化学反应工程复习课件

化学反应工程复习一、填空、选择题1、化学反应工程是一门研究

的科学。（三传一反）3、

是化学反应工程的基础。（化学反应、工程问题）

2、化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以

作为研究对象，又以

为研究对象的学科体系。（化学反应的工程问题）4、化学反应过程按操作方法分为

、

、

。8、“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指

。A、化学反应B、反应工程C、反应热力学D、反应动力学（D）7、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为

。（累积量=输入量—输出量）6、不论是设计、放大或控制，都需对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称

。（数学模型）5、化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指

、

、

。（质量传递、热量传递、动量传递）（分批式操作、连续式操作、半分批式）9、“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是

。A、能量传递B、质量传递C、热量传递D、动量传递（等分子反应、非等分子反应）13、当计量方程中计量系数的代数和等于零时，这种反应称为

，否则称为

。12、着眼反应组分K的转化率的定义式为

。11、对于反应aA+bB→pP+sS，则rp=

（-rA）（参与反应的物质均处于同一相）10、均相反应是指

。（A）15、在构成反应机理的诸个基元反应中，如果有一个基元反应的速率较之其他基元反应慢得多，他的反应速率即代表整个反应的速率，其他基元反应可视为处于

。14、化学反应速率式为，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数常kp，则kc=

。（主反应、副反应）18、生成主产物的反应称为

，其它的均为

。（初始速率）17、一个可逆的均相化学反应，如果正、逆两向反应级数为未知时，采用

法来求反应级数。16、活化能的大小直接反映了

对温度的敏感程度。（反应速率）（拟平衡常态）22、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Cpmax=

、τx=

。（、）

19、平行反应均为一级不可逆反应，选择性Sp与

无关，仅是

的函数。（浓度、温度）20、平行反应均为一级不可逆反应，若E主>E副，提高选择性Sp应

。（提高温度）21、一级连串反应在全混流釜式反应器中，则目的产物P达最大浓度时τ=

。在平推流反应器中，则目的产物P达最大浓度时τ=

。23、一级连串反应在平推流反应器中，为提高目的产物P的收率，k2/k1应

。（降低）24、链反应的三个阶段为

、

、

。（链的引发、链的传播、链的终止）

25、下列属于均相反应的是

。

A、催化重整

B、催化裂解

C、HCI与NaOH的中和

D、水泥制造

（C）26、下列属于非均相反应的是

。

A、乙酸乙酯水解

B、氢气燃烧

C、HCI与NaOH的中和

D、催化裂解

（D）27、化学反应CO+3H2CH4+H2O，其中化学反应计量反应计量系数为-1的是哪种物质

。A、COB、H2C、CH4D、H2O（A）28、化学反应2NO+2H2N2+2H2O，其中化学反应计量系数为+2的是哪种物质

。

A、NOB、H2C、N2D、H2O（D）29、对于一非恒容均相化学反应，反应组分A的化学反应速率-rA=

。反应产物B的化学反应速率rB=

。

A、

B、

C、

D、

30、气相反应A+B→3P+S进料时无惰性气体，A与B以1:1摩尔比进料，则膨胀因子

。

A、–2B、–1C、1D、2（D）31、气相反应2A+B→3P+S进料时无惰性气体，A与B以2:1摩尔比进料，则膨胀因子

。（C）

A、–1B、–1/2C、1/2D、132、反应C4H10→2C2H4+H2，k=2.0s–1，则反应级数n=

。

A、0B、1C、2D、3

（B）（A、B）33、反应CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOC2H5+H2O，已知k=2.3L.s/mol，则反应级数n=

。

A、0B、1C、2D、3

34、串联反应A→P→S，目的产物P的选择性Sp=

。

A、

B、

C、

D、

（Ａ）35、串联反应A→P→S，目的产物P的总收率φp=

。（Ｂ）A、B、C、D、36、分批式完全混合反应操作的优化分析是以

、

为目标进行优化的。A、平均生产速率YR最大、生产经费最低B、平均生产速率YR最大、体积最小C、反应速率最快、生产经费最低

D、反应速率最快、体积最小

（A）（C）37、全混流反应器的定常态操作点的判据为

。稳定的定常态操作点的判据为

。A、QC=Qr；

B、QC=Qr；QC=Qr、C、；QC=Qr

D、QC=Qr；QC=Qr、

(B)38、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间t0不包括下列哪一项

。A、加料时间

B、反应时间

C、物料冷却时间

D、清洗釜所用时间

（B）44、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为____。A、空时τB、反应时间tC、停留时间τD、平均停留时间F（A）39、全混流反应器的容积率η大于1.0时，且随着xA的增大而增大，此时该反应的反应级数n___。A、<0B、=0C、≥0D、>0

