18秋 西南大学0751《化学反应工程》习题答案

1、反应器中任一横截面上各质点浓度或转化率不同浓度或转化率沿轴向不变浓度或转化率沿轴向变化反应器中沿轴向反应速度不变2、反应反应器中任一横截面上各质点浓度或转化率不同浓度或转化率沿轴向不变浓度或转化率沿轴向变化反应器中沿轴向反应速度不变2、反应A + B C，已知，则反应级数n=。12033、对于一非恒容均相化学反应=。，反应产物 B 的化学反应速率4、如果平行反应应 。均为一级不可逆反应，若降低浓度降低浓度提高温度提高浓度降低温度55、一级连串反应A P S 在平推流管式反应器中进行，使目的产物P 浓度最大时的反应时间 。66、对于一非恒容均相化学反应 。，反应组分 A 的化学反应速率7、管式反

2、应器的特点是 。返混小，所需反应器容积较小，比传热面积大，但对慢速反应，管要很长，压降大返混小，所需反应器容积较小，比传热面积大，但对慢速反应，管要很长，压降大温度、浓度容易控制，产品质量可调结构简单，返混程度与高径比及搅拌有关，轴向温差大流体与固体（催化剂）颗粒呈逆流流动88、反应，已知，则反应级数n=。F. 23019、下列哪些现象不属于非理想流动现象？活塞流活塞流循环流沟流短路总摩尔数不发生变化的等温气相反应均相的液相反应间歇操作的液相反应或气相反应总摩尔数不发生变化的等温气相反应均相的液相反应间歇操作的液相反应或气相反应体系中有少量惰性气体的等温气相反应1111、如果平行反应均为一级不

3、可逆反应，若，提高选择性应。提高浓度提高温度降低温度降低浓度12、在理想全混流反应器中，物料 。浓度相同，温度不同浓度相同，温度不同浓度不同，温度也不同浓度不同，温度相同浓度相同，温度也相同13、如果连续操作的反应器达到定态，那么反应器中的浓度、温度等参数（ ）随时间变化，也随位置变化随时间变化，也随位置变化不随时间变化，可能随位置变化不随时间变化，也不随位置变化随时间变化，但不随位置变化14、测量固相催化反应速率，在确定有无外扩散影响时是在没有改的条件进行实验的。进料流量17、气相反应进料时无惰性气体，与以 217、气相反应进料时无惰性气体，与以 23 摩尔比进料，则膨胀因子=。C. -1-

4、2/32/31催化剂装量BET 型Freundlich 型Temkin 型BET 型Freundlich 型Temkin 型Langmuir 型16、反应，已知 k=0.8 L/(smol)，则反应级数 n=。31201818应。提高浓度提高温度降低温度降低浓度1919、对于反应，则 。20、三传一”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是。D. D. 反应工程化学反应反应热力学反应动力学21、对的反应器在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的间歇式反应器全混流反应器全混流反应器搅拌釜式反应器平推流管式反应器22、对于可逆放热反应，为提高反应速率。提高压力提高压力降低压力提高温度23

5、、反应级数n=时微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。000.51224、如果平行反应均为一级不可逆反应，若E 主E 副，提高选择性S p 应 。提高浓度提高浓度提高温度降低浓度降低温度25、对于单一反应组分的平行反应，其瞬间收率随增大而单调增大，则最适合的反应器为平推流反应器全混流反应器 平推流反应器全混流反应器多釜串联全混流反应器 2626、27、下列属于均相反应的。催化重整催化重整催化裂解HCl 与 NaOH 的中和水泥制造2828进料时无惰性气体，与以 13 摩尔比进料，则膨胀因子=。2/3132、一级连串反应 32、一级连串反应 A P S 在间歇式反应器中进行，使目的产物 P 浓度

