们的色谱流出曲线图，并说明其理由？ 5. 在色谱流出曲线上，两峰间距离决定于相应两组分在两相间的 ( )A 载体粒度 B 分配系数 C 扩散速度 D 理论塔板数6. 衡量区域宽度方法有哪几种?7. GC操作条件，正确的是 ( ) A 载气的导热系数尽可能与被测组分的热导系数接近 B 使最难分离的物质对能很好分离的前提下，尽可能 采用较低的柱温 C 载体的粒度愈细愈好 D 气化温度愈细愈好8. GC中，适于用FID分析的组分是 ( ) A 二硫化碳 B CO2 C 甲烷 D 氨气9. 测