湘潭大学2017年《2420化学反应工程》博士研究生入学考试试题
湘潭大学化学反应工程专业课考研复习课件 第2章均相反应动力学2
三、化学反应速率 r 的定义
定义：单位时间、单位反应体积、关键组分A的摩尔数变化量称 为A组分的反应速率。
反应
rA
dnA Vdt
AABB SS PP
rB
dnB Vdt
rS
dnS Vdt
rP
dnP Vdt
式中：t为时间，nA、nB、nR和nS分别为反应时间t时候组分A、B、 R和S的摩尔数；V为反应体积；rA、rB、rR、rS分别为组分A、B、 R和S的反应速率。
2NO＋H2 k1 N2＋H2O2 （控制步骤） （3）
H2O2＋H2 k2 2H2O（快速）
（4）
将(3)、(4)式相加即可得式(1)，即按该机理的最终反应
结果，各组分之间量的变化关系仍满足计量方程。同时，
反应机理假定反应(3)为速率控制步骤，∴
rN2
r
1
k1C
2 NO
C
H
2
(5)
上式与实验结果是相一致的。所以，机理(Ⅰ)可以用来解 析实验现象。
机理(Ⅱ)：设反应(1)由下述三个基元反应所构成，即
2NO
N2O2 (快速)
N2O2＋H2 k5 N2＋H2O2 （控制步骤）
H2O2＋H2 k6 2H2O （快速）
上述三式之和满足计量关系，
(6) (7) (8)
式(7)为速率控制步骤，得：
rN2 r5 k5C N2O2 CH2
(9)
式(3)达“拟平衡态”，得
ⅱ.对CA0＝CB0情况， rA
dCA dt
k CA2
，积分式同于③
ⅲ.对B过量CA0<<CB0情况，在整个反应过程CB≈CB0，
rA
dCA dt
湘潭大学学科专业
湘潭大学学科专业化工学院现，有化学工程与工艺、制药工程、环境工程、环境科学、生物工程、食品科学与工程6个本科专业。
化学工程为省级重点学科, 化学工程与工艺为省级重点专业，环境工程为省级特色专业。
有化学工程博士点、化学工程与技术一级硕士点（涵盖化学工程、化学工艺、工业催化、应用化学、生物化工5个二级硕士点）、环境科学与工程一级硕士点（涵盖环境工程、环境科学2个二级硕士点）、化学工程与技术、环境工程与技术2个工程硕士专业学位点。
有中央与地方共建基础实验室（化学工程基础实验室）、中央与地方共建高校优势特色学科实验室（化学工程学科实验室）、湖南省绿色催化与反应工程重点实验室。
有巴陵石化、长炼、株化、湘潭精细化工、湘维、石家庄化纤、省环境监测总站、九芝堂、千金药业、古汉养生精、衡阳啤酒、湘乡啤酒等10多个稳固的实习和研究基地。
其中巴陵石化、长炼为省优本科实习基地，巴陵石化、长炼催化剂、湖南省环境监测总站为省研究生培养创新基地。
有教育部暨湖南省化工过程模拟与优化工程研究中心、化学工程研究所、生物技术研究所、环境工程设计研究所、大气治理研究所5个科研机构。
学院教职工72人中，其中教授14人、博士生导师6人、享受政府特殊津贴专家2人、副教授28人。
主持承担了国家自科基金重点、国家“863”等一批国家、省部级科研项目，承担了一大批生产企业委托科研项目，与美国、日本、加拿大、挪威、荷兰等国一些大学建立了科研合作关系。
获得了国家科技进步二等奖、教育部自然科学一等奖、湖南省科技进步一等奖、中石化科技进步一等奖、湖南省教学成果一等奖等一批国家、省部级奖励，获发明专利20余项，发表论文60余篇/年，编写教材或著作10余部。
全院6个本科专业在一、二年级实行统一的课程学习，三、四年级分专业学习，可以主、辅专业同时毕业。
毕业生就业率稳居在98%左右，主要分布在省内、广东等沿海省份工作，考研率保持在35%以上。
化学工程与工艺专业培养具有化学工程与工艺方面的系统知识，能熟练地掌握化工生产技术的基本原理、专业技能和研究方法，具有从事化工及相关行业（如化工与石化、医药与食品、能源与环境、精细与日用化工、冶金与材料等）生产的控制与管理、新产品和化工过程的研究与开发、生产装置的设计与放大等工作能力的高等化工专业技术人才。
湘潭大学2019年博士研究生招生专业目录
罗文波
03 基础力学与力 学交叉
游世辉
04 深地工程及防 护
龙士国
任辉启*
吴祥云*
王明洋*
①1121 英语②2423 有 限单元法或 2424 数理 方程③3546 高分子物理 （二）或 3547 弹塑性力 学（二）
