考研化学工程2025年反应工程试卷（含答案）

考研化学工程2025年反应工程试卷（含答案）考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题1.对于一个不可逆、二级液相反应A->P，在等温间歇反应器中达到转化率为x时，反应时间与在相同反应条件下等温连续搅拌釜式反应器（CSTR）达到相同转化率x时反应时间的比值等于：A.1B.2C.xD.1/x2.在恒容流动反应器中，反应物A的初始浓度为CA0，发生液相反应A->P+S，反应速率表达式为rA=kCA^n(k为速率常数，n为反应级数)。当反应进行到转化率为x时，反应物A的剩余浓度CA与初始浓度CA0之比CA/CA0等于：A.(1-x)^nB.1-nxC.(1-x)^(n+1)D.1/(1+nx)3.对于等温CSTR，当进料流量增加，其他条件不变时，下列说法正确的是：A.空时增加，反应温度升高B.空时减少，反应温度降低C.空时增加，反应温度降低D.空时减少，反应温度升高4.在多釜串联反应器（CSTRinseries）中，各釜的体积和操作温度均相同。为了使总转化率达到最大，各釜的最佳转化率分配应满足：A.依次降低B.依次升高C.相等D.与反应级数有关，无法确定5.对于一个液相反应，若反应物浓度对反应速率影响不大（即反应速率基本不随浓度变化），则该反应最可能属于：A.零级反应B.一级反应C.二级反应D.反应级数取决于产物浓度6.在设计PFR时，若反应为放热反应，为了控制反应温度，通常需要采取的措施是：A.增加反应器体积B.降低进料流量C.提高反应器绝热性能D.在反应器内设置冷却盘管7.对于气相反应A->P，若反应活化能较高，且反应过程伴随气体分子数减少，为了提高反应速率，可以采取的措施是：A.降低反应温度B.提高反应压力C.使用催化剂降低活化能D.增加反应物分压8.在反应器设计中，反应器性能评价的主要指标包括：A.转化率、选择性、反应速率B.反应温度、反应压力、反应时间C.催化剂活性、催化剂寿命、反应器成本D.进料流量、进料组成、操作条件9.下列哪个因素对反应器内的浓度和温度分布影响最大？A.反应热效应B.反应器类型C.传递现象D.催化剂性质10.在间歇反应器中，进行一个等温、不可逆液相反应，若反应为强放热反应，则反应过程中反应器内的温度变化趋势为：A.持续升高B.持续降低C.先升高后降低D.先降低后升高二、填空题1.对于等温CSTR，当反应体积增大一倍，其他条件不变时，空时将________，出口转化率将________。2.对于等温PFR，当进料流量增加一倍，其他条件不变时，空时将________，出口转化率将________。3.对于一个液相反应A->P，反应活化能为Ea，预反应能为Ep，则表观活化能Ea'=________。4.在多釜串联反应器中，为了达到与单釜CSTR相同的最小转化率，所需的总反应体积将________。5.对于气相反应，反应级数可以通过________法或________法测定。6.影响反应器内传递现象的主要因素包括________、________和________。7.催化剂的主要作用是________和________。8.反应器模拟能够帮助我们________和________。9.对于一个液相反应A->P，反应速率表达式为rA=kCA，若初始浓度CA0=1mol/L，反应1小时后转化率为0.8，则反应速率常数k=________。10.在间歇反应器中，进行一个等温、不可逆液相零级反应A->P，反应速率常数k=0.1mol/(L·s)，若初始浓度CA0=2mol/L，反应5分钟后反应物A的浓度为________mol/L。三、简答题1.简述CSTR和PFR在反应器设计方面的主要区别。2.简述反应级数对反应器性能的影响。3.简述传递现象对反应器性能的影响。四、计算题1.在等温CSTR中，进行一个液相不可逆反应A->P，反应速率表达式为rA=0.5CA(mol/(L·min))，反应体积为10L，进料流量为5L/min，进料中反应物A的浓度为2mol/L。计算反应物A的出口转化率。2.在等温PFR中，进行一个液相不可逆反应A->P，反应速率表达式为rA=0.5CA(mol/(L·min))，进料流量为5L/min，进料中反应物A的浓度为2mol/L。为了使反应物A的出口转化率为0.8，计算所需的反应器体积。3.在等温CSTR和PFR中，进行同一个液相不可逆反应A->P，反应速率表达式为rA=0.5CA(mol/(L·min))，反应温度相同。若CSTR的体积为10L，进料流量为5L/min，进料中反应物A的浓度为2mol/L，计算反应物A的出口转化率。若PFR的进料流量、进料浓度与CSTR相同，为了达到相同的出口转化率，计算所需的PFR体积。比较两种反应器的性能。---试卷答案一、选择题1.D2.A3.B4.C5.A6.B7.B8.A9.C10.A二、填空题1.增大，不变2.减小，不变3.Ea-Ep4.增大5.半衰期，初始速率6.反应器几何形状，反应器内流动状态，反应器壁面性质7.降低活化能，改变反应路径8.优化反应器设计，预测反应器性能9.0.08mol/(L·s)10.0.9mol/L三、简答题1.CSTR为连续流动釜式反应器，PFR为活塞流反应器。CSTR内物料浓度均匀，PFR内物料浓度沿流动方向变化。CSTR适用于液相反应，PFR适用于气相和液相反应。CSTR的停留时间分布宽，PFR的停留时间分布窄。2.反应级数影响反应速率表达式，进而影响反应器设计和性能。零级反应速率与浓度无关，一级反应速率与浓度成正比，二级反应速率与浓度平方成正比。不同反应级数的反应，其最佳反应器类型和操作条件不同。3.传递现象指反应物在反应器内的传递过程，包括扩散、对流等。传递现象影响反应物浓度和温度分布，进而影响反应速率和选择性。良好的混合可以减小浓度梯度，提高反应速率和选择性。四、计算题1.解：CSTR中，空时tau=V/F=10L/5L/min=2min。根据CSTR物料衡算，(F*CA0-F*CA)/F=(CA0-CA)/CA=k*tau。代入数据，(2-CA)/CA=0.5*2。解得CA=4/3mol/L。转化率x=(CA0-CA)/CA0=(2-4/3)/2=1/3。答案：反应物A的出口转化率为1/3。2.解：PFR中，转化率x=1-exp(-k*V/F)。代入数据，0.8=1-exp(-0.5*V/5)。解得V=5.477L。答案：所需的反应器体积为5.477L。3.解：