2025年大学大三（化学工程与工艺）化学反应工程基础试题及答案

2025年大学大三（化学工程与工艺）化学反应工程基础试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共30分）答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共10题，每题3分，每题只有一个选项符合题意)w1.对于反应A+B→C，反应速率的正确表示是（）A.-d[A]/dtB.-d[B]/dtC.d[C]/dtD.以上都可以w2.反应速率常数k与下列哪个因素无关（）A.温度B.反应物浓度C.催化剂D.反应活化能w3.某反应的速率方程为r=k[A]^2[B]，该反应为（）A.一级反应B.二级反应C.三级反应D.零级反应w4.对于等温等压下的化学反应，反应自发进行的条件是（）A.ΔG>0B.ΔG=0C.ΔG<0D.与ΔG无关w5.下列哪种反应器属于理想混合反应器（）A.间歇反应器B.平推流反应器C.全混流反应器D.固定床反应器w6.在全混流反应器中进行反应A→B，已知进料流量为V0，反应速率常数为k，反应物A的初始浓度为CA0，则反应器内反应物A的浓度CA为（）A.CA0B.CA0/(1+kV0)C.CA0/(1-kV0)D.0w7.对于一级反应，反应物转化率与反应时间的关系是（）A.线性关系B.指数关系C.对数关系D.无明显关系w8.反应活化能的大小直接影响（）A.反应速率B.反应平衡C.反应热D.反应级数w9.下列哪种情况会使反应速率加快（）A.降低温度B.减小反应物浓度C.使用催化剂D.增大反应压力（对于气相反应）w10.对于平行反应A→B（主反应），A→C（副反应），要提高主产物B的收率，应（）A.提高反应温度B.降低反应温度C.增加反应物浓度D.选择合适的催化剂第II卷（非选择题，共70分）w11.简答题（15分）答题要求：简要回答问题，条理清晰。(总共3题，每题5分)简述化学反应工程的研究内容。简述反应速率的定义及表示方法。简述理想反应器的类型及特点。w12.计算题（25分）答题要求：写出详细的计算过程和答案。(总共2题，第1题10分，第2题15分)在间歇反应器中进行反应A→B，反应速率方程为r=k[A]，已知k=0.01min^-1，反应物A的初始浓度CA0=1mol/L，求反应进行100min后反应物A的转化率。在全混流反应器中进行反应2A→B，反应速率方程为r=k[A]^2，已知k=0.1L/(mol·min)，进料流量V0=10L/min，反应物A的初始浓度CA0=2mol/L，求反应器体积V。w13.分析题（15分）答题要求：结合所学知识，对给定的问题进行分析。(总共1题，15分)材料：在某化学反应中，实验测得不同温度下的反应速率常数如下表所示：|温度T/K|300|310|320|330|340||----|----|----|----|----|----||反应速率常数k/(mol^-1·L·s^-1)|0.01|0.03|0.09|0.27|0.81|分析温度对该反应速率的影响，并计算反应的活化能。w14.论述题（15分）答题要求：论述观点明确，论据充分。(总共1题，15分)材料：在化工生产中，常常需要选择合适的反应器来进行化学反应。请论述选择反应器类型时需要考虑的因素。答案：w1.Cw2.Bw3.Cw4.Cw5.Cw6.Bw7.Bw8.Aw9.Cw10.Dw11.化学反应工程的研究内容包括反应动力学、反应器设计与分析、反应过程的优化与控制等。反应速率是指单位时间内反应物或生成物浓度的变化量，可表示为-dc/dt或dc/dt。理想反应器类型有间歇反应器、平推流反应器和全混流反应器。间歇反应器内物料充分混合，反应时间相同；平推流反应器物料以相同速度向前推进，无返混；全混流反应器内物料完全混合，各处浓度和温度均匀。w12.1.对于反应A→B，r=k[A]，积分得ln(CA0/CA)=kt，已知k=0.01min^-1，t=100min，CA0=1mol/L，代入可得ln(1/CA)=0.01×100=1，解得CA=0.368mol/L，转化率XA=(CA0-CA)/CA0=(1-0.368)/1=0.632=63.2%。2.对于反应2A→B，r=k[A]^2，在全混流反应器中，CA=CA0/(1+kV0/CA0)，又r=V0(CA0-CA)/V，即kV0(CA0/(1+kV0/CA0))^2=V0(CA0-CA0/(1+kV0/CA0))/V，已知k=0.1L/(mol·min)，V0=10L/min，CA0=2mol/L，代入解得V=100L。w13.由Arrhenius方程ln(k2/k1)=(Ea/R)(1/T1-1/T2)，以lnk对1/T作图可得直线，斜率为-Ea/R。由数据可得lnk与1/T的关系，计算不同温度下的lnk和1/T值，通过线性拟合得到斜率，进而求得活化能Ea。经计算，活化能Ea约为53.6kJ/mol。温度升高，反应速率常数增大，反应速率加快。w14.选择反应器类型时需考虑反应动力学特性（如反应速率方程、反应级数等），以确定反应器内的浓度和