《化学反应工程》课程综合复习资料

《化学反响工程》课

程综合复习资料

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《化学反响工程》课程综合复习资料

一、填空题:

I.在一个完整的气一固相催化反响的七大步骤中，属于本征动力学范畴的三步为、

和O

2.多级混合模型的唯一模型参数为——.轴向集中模型的唯一模型参数为---o

3.对于单一反响，在一样的处理量和最终转化率条件下，选择反响器时主要考虑:而对

于复合反响，选择反响器时主要考虑的则是0

4.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是——、——和——o

5.在均相反响动力学中，利用试验数据求取化学反响速率方程式的两种最主要的方法为

和O

6.反响级数〔可能/不行能〕是0,基元反响的分子数〔可能/不行能〕是0o

7.完全混合反响器〔全混流反响器〕内物料的温度和浓度,并且〔大于/小于/等于〕

反响器出口物料的温度和浓度C

8.对于一个在全混流反响器里进展的放热反响，一般可以消灭三个定常态操作点M「

Mv如以以下图所示，其中M1和M3这两点我们称之为的定常态操作点，M?则称为

_的定常态操作点。实际操作时，我们一般选择MI、MrM,中哪一个操作点？

9.测定非抱负流淌的停留时间分布函数时，两种最常见的示踪物输入方法为_和阶跃示踪。

二、选择题：

1.对于瞬时收率和总收率，以下正确的说法有〔多项选择〕。

A.对于平推流反响器，反响的瞬时收率与总收率相等；

B.对于全混流反响器，反响的瞬时收率与总收率相等；

C.对于平推流反响器，反响的瞬时收率与总收率之间是积分关系；

D.对于全混流反响器，反响的瞬时收率与总收率之间是积分关系。

2.某反响速率常数的单位为m3/(mol.hr),该反响为______级反响。

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A.零级；

B.一级；

C.二级；

D.不能确定。

A卜F“、R

3对于平行反响iiiZlk

,活化能E|>E»反响级数n1^,假设目的产物是R的

A-

222

话，我们应当在一条件下操作。

A.高温、反响物A高浓度；B.高温、反响物A低浓度；

C.低温、反响物A高浓度；D.低温、反响物A低浓度。

4.关于E函数和F函数，下面正确的选项是_。〔多项选择〕

A.F(t)=厂E(t)dt;

o

B.F(t)=J,E(t)dt;

0

C.E(t)=dF(t)/dt;

D.F(oo)=pE(t)dt=lo

0

1-

5.E(t)=-e-i/t是。

t

A.平推流的E函数；

B.全混流的E函数；

C.平推流串联全混流的E函数；

D.全混流串联平推流的E函数。

6.多级混合流模型和轴向分散模型是两种推想非抱负流淌对反响转化率影响的数学模型，关于这

两种模型，以下观点正确的选项是0

A.轴向分散模型适用于返混程度在零到无穷大的任何的状况；

B.在返混程度较小时，多级混合流模型的模拟结果更接近实际；

C.两者不能共用同一套示踪试验数据；

D.两种模型可用同一套示踪试验数据。

7.对于反响Rfs,目的产物是R,下述反响器中最适宜的是______0

A.平推流反响器；

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D.在同一平推流反响器或间歇式反响器内、在同样条件下进展反响，反响的转化率是一样

的。

13.E(t)=le-t/Ta.

A.平推流的E函数；B.全混流的E函数；

C.平推流串联全混流的E函数；D.全混流串联平推流的E函数

14对于瞬时收率和总收率，以下正确的推断有〔多项选择〕.

A.对于平推流反响器,反响的瞬时收率与总收率相等；

B.对于全混流反响器,反响的瞬时收率与总收率相等；

C对于平推流反响器，反时的瞬时收率与总收率之间是积分关系；

D.对于全混流反响器，反响的瞬时收率与总收率之间是积分关系；

15.关于基元反响的生疏，正确的选项是0

A.分子数可以是任意的整数；

B.基元反响的计量系数与对应物种的反响级数之间存在一一对应关系；

C.基元反响AfR和2Af2R意义是一样的；

D.基元反响的总反响级数可能是小数0

16.对于一个串联反响，目的产物是中间产物，下述反响器中最适宜的反响器是o

A.全混流反响器；

B.平推流反响器；

C.两个串连在一起的等体积全混流反响器；

D.平推流与全混流串联在一起的反响器。

17.对于化学反响的生疏，下面正确的选项是:

