化学反应工程期末考试真题

PAGEPAGE8化学反应工程原理一、选择题

CO+3H2

CH+HO4 2

CO进料时无惰性气体，

H 与 2以1∶2摩尔比进料则膨胀因子。A.-2 B.-1 C.1 D.2K1K22、一级连串反K1K2K K2 C

C S在间歇式反应器中，则目的产P的最大浓度P,max A 。SK K2 CC ( 1)K2K

A0 C ( 2)KK A0A0KA. 2

1 [(K/K)1/2B. 2 1

2 1KA0KC. 1

[(K/K)1/21]2D. 1 2S3、串联反应A→P（目的）→R+S，目的产物P与副产物S的选择性

P=C_。n nP P0

n nP P0

n nP P0

n nP P0n nA0 A

nA0

n nS S0

n nR R04、全混流反应器的容积效率时，该反应的反应级n B。A.＜0 B.=0 C.≥0 D.＞0P(主)A5、对于单一反应组分的平行反应

) C，其瞬间收率P随 A增大而单调下降，则最适合的反应器为 B。A.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6、对于反应级n＞0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选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

2R C 2.30kmol/m3 x 0.7， A0 ，出口转化率A ，每批操作时间tt02.06h50000R/MV_C_m3。A.19.6 B.20.2 C.22.2 D.23.4r mol/ls C /l8、在间歇反应器中进行等温一级反A→B， A A ，当 A0 时，求反应至C /A

所需时t= B 秒。A.400 B.460 C.500 D.560 9APSP

opt D。ln(K2

/K)1

ln(K1

/K)2

ln(K

/K) 1KA.

K1

KK2

1 C.

1 2 D. 1 22 1KKKK10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间t0不包括下列哪一B 。2 1KKKKA.加料时间 B.反应时间 C.物料冷却时间 D.清洗釜所用时11、全混流反应器中B个稳定的定常态操作点。A.1 B.2 C.3 D.412、全混流反应器的容积效率η小1.0时，且随着 A的增大而减小，此时该反应的反应级n_D_。A.＜0 B.=0 C.≥0 D.＞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.=0 B.=1 C.＞1 D.＜114、轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件C无关。A.示踪剂的种类 B.示踪剂的输入方式 C.管内的流动状态D.检测位置15、对于-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C 装置。A.填料塔 B.喷洒塔 C.鼓泡塔 D.搅拌釜ddt16、催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为为C。

kCmd i

，当平行失活对反应物有强内扩散阻力时，dA.≈0 B.=1 C.→3 D.≈117A。A.粒子与流体间有温度差 B.粒子与流体间无温度差C.床层径向有温度梯度 D.床层轴向有温度梯18、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A 。A.粒子与流体间有浓度差 B.粒子与流体间无浓度差C.床层径向有温度梯度 D.床层径向有浓度梯度19C。A.各参数均为恒值 B.参数值不随床高而变C.参数值与气泡大小无关 D.参数值与气泡大小有关U20、流化床反应器中的操作气速

U U0是根据具体情况定的，一般取流化数00

mf在B范围内。A.0.1～0.4 B.C.D.21、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A．移热速>放热速率 移热速<放热速率C．移热速率随温度变化率>放热速率随温度的变化率D．移热速率随温度变化率<放热速率随温度的变化率22、气固催化反应本征速率是指排除 C阻力后的反应速率。A．外扩散阻力 内扩散 内外扩散 吸附和脱23、等温液相反应A+B→Pr=kCC，2A→Rr=kC2p lAB R 2AP为目的产物，有下列四种方案可供选择，从提高P的收率着眼适宜选用DA．间歇釜式反应器B一次性加入； B．全混流反应器C．半间歇釜式反应器一次性加入连续滴加；D．半间歇釜式反应器一次性加入连续滴加。24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B反应A．慢速 可逆 自催化 不可逆K1K125、等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应

SK2K2Ak/kP的收率将A2 1A.增大 减小 不变 先增后26、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A 。A.空时τ B.反应时t C.停留时t D.平均停留时27、阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线B 。A.E（t）曲线 B.F（t）曲线 C.I（t）曲线 D.y（t）曲线28、气固催化反应的内扩散模数，其L为特征长度，若颗粒为球形L= D 。A.厚/2 B.R C.R/2 D.R/329、对于反应级n＞0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选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三、分析解答题1、简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、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（①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（①分（①分）（②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（①分）t=A且浓度为

A0的流（①分）A的浓度随时间的变化（①C分）

F(t)

ACA0（②分）3、简述均相反应及其动力学的研究内容？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？这是由于3）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（l）？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。k1 RAk27、对于反应

rS，

kC2 E r1 A，其活化能为；

k2

A

E2，当

E E1＞2时如何选择操作温度可以提高产物的收率？rS Rr

k10

E/RTe1e

C

EECe2 1CeRTR r答对于平行反应

k eE2/RT A k20 20

A

E E1＞ 2时应尽可能提高反应温度，方可提高R的选择性，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）时间。11、简述气固流化床反应器鼓泡床模型的特点？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）停留时间四、计算题1、醋酸在高温下可分解为乙烯酮和水，而副反应生成甲烷和二氧化碳：1CHCOOH13