（A）40、全混流釜式反应器最多可能有_______个定常态操作点。A、1B、2C、3D、4（C）41、全混流反应器中最多可能有____个稳定的定常态操作点。A、1B、2C、3D、4（B）42、对于______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。

A、间歇式反应器

B、全混流反应器

C、搅拌釜式反应器

D、平推流管式反应器

（D）43、对于自催化反应，最合适的反应器为________。A、全混流反应器B、平推流反应器C、循环操作的平推流反应器

D、全混流串接平推流反应器

（D）44、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、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

（B）45、脉冲示踪法测定停留时间分布对应曲线为

。

A、E(t)曲线

B、F（t）曲线

C、I（t）曲线

D、y(t)曲线

（A）46、阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为

。

A、E(t)曲线

B、F(t)曲线

C、I（t）曲线

D、y(t)曲线

（B）47、平推流流动的E(t)曲线的方差=

。

A、0B、0~1C、1D、>1（A）48、全混流流动的E(t)曲线的方差=

。

A、0B、0~1C、1D、>1（C）二、问答题

1、简述均相反应及其动力学的研究内容？

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加温度、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。

2、简述链锁反应所具有的基本特征？答：1）链反应具有三个阶段：链的引发、链的传播和链的终止；2）链的引发和传播均需要通过游离原子或游离基；3）游离原子和游离基均具有较高活性，容易受器壁或其它惰性物的作用而重新生成稳定的分子，从而使链反应终止。

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。

3、简述理想反应器的种类？答：反应物料一次性投入反应器内，在反应过程中，不再向器内投料，也不出料，待达到反应要求的转化率后，一次性出料，每批操作所需生产时间为反应时间与非生产性时间之和，非生产性时间包括加料、排料和物料加热、冷却等用于非反应的一切辅助时间。

4、简述分批式操作的完全混合反应器？答：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。

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）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。

5、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？6、对于可逆放热反应如何选择操作温度？答：通过物理示踪法来测反应器物料的停留时间的分布曲线。所谓物理示踪是指采用一种易检测的无化学反应活性的物质按一定的输入方式加入稳定的流动系统，通过观测该示踪物质在系统出口的浓度随时间的变化来确定系统物料的停留时间分布。根据示踪剂输入方式的不同大致分为四种：脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入法。

7、简述寻求停留时间分布的实验方法及其分类？答：脉冲示踪法是在定常态操作的连续流动系统的入口处在t=0的瞬间输入一定量M克的示踪剂A，并同时在出口处记录出口物料中示踪剂的浓度随时间的变化。对应的曲线为E(t)曲线，。

8、简述脉冲示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？答：阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统，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CA0的流体，同时保持系统内流动模式不变，并在切换的同时，在出口处测出出口流体中示踪剂A的浓度随时间的变化。对应的曲线为F(t)曲线，。9、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？答：1）通过冷态模型实验测定实验装置的停留时间分布；2）根据所得的有关E(t)或F(t)的结果通过合理的简化提出可能的流动模型，并根据停留时间分布的实验数据来确定所得出的模型中所引入的模型参数；3）结合反应动力学数据通过模拟计算来预测反应结果；4）通过一定规律的热模实验来验证模型的准确性。

10、简述建立非理想流动的流动模型的步骤？答：1）反应物从气流主体向催化剂的外表面；2）反应物从催化剂的外表面向内孔扩散；3）反应物在催化剂表面上吸附；4）吸附的反应物转化成反应的生成物；5）反应生成物从催化剂表面上脱附下来；6）脱附下来的生成物向催化剂外表面扩散；7）生成物从催化剂外表面向气流主体中扩散。

11．简述气一固相催化反应的动力学步骤？答：优劣次序为：平推流管式反应器、间歇操作釜式反应器、多釜串联完全混合流反应器、完全混合流釜式反应器分析：采用作图法：各种操作的反应时间或空时来进行比较

12.

对于单一反应，反应速率与反应物浓度的关系如右图所示：试分析各种反应器操作方式的优劣？3.证明题1.分批操作优化分析目标函数为反应器的平均生产速率FR：，试证明满足单位时间产品产量最大所必须的条件——最优反应时间满足。并画出平均生产速率最大图解法示意图。

证明：将上式对时间t求导：令，则得CRM

A0D(topt)t

平均生产速率最大图解法示意图

2.

设在全混流反应器中进行如下平行反应：AP（主反应）AS（副反应）试证明使目的产物P收率YP达最大时的最佳温度为：

证明：由全混流反应器的设计基础式得：(1)由(1)得代入(2)式：

(3)(2)对(3)式求导：令即：∵∴将上两式代入(4)式整理得将(5)式两边取对数