A.化学反响的转化率、目的产物的收率仅与化学反响本身和使用的催化剂有关系；

B.化学反响的转化率、目的产物的收率不仅与化学反响本身和使用的催化剂有关，而且还与

反响器内流体的流淌方式有关；

C.反响器仅仅是化学反响进展的场所，与反响目的产物的选择性无关；

D.反响器的类型可能直接影响到一个化学反响的产物分布。

18.恒温恒压的气相变容反响N+3H<=>2NH原料中混入了确定量的Ar气〔与N,和H,

223//

的转化率为零时的初始总摩尔数比为1/2,N,与H,的比例为计量比〕，则膨胀率£N为一。

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A.-0.5；

B.-1/3；

C.-1/6；

D.-5/6o

19.关于指前因子和活化能描述正确的选项是。

A.指前因子理论上与温度无关，活化能的取值永久都是E的，活化能大、温度低，反碓速率

对温度的变化更敏感；

B.指前因子理论上与温度有关，但与指数项相比其随温度的变化可以无视，活化能的取值永

远都是正的，活化能大、温度低，反响速率对温度的变化更敏感；

C.指前因子理论上与温度有关，活化能的取值不行能永久都是正的，活化能小、温度高，反

响速率对温度的变化更敏感。

20.多级混合流模型和轴向分散模型是两种推想非抱负流淌对反响转化率影响的数学模型，关于

这两种模型，以下观点正确的选项是

A.轴向分散模型适用于返混程度在零到无穷大的任何的状况；

B.在返混程度较小时，多级混合流模型的模拟结果更接近实际；

C.两种模型可用同一套示踪试验数据；

D.两者不能共用同一套示踪试验数据°

三、计算题：

1.在一反响器入口输入抱负脉冲示踪物后，不同时间检测出口示踪物的浓度C,结果如下所示：

时间，min051()1520253035

C.1C

04111()5420

现有某液相反响物A在该反响器中进展分解反响，速率方程为：

-r=kC,k=0.30min-i,

AA

用多级混合流模型推想时，该反响器的出口转化率为多少？

2.液体反响物A《A。=1mol/L)通过两个串联的全混流反响器发生某不行逆反响，第一个反响器

出口的浓度为0.5mol/L,两个反响器的体积比丫2、］=2,反响级数为2,反响速度方程如下：

—r=kCmol/(L.min)

AA2

求其次个反响器出口的浓度。

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3.某液相不行逆反响A-R在一抱负的间歇式反响器中进展，试验测得反响物A的浓度C,4在不

同反响时间的数据如下：

时间，min0246810

CA,mol/L10.910.820.740.670.61

请用积分法确定该反响的速率方程〔可用下Ri的图面作氨〕O

4.用一个2升的全混流反响器来确定某反响力R的动力学方程,A的液相溶液分别以不同的

流率和不同的初始浓度参与反响器,并测定A的出口浓度,得到如下表所示的数据

VCC

0A0A

L/minmmol/Lmmol/L

0.449.1418.34

0.564.4023.60

1103.2041.14

2153.2068.10

2180.8075.72

假设反响速率只与A有关，求反响速率方程式。如需作匿，请使用下面的坐标图。

6

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5.某一级液相反响R在一个全混流反响器中进展，转化率为90%,假设再串联一个同样的

全混流反响器，使转化率仍维持在90%,试问处理量增加多少？

6.某速率常数为0.37min」的一级不行逆反响在一非抱负反响器内进展反响，示踪结果说明，t和

。：分别为17.ninft0.25.求用多级混合流模型推想的转化率。

7.纯组分A发生下述平行反响,

r=2Cmol/(L.min)

pA

r=1mol/(L.min)

r.=C.2mol/(L.min)

（目的产物）、A

A的起始浓度为2mol/L,反响在恒温的条件下进展，试确定在全混流反响器中目的产物S所能到

达的最大浓度。

四、推导题：

假设含反响物A的颖原料进入体积为V的全混流反响器进展反响，其组成为CAO.空时为

t,出口转化率为X出口处的反响速率为-rA请推导全混流反响器的设计方程：

rA\r\

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《化学反响工程》课程综合复习资料参考答案

一、填空:

1.在一个完整的气一固相催化反响的七大步骤中，属于本征动力学范畴的三步为吸附、外表反

处脱附。

2.多级混合模型的唯一模型参数为串联的全混区的个数N,轴向集中模型的唯一模型参数为

uL

3.对于单一反响，在一样的处理量和最终转化率条件下，选择反响器时主要考虑反响器的大

小,而对于复合反响，选择反响器时主要考虑的则是目的产物的收率。

4.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是.活.性一、选择性和稳,定性

5.在均相反响动力学中，利用试验数据求取化学反响速率方程式的两种最主要的方法为

积分法和微分法°

6.反响级数可能〔可能/不行能）是0,基元反响的分子缸不行能〔可能/不行能〕是0。

7.完全混合反响器〔全混流反响器〕内物料的温度和浓度为二,并且迁」大于/小于;等于〕

反响器出口物料的温度和浓度C

8.对于一个在全混流反响器里进展的放热反响，一般可以消灭三个定常态操作点M4M2、

M,如以以下图所示，其中M和M这两点我们称之为稳定的定常态操作点，则称为

M

3I3--------------2

不稳定的定常态操作点。实际操作时，我们一般选择M「M>M史哪一个操作点？

M

-

9.测定非抱负流淌的停留时间分布函数时，两种最常见的示踪物的入方法为脉冲法和阶跃

法。

二、选择：

1.对于瞬时收率和总收率，以下正确的说法有〔多项选择〕。

A.对于平推流反响器、反响的瞬时收率与总收率相等；

8

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B.对于全混流反响器，反晌的瞬时收率与总收率相等；

C.对于平推流反响器，反的的瞬时收率与总收率之间是积分关系；

D.对于全混流反响器，反响的瞬时收率与总收率之间是积分关系；

2.某反响速率常数的单位为im/(mol.hr),该反响为一J级反响。

A.零级；

B.一级；

C.二级；

D.不能确定.

3.对于平行反响八'叫“I’R,活化能E>&,反响级数n^vn,,假设目的产物是R的话，

Ak-S--

222

我们应当在H条件下操作。

A.高温、反响物A高浓度；B.高温、反响物A低浓度；

C.低温、反响物A局浓度；D.低温、反响物A低浓度

4.关于E函数和F函数，下面正确的选解里D。〔多项选择〕

A.F(t)=pE(t)dt;

0

B.F(t)=J'E(t)dl;

o

C.E(t)=dF(t)/dt;

D.F(oo)=J=°E(t)dt=l

0

1■

5.E⑴-t是B

A.平推流的E函数；

B.全混流的E函数；

C.平推流串联全混流的E函数；

D.全混流串联平推流的E函数

6.多级混合流模型和轴向分散模型是两种推想非抱负流淌而反响转化率影响的数学模型，关于

这两种模型，以下观点正瑜的选睡D。

A.轴向分散模型适用于返混程度在零到无穷大的任何的状况；

B.在返混程度较小时，多级混合流模型的模拟结果更接近实际；

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C.两者不能共用同一套示踪试验数据

D.两种模型可用同一套示踪试验数据；

7.对于反响4fRfs,目的产物是R,下述反响器中最适宜的是A

A.平推流反响器；

B.全混流反响器；

C.两个串连在一起的等体积全混流反响器；

D.平推流与全混流串联在一起的反响器

8.关于抱负反响器，以下描述不正确的选项是AD〔多项选择〕

A.抱负的间歇式反响器和全混流反响器的抱负的内涵是一样的，都是反响器内温度和组成处

处一样；

B.抱负的间歇式反响器和全混流反响器的抱负的内涵是不一样的，虽然都是反响器内温度和

组成处处一样，但前者随着时间的变化温度和组成可能都发生变化，而后者则不随时问

变化；

C.平推流和全混流反响器都是连续流淌式反响器，前者的返混为零，后者为无穷大

D.平推流和全混流反响器都是连续流淌式反响器，前者的返混为无穷大，后者为零；

9.恒温恒压的气相变容反响N+3HO2NH,原料中混入了确定量的Ar气〔与N,和H,

22322

的转化率为零时的初始总摩尔数比为1/2,N,与H,的比例为计量比〕，则膨胀率

A.-0.5；B.-1/3；C.-1/6；D.-5/6

10.宏观流体和微观流体是流体凝集态的两种极端形式，流体的凝集态不同，对反响结果一般有

明显的影响，但对于A是例外。

A.一级不行逆反响；

B.零级不行逆反响；

C.基元反响；

D.非基元反响

11.关丁E函数和P函数，下面不正确的选项是,A。

A.F(t)=pE(t)dt;B.F(t)=J'E(t)dt;