CH2

COHO2

CHCOOHk232

CH4

CO2k已知在916℃时1

4.65s1,k2

3.74s1，试计算：99%的醋酸反应掉的时间；在此反应条件下醋酸转化成乙烯酮的选择性。C解：设在时t时乙烯酮和甲烷的浓度分别xy，初始为 A0，则dxk(Cdt 1 dyk(Cdt 2

xy)xy)

d(xy)(kdt 1

k)(C2

xy)将其积分

d(xy) (kC (xy) A0

k)dt2ln CA0 (kk)tC (xy) 1 2A099%时xy0.99CA0t 1 ln 1 0.549s4.653.74 10.99SP瞬时选择性为

dxdyx k 4.65 1y k积分得 2

3.74Sx55.4%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分钟，求该反应的活化能E。dCr A解：

AkCndt AC

dCAtdtnACA0C 0tnA1 1即 1即 1n Cn1A

1 Cn1A0C 达时， A A01 1 1k (1.25n1 M(n1)Cn1 t tA0式中M为常数1 1k∴

M

12.6

k340

M

3.2lnkk

340300

lnM/3.2 E (1 1)M/12.6 8.314300 340E=29.06（kJ/mol）3、气相反应在400K时的速率式

r 3.66P2atm/A A

k，求C。4、有一个反应器测其方差

2112.5min2,t15t

，如果这个反应器可以用等体积多釜串联模型来描述，并在r kCC C C 12mol/l这个反应器中进行液相反A+B→2R，已知 A A B， A0 B0 ，k1l/molmin，求反应器的出口转化率？22 t t2解：

112.5 ①分21N2 Nt

15

②分7.5minN 2则每个反应器的停留时间为 ①分对第一个釜进行物料衡算C CA0

(r

C kC2

1 ①分

7.5C2 C

10①分C 0.30mol/l解得 ①分同理对第二个釜进行物料衡算C C

(r

CA2 2

kC2A2 2 ①分C 0.144mol/l解得 A2 ①分x CA0CA2

10.144A C 1A0r6、在间歇釜中一级不可逆反应，液相反A→2R，

kC C Akmol/m3·h，k=9.52×109exp[-7448.4/T]A0

2.3M C x kmol/m3， R 60，R0 0，若转化率 A 0.7，装置的生产能力50000kg产R/天。50℃等温操作所需反应器的有效容积？（t=0.750解：反应终了时R的浓度为C 2C xR A0

3.22(kmol/m3)tCA0

xAdxA0 kCA

1xA dxk01xA

1ln 1 k 1xAk9.52109

7448.40.92273501 1t ln 0.92 10.7VCMR R

50000tt 240V500002.0622.2(m3)243.2260二、选择题（220）aA+bB

pP+sS r

(r)对于反应p p

，则P A a

A 。|a||a| a p pA. B. C. D.对于一非恒容均相化学反应

αB r B，反应产物B的化学反应速率B B 。Br dnA

dnr B

dCr dCA r BB VdtA.

B VdtB.

B dtC.

B dtD.气相反应4A+B→3R+S进料时无惰性气体与B以的摩尔比进料，则膨胀因子C。（A）1/4 （B）2/3 （C）–1/4 （D）–2/34.反应C4H10 2C2H4 + H2，k2.0s1，则反应级数n= B 。（A）0 （B）1 （C）2 （D）3X串联反应A→P（目的+S，目的产物P的得率 P=A 。n nP P0

n nP P0

n nP P0

n nP P0n nA0 A

nA0

n nS S0

n nR R0t 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opt C 。KK1 ln(KKK1

/K)2

ln(K2

/K)1

ln(K

/K)1 2

K2

K1 C.

K 2

1 D. 1 22 1KK气—液相反应中的膜内转化系B 范围内，反应为中等速率的反应A.＜0.02 B.C.≥2 D.2 1KKk Cm1/k Cm1/D气固催化反应的内扩散模数L V S

e，其中L为特征长度，若颗粒为圆柱形则C。A.厚/2 B.R C.R/2 D.R/3下列不属于Langmuir型等温吸附的假定的_D 。A.均匀表面 B.吸附机理相同 C.分子间无作用 多分子层吸附2全混流流动的E（t）曲线的方差 C。A.0 B.C.1 D.＞1四、分析与推导题（每题15分，共30分）1. 1A+2B k1k2解：

C 2A+C k3 Dk4r kC C 2kC 2kC 2C 2kC1 A B 2 C 3 A C 4 Dr C 22kCA B 2 Ar kCC 2k

kC 2C kC1 A Br kC /