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第 17 页 共 20 页
周 刚*
杨才千*
赵荣国
丁燕怀
陶能国
06 工业反应过程 模拟与优化
游奎一
07 计算化学工程 韩路长
08 催化材料及绿 色催化过程
赵才贤
09 应用化学与技 术
李玉芹
10 精细与制药化 刘文杰
仪器分析或 3532 高等 无机化学
①1121 英语②2420 化 学反应工程③3534 传递 过程原理或 3535 分离 工程或 3536 化工热力 学
黄建宇*
05 微电子材料与 器件工程
Rudder Wu*
06 材料测控技术 与装备
尹付成
唐明华
①1121 英语②2413 材 料科学基础（一）③3523 半导体物理与器件或 3524 材料力学或 3525 固体物理（二）
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第 11 页 共 20 页
王金斌
孙立忠 杨丽 谢淑红 李智 钟向丽 毛卫国 李江宇 周光文 刘运牙 廖敏 杨振华 马增胜 王秀锋 张德闯 肖永光 黄勇力 郭红霞 陈昌华* 陈 伟*
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工
11 生物与食品化 工
王威燕
12 环境与资源化
工
13 材料与能源化
工
014 机械工程学
化学反应工程考博题库
一、(20分)以甲烷生产合成气这一复杂反应体系可以表示为〔(CO2, H2O, H2, CH4,CO, N2)(H, C, N, O)〕，试确定该反应体系的独立反应数，并写出一组独立反应；如果已知反应体系的初始组成，请列出计算该体系在温度T （K）、压力P （kPa）时平衡组成的计算步骤。
二、(20分)在两种不同粒度的球形催化剂上，测得某一级不可逆反应的表观反应速率如下∶d p=0.6cm r obs=0.090 mol/(g cat·h)d p=0.3cm r obs=0.162 mol/(g cat·h)计算在这两种情况下，催化剂的内部效率因子各为多少？不存在内外扩散影响时，催化剂的本征反应速率为多大？(可以使用温度集总模型处理)。
三、(20分)在片状催化剂上，进行平行反应k1A Rk2A ———UR为目的产物。
两个反应均为一级不可逆反应，催化剂失活时只对主反应产生影响。
已知k1/k2=4，ψ1=1。
这里ψ1为依据反应速率常数k1、及催化剂粒度和有效扩散系数计算得到的Thiele模数，试计算下列两种情况下的反应选择性∶(1)、新鲜催化剂；(2)、失活催化剂活性为起始活性的60%时。
四、(20分)为了用于测定气-固催化反应的本征动力学，请您设计一套固定床积分反应器。
列出主要的设计步骤，说明实验反应器主要尺寸的选取原则；简要分析操作条件对实验结果可靠性的影响，并简述动力学数据的处理程序。
五、(20分)试证明在CSTR反应器中发生一级不可逆放热反应时，反应系统定态稳定的必要条件为∶dQ dT dQ dTr g并根据CSTR反应器的多定态特性，制定一个反应器在高反应速率状态下操作的开工方案。
一、(20分)下列一级可逆单分子反应系统，其反应网络如下：A1 A2 A3A7A4 A5 A61)请写出反应速率常数矩阵K 的表达式（A j K ij A i）2)利用特征方向法处理类似复杂的反应网络时，其计算步骤是什么？3)利用集总动力学方法处理复杂反应体系时，一般来讲，按照什么原则划分集总模型？二、(20分)为了确定内扩散对反应影响的重要性，在实验室中用不同粒度的催化剂进行了一系列实验，在其它参数相同的条件下，测得不同粒度催化剂的(1)确定本征反应速率常数k和有效扩散系数D；e(2)对尺度为φ0.5cm×0.5cm的圆柱形工业催化剂，预测其内扩散有效因子和表观反应速率。
湘潭大学研究生入学考试金属学原理试卷
2、柯垂尔气团：当溶质原子与位错交互作用时，将使溶质原子集聚在位错线的附近，以降低体系的畸变能，这样形成的溶质原子气团称为柯垂尔气团。
3：离异共晶：在初晶相较多，而共晶相的数量很少时，有时共晶组织中与初晶相相同的那一相回依附在初晶相上生长，而把另一相推向最后凝固的晶界，从而使共晶组织的特征消失，这种两相分离的共晶称为离异共晶。