6、最大时的反应时间 。-1-2/329、不论可逆反应还是不可逆反应，反应速率总是随转化率的升高而 。不变不变升高降低不清楚30、下列流动模型为理想流动模型的是 。轴向扩散模型轴向扩散模型离析流模型活塞流模型多釜串联模型热量传递能量传递动量传递质量传递31、三传一”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的热量传递能量传递动量传递质量传递3333、气相反应进料时无惰性气体，与以 12 摩尔比进料，则膨胀因子=。-1/2-111/234 34 、反应n=。， 则反应级数1320111=0=1判断题36、固体催化剂的组成包括活性组份、助催化剂和载体。A.A.B.37、温度对放热反应和吸热反应正反应速度常数

7、的影响相同，而对平衡常数的影响相反。A.A.B.38、一般情况下均相反应器的设计可采用本征动力学。A.A.B.39、反应过程的本征动力学就是宏观动力学。A.A.B.40、气固相催化反应本征动力学的基础是物理吸附。A.A.B.A.B.41A.B.A.B.48、全混流反应器其 EA.B.48、全混流反应器其 E（t）曲线的方差参考答案：=。43、流体的混合程度和混合的早晚对一级反应的反应结果无影响。A.A.B.A.B.44A.B.主观题4545、采用脉冲示踪法测得的浓度参考答案：E(t)的关系式 。46、为了模拟返混所导致流体偏离平推流效果，可借助这种轴向返混与扩散过程的相似性在平推流的基础上叠加

8、上轴向返混扩散相来加以修正并认为的假定该轴向返混过程可以用 费克定律加以定量描述，所以，该模型称。47、反应速率参考答案：47、反应速率参考答案：的单位为，速率常数k 的因次为 。4949曲线的方差。参考答案：0150、固定床中颗粒的体积当量直径定义为具有相同体积=。的球粒子直径，表达式51、阶跃示踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到 曲线。参考答案：F(t)52、主反应级活化能大于副反应活化能的平行反应，宜采用 温操作。参考答案：高5353、一级连串反应在平推流反应器中，则目的产物P 的最大浓度=。参考答案：54、对于特定的活化能，温度越低温度对反应速率的影响越 。参考答案： 大5555

9、、非等分子反应的膨胀因子等于 。参考答案：2/363、一级连串反应63、一级连串反应在间歇式全混流反应器中，则目的产物P 的最大浓度 （）56P 的收率，应 。参考答案： 降低5757、反应中=参考答案：1/3 1/258、描述固定床反应器的数学模型，考虑了粒子与流体之间温度与浓度的差别的模型称之为 。59、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个参数间的关系，简。参考答案： 数学模型60、气固相催化串联反应，内扩散的存在会使中间产物的选择性 。参考答案：下降61、反应活化能 E 越 ，反应速率对温度越敏感。参考答案：62、反应速率62、反应速率参考答案：的单

10、位为，速率常数k 的因次为 。参考答案：参考答案：6464、采用阶跃示踪法测得的浓度参考答案：F(t)的关系式为 。65、固体颗粒中气体扩散方式主要有 和 。参考答案：分子扩散 、努森扩散66 准数越 ，返混越大。参考答案：小67、脉冲示踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到 曲线。参考答案：E(t)6868、全混流反应器其 E（）曲线的方差 。参考答案：16969、化学反应的总级数为n，如用浓度表示的速率常数为，用气体摩尔分率表示的速率常数，则= 。参考答案：70、 要提高串联反应中间产物P 收率，优先选择 反应器。参考答案： 平推流71、在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数Pe=

11、。参考答案：uL/Ez72、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参考答案：累积量=输入量-输出量73、化学反应工程中三传一”中的三传是、参考答案：传质；传热；动量传递74参考答案：外扩散、内扩散7575、平推流管式反应器其 E（t）曲线的方差 。参考答案：076参考答案：高于77、气固相催化平行反应，内扩散的存在会使高级数反应产物的选择性 。参考答案：下降78、为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器?参考答案：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投料量无关。79、简述等温恒容平推流反

12、应器空时、反应时间、停留时间三者关系？参考答案：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。80?应?参考答案：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基元反应。基元反应符合质量作用定律。基元反应的活化能指 1 摩尔活化分子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。基元反应的反应级数是该反应的反应分子数。一切不符

