2025年大学化工工艺（化工反应工程）试题及答案

2025年大学化工工艺（化工反应工程）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）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8题，每题5分)1.对于反应A+B→C，其反应速率方程式为r=k[A][B]，则该反应为（）A.零级反应B.一级反应C.二级反应D.三级反应2.化学反应速率常数k的数值与下列哪一因素无关（）A.反应物浓度B.反应温度C.催化剂D.反应活化能3.在等温间歇反应器中进行一级不可逆反应A→B，反应速率常数k=0.5min⁻¹，反应物A的初始浓度为2mol/L，当反应至A的浓度为0.5mol/L时，所需时间为（）A.1minB.2minC.3minD.4min4.对于一个稳定的连续流动反应器，其物料衡算的基本方程为（）A.流入量-流出量+反应量=累积量B.流入量-流出量-反应量=累积量C.流入量+流出量+反应量=累积量D.流入量+流出量-反应量=累积量5.全混流反应器的特点是（）A.反应器内物料浓度处处相等B.反应器内物料温度处处相等C.反应器内物料浓度和温度处处相等D.反应器内物料浓度和温度随时间变化6.对于平行反应A→P（主反应），A→S（副反应）均为一级不可逆反应，若要提高主产物P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.减小反应物浓度7.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>18.对于一个串联反应A→B→C，若要使中间产物B的浓度最大，则应选择（）A.平推流反应器B.全混流反应器C.间歇反应器D.循环反应器第II卷（非选择题，共60分）9.简答题：简述化学反应工程的研究内容。(10分)10.简答题：说明反应速率的定义及表示方法。(10分)11.计算题：在一个体积为10L的全混流反应器中，进行反应A+B→C，反应速率方程式为r=k[A][B]，k=0.1L/(mol·min)，反应物A和B的初始浓度均为2mol/L，求反应器出口处A的浓度。(20分)12.分析题：某化工生产过程中，采用连续流动搅拌釜式反应器（CSTR）进行一个二级不可逆反应A+B→C。已知进料中A和B的浓度均为1mol/L，反应速率常数k=0.5L/(mol·min)，反应器体积V=10L，进料流量q=5L/min。现发现产品C的收率较低，试分析可能的原因并提出改进措施。(15分)13.论述题：论述气-固相催化反应的宏观过程及影响因素。(5分)答案：1.C2.A3.B4.A5.C6.B7.A8.B9.化学反应工程主要研究化学反应的工程问题，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。研究化学反应速率及其影响因素，建立反应动力学模型；根据反应动力学和传递过程原理，设计合理的反应器形式和结构；对反应过程进行模拟、优化和控制，以实现反应过程的高效、稳定运行。10.反应速率是指单位时间内反应物或生成物浓度的变化量。对于反应aA+bB→pP+sS，可以用反应物浓度随时间的减少速率表示，如-d[A]/dt、-d[B]/dt；也可用生成物浓度随时间的增加速率表示，如d[P]/dt、d[S]/dt。其数值与反应物浓度、温度、催化剂等因素有关。11.设反应器出口处A的浓度为xmol/L。根据全混流反应器物料衡算：进料A的摩尔流量=出料A的摩尔流量+A反应消耗的摩尔流量q×2=q×x+r×V5×2=5×x+0.1×x×(2-x)×1010=5x+2x-x²x²-7x+10=0(x-2)(x-5)=0解得x=2mol/L（舍去）或x=1mol/L所以反应器出口处A的浓度为1mol/L。12.原因分析：-反应为二级不可逆反应，CSTR中反应物浓度低，反应速率慢。-反应器体积相对进料流量较小，反应物停留时间短，反应不完全。改进措施：-增大反应器体积，延长反应物停留时间。-采用多个CSTR串联，使反应物浓度逐步降低，提高反应程度。也可考虑采用其他类型反应器，如平推流反应器，以提高产品C收率。13.气-固相催化反应宏观过程包括：反应物从气相主体扩散到催化剂外表面（外扩散）；反应物从催化剂外表面扩散到催化剂内孔道（内扩散）；反应物在催化剂活性中心上进行化学反应；产物从催化剂内孔道扩散到催化剂外表面（内扩散）；产物从催化剂外表面扩散