2、简单分析钢中的硫产生热脆的原因及消除方法。
由于钢中S可以形成低熔点的FeS-Fe共晶体，而且由于S量小，一般为离异共晶，分布在晶界上。在高温下加工或使用时共晶体熔化，使材料晶界强度急剧降低导致脆性。消除方法可以加入Mn生成高熔点的MnS从而消除脆性
3、说明材料在回复与再结晶过程中发生的组织与性能变化
晶面和晶向略（4分）。原子半径： （2分），共有4个原子（2分），致密度68%（2分），配位数为8（2分）。
五、简答题。（每题5分，共30分）
1、说明晶内偏析产生的原因及消除方法。
由于合金凝固时不是在恒温下完成，在先结晶的固体中高熔点组元较多，而在后结晶的固体中，低熔点组元较多，如果冷却速度较快，将由于扩散不充分，导致合金成分不均匀。该不均匀性可以通过在固相线下100-200℃长时保温来消除。
4、在一定温度下渗碳，要使扩散层的深度增加到原来的两倍，则扩散时间需增加到原来的四倍。
5、三元系中三相区的等温截面都是一个共扼三角形，其顶角触及个单相区。
6、S产生热脆的原因为：形成低熔点共晶、。
7、凡是在再结晶温度以上进行的变形加工，称为热加工。
8、钢的渗碳通常选取在奥氏体状态下进行，这里除考虑温度作用外，重要考虑到碳在γ-Fe中的溶解度大于其在α-Fe中的溶解度。
博士学位研究生入学考试试题
北 京 科 技 大 学2011年博士学位研究生入学考试试题=============================================================================================================试题编号： 试题名称：综合化学 （共 页）适用专业：材料合成化学080521 说明： 所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。
=============================================================================================================（第一部分，无机化学试题, 共50分）一、单项选择题 ( 每小题1分，共20小题 20分 )1. 下列配离子属于反磁性的是……………………………………………………………（ ）(A) [Mn(CN)6]4- (B) [Cu(en)2]2+ (C) [Fe(CN)6]3- (D) [Co(CN)6]3-2. 下列反应方程式中，正确的是…………………………………………………………（ ）(A) 5NaBiO 3 + 14HCl + 2MnCl 2 = 2NaMnO 4 + 5BiCl 3+ 3NaCl + 7H 2O(B) Sb 2O 5+ 10HCl = 2SbCl 3+ 5H 2O + 2Cl 2(C) 2Na 3AsO 3 + 3H 2S = As 2S 3↓ + 6NaOH(D) Bi(OH)3 + Cl 2+ 3NaOH = NaBiO 3 + 2NaCl + 3H 2O3. 溶解金的试剂是……………………………………………………………………… （ ）(A) 硝酸 (B) 硫酸 (C) KCN 溶液 (D) 硝酸和磷酸的混合酸4. 气体反应 CO + H 2O =CO 2 + H 2，此反应的Δr G m 和r m G ∆与体系总压的关系是…（ ）(A) Δr G m 与r m G ∆均与体系总压无关 (B) Δr G m 与r m G ∆均与体系总压有关(C) Δr G m 与体系总压有关，r m G ∆与总压无关 (D) Δr G m 与体系总压无关，r m G ∆与总压有关5. 由于La系收缩，导致下列元素中性质相似的一组是………………………………（）(A) Ti和V (B) Hg和Pb (C) Nb和Ta (D) Mn和Re6. 下列氢氧化物中，溶解度最小的是…………………………………………………（）(A) Ca(OH)2(B) La(OH)3(C) Tb(OH)3(D) Ce(OH)47. [CrCl2(NH3)4]+具有几何异构体的数目是……………………………………………（）(A) 2 (B) 3 (C) 4 (D) 68. 