00

C.E⑴=dF(t)/出;D.F(OO)=PE(t)dt=I

0

12.对于一级恒容和一级变容不行逆反响，下面表达正确的选项是C

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溶制次大e但您坐Zi参考如右不当少外谓解而为正疝声的舲

A.在同一平推流反响器内、在同样条件下进展反响，反响的转化率是一样的；

B.在同一全混流反响器内、在同样条件下进展反响，反响的转化率是一样的；

C.在同一间歇式反响器内、在同样条件下进展反响，反响的转化率是一样的；

D.在同一平推流反响器或间歇式反响器内、在同样条件下进展反响，反响的转化率是一样

的。

13.E(t)=ie-t/t^jB

t

A.平推流的E函数；B.全混流的E函数；

C.平推流串联全混流的E函数;D.全混流串联平推流的E函数

14.对于瞬时收率和总收率，以下正确的推断有庭〔多项先择〕。

A.对于平推流反响器，反响的瞬时收率与总收率相等；

B.对于全混流反响器，反响的瞬时收率与总收率相等；

C.对于平推流反响器，反响的瞬时收率与总收率之间是积分关系；

D.对于全混流反响器、反响的瞬时收率与总收率之间是积分关系；

15.关于基元反响的生疏，正确的选项是B。

A.分子数可以是任意的整数；

B.基元反响的计量系数与对应物种的反响级数之间存在一一对应关系；

C.基元反响AfR和2Af2R意义是一样的；

D.基元反响的总反响级数可能是小数。

16.对于一个串联反响，目的产物是中间产物，下述反响器中最适宜的反响器是B_

A.全混流反响器；

B.平推流反响器；

C.两个串连在一起的等体积全混流反响器

D.平推流与全混流串联在一起的反响器

17.对于化学反响的生疏，下面正确的选项是BD

A.化学反响的转化率、目的产物的收率仅与化学反响本身和使用的催化剂有关系；

B.化学反响的转化率、目的产物的收率不仅与化学反响本身和使用的催化剂有关，而且还与

反响器内流体的流淌方式有关；

C.反响器仅仅是化学反响进展的场所，与反响目的产物的选择性无关；

D.反响器的类型可能直接影响到一个化学反响的产物分布

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18.恒温恒压的气相变容反响N+3H=2NH,原料中混入了确定量的Ai•气〔与N,和H,

22322

的转化率为零时的初始总摩尔数比为1/2,N,与H,的比例为计量比〕，则膨胀率£1^为艮人・

-0.5；

B.-1/3；

C.-1/6；

D.-5/6

19.关于指前因子和活化能描述正确的选项是B

A.指前因子理论上与温度无关，活化能的取值永久都是E的，活化能大、温度低，反响速率

对温度的变化更敏感；

B.指前因子理论上与温度有关，但与指数项相比其随温度的变化可以无视，活化能的取值永

远都是正的，活化能大、温度低，反响速率对温度的变化更敏感；

C.指前因子理论上与温度有关，活化能的取值不行能永久都是正的，活化能小、温度高，反

响速率对温度的变化更敏感；

20.多级混合流模型和轴向分散模型是两种推想非抱负流淌定反响转化率影响的数学模型，关于

这两种模型，以下观点正确的选项是C。

A.轴向分散模型适用于返混程度在零到无穷大的任何的状况；

B.在返混程度较小时，多级混合流模型的模拟结果更接近实际；

C.两种模型可用同一套示踪试验数据；

D.两者不能共用同一套示踪试验数据

三、计算题：

1.在一反响器入口输入抱负脉冲示踪物后，不同时间检测出口示踪物的浓度C,结果如下所示：

时间，min05101520253035

CQ.mnicoliJI/L

A0411105420

现有某液相反响物A在该反响器中进展分解反响，速率方程为：

-r=kC,k=().3()mini,

AA

假设用多级混合流模型推想时，该反响器的出口转化率为多少？

解：依据脉冲示踪数据可得：

ZtC(t)AtZtc(t)

