2026年大学大三（化学工程）化学反应工程阶段测试题及答案

2025年大学大三（化学工程）化学反应工程阶段测试题及答案

（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。每题4分，共10题。1.对于反应A+B→C，反应速率v=kc(A)c(B)，该反应为（）A.零级反应B.一级反应C.二级反应D.三级反应（答案：C）2.反应活化能的大小主要取决于（）A.反应温度B.反应物浓度C.反应的本性D.催化剂（答案：C）3.在间歇反应器中进行等温二级反应A→B，反应速率常数k=0.1m³/(mol·s)，反应物A的初始浓度cA0=2mol/m³，当反应至cA=0.5mol/m³时所需的反应时间为（）A.10sB.15sC.20sD.25s（答案：B）4.全混流反应器的特点是（）A.出口物料组成与反应器内物料组成相同B.物料在反应器内的停留时间相同C.反应器内温度、浓度处处均匀D.以上都是（答案：D）5.对于平行反应A→P（主反应），A→S（副反应），下列哪种情况对生成产物P有利（）A.升高温度，kP>kSB.降低温度，kP>kSC.升高温度，kP<kSD.降低温度，kP<kS（答案：A）6.下列不属于理想反应器的是（）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（答案：D）7.某反应的速率常数k=2.0×10⁻⁴m³/(mol·s)，反应物初始浓度cA0=1mol/m³，该反应为（）A.零级反应B.一级反应C.二级反应D.三级反应（答案：C）8.反应级数的大小反映了（）对反应速率的影响程度。A.温度B.浓度C.压力D.催化剂（答案：B）9.在平推流反应器中进行等温一级反应，反应物转化率与反应器体积（）A.成正比B.成反比C.无关D.不确定（答案：A）10.对于串联反应A→P→S，要提高产物P的收率，应（）A.选择合适的反应温度B.选择合适的反应时间C.采用多个反应器串联D.以上都对（答案：D）第II卷（非选择题，共60分）二、填空题（每题4分，共20分）1.化学反应速率的定义式为____________________。（答案：v=-dci/dt，对于反应物取负号，对于产物取正号）2.阿伦尼乌斯方程的表达式为____________________。（答案：k=Aexp(-Ea/RT)）3.间歇反应器中进行反应，反应物转化率与反应时间的关系为____________________。（答案：x=1-exp(-kt)）4.全混流反应器的物料衡算式为____________________。（答案：F0(cA0-cA)=Vr(-rA)）5.对于平行反应，选择率的定义式为____________________。（答案：S=(rP/rA)/(rP/rA+rS/rA)）三、简答题（每题10分，共20分）1.简述反应速率的影响因素有哪些？2.比较间歇反应器、全混流反应器和平推流反应器的特点。四、计算题（20分）在全混流反应器中进行一级反应A→B，反应速率常数k=0.5min⁻¹，反应物A的初始浓度cA0=2mol/m³，进料流量v0=1m³/min，要求反应物A的转化率达到80%，求所需反应器的体积。五、分析题（20分）材料：在某化工生产过程中，采用连续搅拌釜式反应器（CSTR）进行一个化学反应。已知该反应为二级反应，反应速率常数k=0.2m³/(mol·min)，反应物A的初始浓度cA0=3mol/m³，进料流量v0=0.5m³/min。问题：若要求反应器出口反应物A的浓度为0.5mol/m³，求该反应器的体积，并分析该反应器的操作是否合理。（答案：由全混流反应器物料衡算式v0(cA0-cA)=Vr(-rA)，二级反应-rA=kcA²，代入数据可得Vr=10m³。操作是否合理可从多方面分析，如反应速率、转化率等。该反应器能使反应物浓度达到要求，但可能存在能耗大等问题，需综合考虑经济成本等因素进一步评估。）答案：1.C2.C3.B4.D5.A6.D7.C8.B9.A10.D二、1.v=-dci/dt，对于反应物取负号，对于产物取正号2.k=Aexp(-Ea/RT)3.x=1-exp(-kt)4.F0(cA0-cA)=Vr(-rA)5.S=(rP/rA)/(rP/rA+rS/rA)三、1.反应速率的影响因素主要有：温度，温度升高反应速率加快；浓度，反应物浓度增加反应速率加快；压力，对于有气体参与的反应，压力影响反应速率；催化剂，能显著改变反应速率；反应的本性，不同反应速率不同。2.间歇反应器：反应物料一次性加入，反应过程中无物料进出，反应结束后取出产物。特点是反应时间可灵活控制，适合小批量、多品种生产。全混流反应器：物料连续流入并充分混合，出口物料组成与反应器内相同。特点是操作简单，温度、浓度均匀，但反应物浓度低，反应速率相对较慢。平推流反应器：物料以相同流速向前推进，像活塞一样，不存在返混。特点是反应效率高，适合大规模连续生产。四、由全混流反应器一级反应转化率公式x=1-cA/cA0，可得cA=0.4mol/m³。又-rA=kcA，根据物料衡算式v0(cA0-cA)=Vr(-rA)，代入数据得Vr=4m³。五、由全混流反应器物料衡算