2025年大学大二（化学工程与工艺）化学反应工程阶段测试试题及答案

2025年大学大二（化学工程与工艺）化学反应工程阶段测试试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40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20题，每题2分)1.化学反应工程中，研究的核心内容是（）A.化学反应的速率B.化学反应的平衡C.化学反应的机理D.化学反应过程中的传递现象与反应速率的相互关系2.对于反应A+B→C，其反应速率表达式为r=kcA^αcB^β，其中k为（）A.反应级数B.反应速率常数C.浓度指数D.反应分子数3.反应速率常数k与下列哪个因素无关（）A.温度B.压力C.反应物浓度D.催化剂4.化学反应的活化能越大，反应速率（）A.越快B.越慢C.不变D.先快后慢5.对于一级反应，其半衰期与初始浓度（）A.成正比B.成反比C.无关D.平方成正比6.下列哪种反应器属于理想置换反应器（）A.间歇反应器B.全混流反应器C.平推流反应器D.搅拌釜式反应器7.在间歇反应器中进行反应A→P，反应速率r=kcA，当反应物浓度从cA0降至cA时，所需时间t为（）A.(cA0-cA)/kB.k(cA0-cA)C.ln(cA0/cA)/kD.kln(cA0/cA)8.全混流反应器的特点是（）A.反应器内物料浓度和温度处处均匀B.物料在反应器内的停留时间相同C.出口物料组成与反应器内物料组成相同D.以上都是9.串联反应A→P→S，其中P为目的产物，为了提高P的收率，应选择（）A.平推流反应器B.全混流反应器C.间歇反应器D.平推流与全混流串联反应器10.对于平行反应A→P（主反应），A→S（副反应），若主反应的活化能大于副反应的活化能，则升高温度（）A.对主反应有利B.对副反应有利C.对主副反应都不利D.对主副反应都有利11.化学反应工程中，返混是指（）A.不同年龄的物料之间的混合B.不同组成的物料之间的混合C.同一物料在不同空间位置之间的混合D.同一物料在不同时间的混合12.下列哪种措施不能减少返混（）A.采用多釜串联反应器B.采用平推流反应器C.提高搅拌强度D.采用填充床反应器13.在气-固相催化反应中，内扩散有效因子η的取值范围是（）A.0<η<1B.η=0C.η=1D.η>114.对于气-固相催化反应，下列哪个不是影响反应速率的本征因素（）A.催化剂活性B.反应物浓度C.反应温度D.内扩散15.下列哪种催化剂属于固体酸催化剂（）A.硫酸B.氧化铝C.铂D.铁16.气-液相反应中，若反应在液膜内进行，则属于（）A.瞬间反应B.快速反应C.中速反应D.慢速反应17.在固定床反应器中，床层压力降与下列哪个因素无关（）A.气体流速B.催化剂颗粒大小C.床层高度D.气体组成18.流化床反应器的特点不包括（）A.传热效率高B.气固接触良好C.返混程度小D.可实现连续化生产19.化学反应工程中，停留时间分布函数F(t)表示（）A.物料在反应器内的平均停留时间B.停留时间小于t的物料所占的分率C.停留时间大于t的物料所占的分率D.停留时间为t的物料所占的分率20.对于一个连续稳定流动的反应器，其物料衡算的基本方程为（）A.输入量-输出量+反应量=积累量B.输入量-输出量-反应量=积累量C.输入量+输出量+反应量=积累量D.输入量+输出量-反应量=积累量第II卷（非选择题共60分）填空题（每题2分，共10分）1.化学反应速率的定义式为____________________。2.对于二级反应A+B→P，其反应速率表达式为____________________。3.理想置换反应器的特点是____________________。4.气-固相催化反应的步骤包括____________________、____________________、____________________、____________________。5.停留时间分布的数字特征包括____________________和____________________。简答题（每题5分，共20分）1.简述化学反应工程的研究内容。2.说明一级反应的动力学特征。3.比较平推流反应器和全混流反应器的优缺点。4.简述气-固相催化反应中内扩散有效因子的物理意义。计算题（每题10分，共20分）1.在间歇反应器中进行反应A→P，反应速率r=0.01cA^2(mol/(L·min))，初始浓度cA0=1mol/L，求反应至cA=0.1mol/L所需的时间。2.某一级反应A→P，在300K时反应速率常数k1=0.01min^-1，在310K时k2=0.02min^-1，求该反应的活化能Ea。分析题（共10分）材料：在某气-固相催化反应中，发现反应速率随着温度的升高先增大后减小。已知该反应为放热反应，且催化剂活性随温度升高先增大后减小。问题：请分析温度对该反应速率产生上述变化的原因。综合题（共10分）材料：某反应A+B→C在全混流反应器中进行，反应速率r=kcA^αcB^β。已知进料中A的浓度为cA0，B的浓度为cB0，体积流量为v0，反应器体积为V。问题：若要使反应达到一定的转化率，试推导所需反应器体积的表达式，并分析影响反应器体积的因素。答案：1.D2.B3.C4.B5.C6.C7.C8.D9.A10.A11.D12.C13.A14.D15.B16.B17.D18.C19.B20.A填空题答案：1.r=-dci/dt（对于反应物）或r=dcp/dt（对于产物）2.r=kcAcB3.物料在反应器内以相同流速向前移动，无返混现象4.反应物从气相主体扩散到催化剂外表面；反应物从催化剂外表面扩散到催化剂内表面；反应物在催化剂内表面上进行化学反应；产物从催化剂内表面扩散到催化剂外表面；产物从催化剂外表面扩散到气相主体5.平均停留时间t；方差σ^2简答题答案：1.化学反应工程研究化学反应过程中的传递现象与反应速率之间的相互关系，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内容。2.一级反应的动力学特征为：反应速率与反应物浓度的一次方成正比；半衰期与初始浓度无关；lncA与时间t呈线性关系。3.平推流反应器优点：返混为零，可获得较高的转化率；缺点：结构复杂，操作要求高。全混流反应器优点：结构简单，操作方便；缺点：返混严重，转化率较低。4.内扩散有效因子表示实际反应速率与按催化剂外表面浓度计算的反应速率之比，反映了内扩散对反应速率的影响程度。计算题答案：1.由r=0.01cA^2，可得-dcA/dt=0.01cA^2，分离变量积分：∫(cA0到cA)dcA/cA^2=-∫0到t0.01dt，解得t=900min。2.根据阿伦尼乌斯公式ln(k2/k1)=(Ea/R)(T2-T1)/(T1T2)，代入数据可得Ea=53.6kJ/mol。分析题答案：开始温度升高，反应速率增大，是因为温度升高使反应速率常数增大，同时催化剂活性增大。但继续升高温度，由于反应