2026年反应工程期末试题及答案

2026年反应工程期末试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在等温间歇反应器中进行正级数不可逆反应，随反应进行，反应物浓度与反应速率的变化趋势是？A.浓度增大，反应速率增大B.浓度减小，反应速率减小C.浓度增大，反应速率减小D.浓度减小，反应速率增大2.对于一级不可逆反应A→A.VB.VC.VD.无法比较3.理想平推流反应器的停留时间分布密度函数E(A.EB.E(t)C.E(D.E(4.催化剂的西勒模数ϕ增大时，催化剂有效因子η的变化趋势为？A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小5.用示踪实验测得某实际反应器停留时间分布的方差σtA.全混流反应器B.平推流反应器C.两个等体积CSTR串联D.循环比很大的循环反应器6.对于串联反应A→A.单个CSTRB.平推流反应器（或间歇反应器）C.任意反应器均可D.循环比大于10的循环反应器7.根据Arrhenius方程k=A.活化能Ea越大，kB.活化能Ea越大，指前因子AC.反应速率常数k与温度无关D.指前因子A的单位恒为s8.关于全混流反应器（CSTR）的特点，下列说法正确的是？A.返混程度为零B.反应器内任意位置的物料组成与出口组成相同C.所有物料微元的停留时间相同D.达到相同转化率时所需体积总小于PFR9.当n个等体积CSTR串联操作时，随n→A.单个间歇反应器B.平推流反应器C.单个大体积CSTRD.固定床催化反应器10.催化剂在使用中发生烧结，其主要危害是？A.活性组分溶解流失B.活性晶粒长大、比表面积减小，活性下降C.催化剂选择性提高D.内扩散阻力减小二、判断题（每题1分，共10分）1.平推流反应器中所有流体微元具有相同的停留时间。2.全混流反应器中，反应物浓度处处相等，且等于出口浓度。3.反应速率常数k的量纲与反应级数无关。4.在相同温度、进料条件与最终转化率下，CSTR所需反应体积总小于PFR。5.停留时间分布方差σt6.减小催化剂颗粒粒径，可以减小内扩散阻力对宏观反应速率的影响。7.对可逆放热反应，在给定转化率下存在使反应速率最大的适宜温度。8.在相同温度、初始浓度和最终转化率下，间歇反应器所需反应时间等于平推流反应器的空间时间。9.反应活化能越大，反应速率对温度变化越敏感。10.返混是指同一时刻进入反应器的物料之间发生的混合。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述反应进度ξ的定义，并写出反应速率与反应进度的关系。ξ式中ni为组分i的物质的量，ni0为其初始值，ν反应速率为r恒容时为r=2.简述停留时间分布函数F(t)F归一化条件为0∞E(3.简述固体催化剂失活的主要类型及产生原因。4.何谓返混？返混对反应器性能有何影响？四、计算题（每题15分，共30分）1.在等温间歇反应器中进行一级不可逆液相反应A→B。已知反应速率常数k=(1)求反应30min后A的转化率；(2)若将同一反应改在等温平推流反应器中进行，进料体积流量v0t代入t=30 x(2)对一级反应，PFR空间时间：τV2.等温一级不可逆液相反应A→B在全混流反应器（CSTR）中进行。已知k=0.1 (1)求单个CSTR所需体积；(2)若改用两个等体积CSTR串联，求每个反应器的体积，并与（1）的结果比较。τ代入xAτV(2)两釜等体积即两釜空间时间相等。设第一釜出口转化率为x1，第二釜出口转化率xτ令τ1x即x12−于是τV两釜总体积为100L，比单个CSTR的150L减小三分之一。多釜串联降低了返混程度，釜内浓度逐级降低，整体更接近平推流，故所需总体积减小。五、综合分析题（共20分，其中（1）8分，（2）12分）某等温液相反应体系中同时发生如下平行反应：AA已知k1=2.0 min(1)分别指出两个反应对A的反应级数；从反应器选型角度分析，为提高目的产物R的选择性应选用PFR还是CSTR，说明理由；(2)分别计算在PFR和CSTR中达到90%转化率时R的出口浓度与收率，并对结果进行比较。答案：(1)rR=k1CA对A为一级（由于目的反应级数低于副反应级数（α<β），降低SSR随C(2)转化率90%时：CA的消耗量ΔCCSTR方案：出口条件即反应器内条件，出口瞬时选择性SR的出口浓度与收率：CYPFR方案：沿反应器对瞬时选择性积分：CY比较：CSTR中R的出口浓度为1.71mol/L，收率85.7%；PFR中为1.43mol/L，收率71.3%。CSTR的收率显著高于PFR，与（1）的选型结论一致，应选用CSTR以提高目的产物R的收率。参考答案与解析一、单项选择题1.答案：B解析：间歇反应器无物料进出，反应物只消耗不补充；对正级数反应，速率随浓度降低而减小。2.答案：A解析：CSTR内反应物浓度始终等于出口低浓度，平均反应速率低；PFR内浓度沿程递减但平均值高于CSTR出口值，故CSTR所需体积更大。3.答案：B解析：平推流中所有流体微元停留时间相同，等于平均停留时间t，故RTD为脉冲函数。选项A是理想CSTR的E(4.答案：B解析：ϕ越大，内扩散阻力相对反应速率越显著，颗粒内部反应物浓度越低，内扩散影响越严重，η越小。5.答案：B解析：理想PFR的方差为零；CSTR的方差为t26.答案：B解析：PFR中R浓度沿程逐渐升高，前段R进一步转化为S的机会小；CSTR中R始终处于出口高浓度，深度反应损失大。7.答案：A解析：dlnkdT=8.答案：B9.答案：B解析：多釜串联逐级隔离返混，釜数越多浓度阶梯越细密，整体行为越接近平推流。10.答案：B二、判断题1.答案：正确2.答案：正确3.答案：错误解析：对n级反应，k的量纲为(mol/L4.答案：错误解析：对正级数反应，CSTR所需体积大于PFR；只有零级反应两者相同。5.答案：正确6.答案：正确7.答案：正确8.答案：正确9.答案：正确10.答案：错误解析：返混是不同时刻进入反应器的物料微元之间的混合，本质是停留时间分布；同一时刻物料间的混合不属于返混。三、简答题1.答案：反应进度定义为2.答案：F(t)称停留时间分布函数，表示出口流体中停留时间小于t的流体所占的分数，F(∞)=3.答案：(1)化学失活（中毒）：原料中的S、N、重金属等杂质与活性组分发生化学作用，占据或破坏活性位，分为永久中毒与临时中毒。(2)热失活（烧结）：高温下活性晶粒长大、载体比表面积减小，活性位减少，一般不可逆。(3)结焦失活：副反应产物积碳覆盖活性位或堵塞孔道，属物理失活，可通过烧炭再生恢复。4.答案：返混是指不同