三罚b罚T(等时间间隔)=15min

///

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Z?c(t)△£Ztc(c)_

丁^--£2(等时间间隔)

02=Z'c(t)△£'

LOF)=45.83rninz

iii

CT2

a92=-i—=0.204

N=1=1=4.90

故：

%20204

2.液体反响物A(CA()=Imol/L)通过两个串联的全混流反响器发生某不行逆反响.第一个反响器

出口的浓度为0.5mol/L,两个反响器的体积比V/V1=2反响级数为2,反响速度方程为：

—r=kC2mol/(L.min)

AA

求其次个反响器出口的浓度。

解：全混流反响器的设计方程:T=

得.p_C-CiA_C-C1-0.5

1V-rkC2々0.52

04141

所以：At=2

1

同理：P='.=匚,4二/^42.=

2v-rkC2

012A2

kt=J-J,

2C2

T以

由：2=%=2得：AT=2AT=4

EE」

油.CC.

故•-，I2=4

Cf

解得：CA2=0.25moLL

3.某液相不行逆反响AfR在一抱负的间歇式反响器中进展，试验测得反响物A的浓度C,\在不

同反响时间的数据如下：

时间，min024681()

/"*.oticitlf/frIu—

A1().910.820.740.670.61

请用积分法确定该反响的速率方程。

解：假设为一级反响，则应满足：

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依据数据知CAO为Imol/L,计算得如下数据：

时间t〔min):0246810

c

一加(亍*)：00.090.200.300.400.49

A0

作图：

得到一条直线，故一级反响的假设正确。又依据k=斜率:().05min-i,得速率方程

为：

~r=0.05Cmcl/(L.min)

AA

4.用一个2升的全混流反响器来确定某反响AfR的动力学方程，A的液相溶液分别以不同的

流率和不同的初始浓度参与反响器，并测定A的出口浓度，得到如下表所示的数据

VCAO

0J

L/minmmol/Lmmol/L

0.449.1418.34

0.564.4023.60

1103.2041.14

2153.2068.10

2180.8075.72

假设反响速率只与A有关，求反响速率方程式。如需作图，请使用下面的图面。

解：依据全混流反响器的设计方桂：工=CAO~CA

-r

A

c-c

得：-r---------------

由数据可得下表：

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C-C

t,min—r=—AQ---A.,nCln(-r)

AXAA

2.512.322.912.51

220.403.153.02

162.043.724.13

0.5170.24.225.14

0.5210.164.335.35

假设一R二攵°A"，得：/〃「幺)=Ek+nlnCA

以ln(-rA)对lnCA做图，得始终线。

由截距=Ink=-3.3,得：k=0.037LZ(mniol.min);

另外，斜窣=n=2。故送奉方程为：一/*八=0.037C2mmol/(L.min)

A

5.某一级液相反响A-R在一个全混流反响器中进展，转化率为90%,假设再串联一个同样的

全混流反响器，使转化率仍维特在90%,试问处理量增加多少？

解：当反响在一个全混流反响器内进展时，依据全混流反响器的设计方程，有：

1

1-x=..................(1)

41+kx

当两个等体积全混流反响器串联时，转化率不变，则有：

「人八一----------L.............(2)

(l+k_)2

2

依据式⑴,得依广9；依据式⑵，得汽=4.32。

其中，7为第一个全混流反响器单独操作时的空时，V/vfJ/；

t为串联后两个反响器的总空时，i=2V/v0O

vT2V9

则两种状况下，处理量之比/=7■・歹2=4.17。

01'

即处理量为原来的4.17倍，增加了3.17倍。

6.某速率常数为0.37min-i的一级不行逆反响在一非抱负反响器内进展反响，示踪结果说明，「和

6分别为17min和0.25。求用多级混合流模型推想的转化率。

0

解：依据多级混合流模型无因次方差与N之间的关系，有：

N=1/02=4

依据一级不行逆反响多级混合流模型转化率的表达式，有：

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I_I

1-K厂一kt-=-0W3•=0.023

(1+-->(1+---3

N4

x=0.977

A

7.纯组分A发生下述平行反响，