《反应工程》试卷

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东莞理工学院（本科）试卷（B卷）

2023–2023学年第一学期《反应工程》模拟试卷

开课单位：化学与环境工程学院，考试形式：闭卷，允许带

计算器入场

一、填空题（每空2分，共20分）

1.化学反应速率式为?rA?KCCACB，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=__(RT)???_____KP。

2.化学反应工程的“三传一反〞指的是__动量、热量和质量传递，化学反应_____。

P(主)A3.平行反应

S(副)均为一级不可逆反应，若E主＞E副，选择

性Sp与___浓度____无关，仅是_____温度__的函数。4.一级连串反应AK1PK2S在平推流反应器中，为提高目的

产物P的收率，应__减小____k2/k1。

5.不同的操作方式的釜式反应器中，一致的最终转化率下的最终收率的大小关系为：___间歇釜>多个连续反应釜>单一连续釜_______________________________。

6.具有良好搅拌装置的釜式反应器按___全混流____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__平推流_____反应器处理。

7.平推流反应器以对比时间表示的平均停留时间?＝___1____，散度??2＝__0______

二、选择题（每题2分，共20分）1.对于反应aA+bBpA.|a|

pP+sS，则rP?__A_____(?rA)。

pB.a

aC.p

|a|D.p

2.对于一非恒容均相化学反应αAA学反应速率rB?____B___。

dnArB?VdtA.

αBB，反应产物

B的化

dnrB?BVdtB.

dCArB?dtC.

D.

rB?dCBdt

3.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?A=_____C__。（A）1/4

（B）2/3

（C）–1/4

（D）–2/3

C4H102C2H4+H2?1，k?2.0s，则反应级数

4.反应

n=___B____。

（A）0（B）1（C）2（D）3

5.串联反应A→P（目的）→R+S，目的产物P的得率

XP=__A_____。

nP?nP0A.nA0?nAnP?nP0nP?nP0nP?nP0B.nA0C.nS?nS0D.nR?nR0

6.一级连串反应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topt?____C___。

A.

1K1K2ln(K1/K2)B.K2?K1ln(K2/K1)C.K2?K1D.

7.气—液相反应中的膜内转化系数?在____B___范围内，反应为中等速率的反应。

A.＜0.02B.0.02＜?＜2C.≥2D.＞2

8.等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应

k1k2A???P(主产物)???R(副产物)若保持一致的转化率

ln(K2/K1)K1K2

xA，调理反应温

度使k2/k1降低，则P的收率将(A)

A.增大B．减小C．不变D．先增后减9.以下不属于Langmuir型等温吸附的假定的是_D______。

A.均匀表面B.吸附机理一致C.分子间无作用D.多分子层吸附

210.全混流滚动的E（t）曲线的方差???_____C__。

A.0B.0～1C.1D.＞1

三、计算题1.（15分）

2.（20分）

在容积为2.5m3的间歇反应器中进行液相反应A+BP反应维持在75℃等温操作，试验测得反应速率方程式为rA=kcAcB

?3k?2.78?10L/(mol?s)，当反应物A和B的初始浓度kmol/(L·s)，

CA0=CB0=4mol/L，而A的转化率xA=0.8时，该间歇反应器平均每分钟可处理0.684kmol的反应物A。

(1)今若将反应移到一个管径为125mm的理想管式反应器中进行，仍维持75℃等温操作，且处理量和所要求转化率一致，求所需反应器的管长。

(2)今若将反应移到一个连续搅拌的釜式反应器中进行，仍维持75℃等温操作，且处理量和所要求转化率一致，求反应体积。(1)由于cA0=cB0，且是等摩尔反应，所以反应速率方程式为

2rA=kcAcB=kcA

此反应在间歇反应器中达到要求转化率所需反应时间为

t?xA10.8??360s?6min5分

kcA0?1?xA?(2.78?10?3)?4?(1?0.8)此反应时间应等于理想管式反应器的停留时间，即??6min

体积流量V0=0.684/0.004=171L/min

反应体积VR=V0?=171?6=1026L5分管长L??VRD2?1026?103?4?8630cm?83.6m3分

4?12.52(2)连续釜式反应器的停留时间??把已知数据代入可求得??xA

kcA0(1?xA)20.8?1800s?30min

2.78?10?3?4?(1?0.8)2VR=V0?=171?30=5130L=5.13m3

3.（25分）为了测定一闭式滚动反应器的停留时间分布，采用脉冲示踪法，测得反应器出口物料中示踪剂浓度如下：

t,min012345678910C(t),g/l0035664.53210试计算：

（1）反应物料在该反应器中的平均停留时间t和方差??。（2）停留时间小于4.0min的物料所占的分率。

解：（1）根据题给数据用（5.13）式即可求出E(t)，其中m可由（5.14）式求得。此题可用差分法。

m??QC(t)?t?(3?5?6?6?4.5?3?2?1)Q?t?(3?5?6?6?4.5?3?2?1)?1?Q?30.5C(t)QC(t)C(t)??m30.5Q30.5

然后依照（5.20）和（5.21）式算出平均停留时间和方差。此处用差分法，即：

tE(t)?t?t??E(t)?tE(t)?2

（A）

???tE(t)?t?t2t22(B)

2?为了计算t和?，将不同时间下的几个函数值列与下表中：

tC(t)E(t)tE(t)△tt2E(t)△tE(t)△tming/lmin-1minmin2000000100000230.098360.098360.19670.3934350.16390.16390.49171.475460.19670.19670.79683.147560.19670.19670.98354.91864.50.14750.14750.88505.310730.098360.098360.68854.8195820.065570.065570.52464.197910.032790.032790.29512.6561000000∑0.999884.85226.92将上述数据代入（A）和（B）式得平均停留时间和方差：t?4.852