13、合质量作用定律的反应都是非基元反应。非基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感程度。非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度的敏感程度。81、简述流化床反应器的优点？ 参考答案：流化床反应器的主要优点为：传热效能高，而且床内温度易维持均匀；够实现大规模的连续生产。由于粒子细，可以消除内扩散阻力，能充分发挥催化剂的效能。82、简述固定床反应器的优缺点？ 参考答案：凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。催化剂在床层内不易磨损；应器容积来获得较大的生产能力；固定床中的传热较差；催化剂的更换必须停产进行。83、简述 Lang

14、muir 等温吸附方程的基本特点？参考答案：Langmuir 等 温 吸 附 方 程 具 有 以 下 基 本 特 点 ： 1）均匀表面（或理想表面：吸附的程度如何无关；单分子层吸附；被吸附的分子间互不影响，也不影响别的分子；吸附的机理均相同，吸附形成的络合物均相同。85、计算物料的流量。解：c 2.8A021.6 1.4kmol m32c 0.8kmolm32B0c0.750.2kmolm3BccR 0.8 0.75 0.6kmol m3c1.40.60.8kmolm3Ar70.80.230.60.60.04kmolm3min1Acc B0 0.8 0.2 15minrAv 0.12 6015

15、0.04 0.48m3hr1每一股是总物料量的一半：0.48vvA20.24m3hr186、计算转化率AB+C 2m3 全混流反应器（CSTR， MFR，连续搅拌槽式反应器）中等温进行。进口反应物浓度为1 kmolm-31m3hr-180%。因后续工段设备故障，出口物流中断。操解：首先求反应速率常数Vcc210.2A0AVr0Af1 0.2kk 2hr1全混流反应器切断进出料即为间歇反应器cc A e ktA0cA e20.50.2c 0.0736kmolm3Ac c xA0Ac 1 0.0736 0.92641A087、求停留时间分布规律RV =1m31.8m3hr-1 测得其出口液体中示踪

16、剂质量浓度变化关系为：Rt/min01020304050607080c/kgm-3036543210F(t)，E(t)t ， 2t解：t/minct/minc/kgm-3cF(t)E(t)tct2c000000010330.1250.01253030020690.37500.02501202400305140.58330.02081504500404180.750.01671606400503210.8750.01251507500602230.95830.00831207200701241.00.0042704900800241.0000248033200tc t c 80024 33.33

17、mint2c33200 2 tct 24 272.2min288、催化剂的效率因子k=0.94cm3s-1gcat-10.32cm 的球形催d0=1.110-8m0.35cm3g-10.36，曲折因子等于 2.0。试计算催化剂的效率因子。解： P 0.36 1.029g cm3PVgkkV0.35773.1558 0.94 1.029 773.1558TMD 4850TMK0 4850 1.1106 0.01948cm2s1D 0.019480.36eDK P 2.003506cm2s1eR3kDVe0.160.967330.003506 R3kDVe0.160.967330.003506S1

18、 e30.8859 e30.88591 0.8859 e30.8859 e30.8859 3 0.8859 114.26340.070110.885914.26340.07012.6577 0.705289、计算转化率和反应器体积R反应 A+BR+S，已知 V =0.001m3，物料进料速率V =0.510-3m3min-1RB0cA0=cB0=5molm3，动力学方程式为r=kcc k=100m3kmol-1min-1RAAB(2)欲用全混流反应器得到相?(3)V =0.001m3?RAAB已知 k=1m3kmol-1hr-1，c=3kmolm-3，c=0.02kmolm-3，水溶液流量为B010m3hr-1。解：平推流A 饱和ARV1xAfdAR1(11)Vkc0A00 xA)2kcA01 xAfx1Af11V kcR 1110.001 0.15 0.5V0.00050全混流VccRA0ccA0 0.005 0.0025 4Vr0Akc cA B100 0.00252VV 0.5103 4 2103m3R0VcccRA