关于五氯化磷(PCl5)，下列说法中不正确的是……………………………………（）(A) 它由氯与PCl3反应制得(B) 它容易水解生成磷酸(H3PO4)(C) 它在气态时很稳定(D) 它的固体状态是结构式为[PCl4+][PCl6-]的晶体9. 下列各含氧酸中，三元酸是…………………………………………………………（）(A) H3PO4(B) H3PO2(C) H3PO3(D) H3BO310. 将K2MnO4溶液调节到酸性时，可以观察到的现象是……………………………（）(A)紫红色褪去(B)绿色加深(C)有棕色沉淀生成(D)溶液变成紫红色且有棕色沉淀生成11. 根据价层电子的排布，预料下列化合物中为无色的是……………………………（）(A) TiCl3(B) ScF3(C) MnF3(D) CrF312. 在由Cu2+/Cu和Ag+/Ag组成的原电池的正负极中，加入一定量的氨水，达平衡后[NH3·H2O] = 1mol·dm-3，则电池的电动势比未加氨水前将……………………………………………………（）(Cu(NH3)+24的K稳= ⨯ 1013，Ag(NH3)+2的K稳= ⨯ 107)(A)变大(B)变小 (C) 不变(D) 无法判断13. 下列物质的氧化性与惰性电子对效应无关的是…………………………………（）(A) Pb(IV) (B) Bi(V) (C) Cr(VI) (D) Tl(III)14. 下列各混合溶液中，具有缓冲作用的是…………………………………………（）(A) HCl (1 mol·dm-3) + NaAc (2 mol·dm-3)(B) NaOH (1 mol·dm-3) + NH3 (1 mol·dm-3)(C) HCl (1 mol·dm-3) + NaCl (1 mol·dm-3)(D) NaOH (1 mol·dm-3) + NaCl (1 mol·dm-3)Hg中汞原子之间的化学键为……………………………………………………（）15. +22(A) 离子键(B) σ键(C) π键(D) 配位键16. 下列各组元素中，性质最相似的两种元素是……………………………………（）(A) Mg和Al (B) Zr和Hf (C) Ag和Au (D) Fe和Co17. 下列离子中氧化性最强的是………………………………………………………（）(A) CoF-36(B) Co(NH3)+33(C) Co(CN)-36(D) Co3+18. 下列配制溶液的方法正确的是…………………………………………………… （ ）(A) 在溶解Na 2S 2O 3的水中加入少量Na 2CO 3溶液(B) 为抑制Na 2S 2O 3水解，在Na 2S 2O 3溶液中加少量稀H 2SO 4(C) 将SnCl 2·2H 2O 用水溶解即得到SnCl 2溶液(D) 用分析天平准确称取NaOH 固体，加水溶解后，用容量瓶稀释到所要求的体积19. 弱场中，八面体和四面体配合物的 CFSE 相等的是……………………………（ ）(A) Fe 2+ (B) Ni 2+ (C) Mn 2+ (D) Cu 2+20. 金属锂、钠、钙的氢化物，氮化物，碳化物( 乙炔化物 )的相似点是…………………（ ）(A) 都可以和水反应，生成气态产物 (B) 都可以和水反应，生成一种碱性溶液(C) 在室温条件下，它们都是液体 (D) (A)和(B)二、填空题 ( 每小题1分，共10题 10分 )1. 将CO 2、NO 2、O 3、SO 2按氧化能力由强到弱排列的顺序为 。
华侨大学 化学反应工程 2017年博士研究生考博真题
华侨大学2017年攻读博士学位研究生入学考试专业课试卷（答案必须写在答题纸上）招生专业 化学工程与技术 科目名称 化学反应工程 科目代码一、选择题（每小题2分，共20分）1、化学反应速率式为A C A Br K C C αβ-=，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的速率常数为P K ，则P K =（ ）C K 。
A 、()RT αβ-+B 、 ()()RT αβ+C 、()()RT αβ-D 、()()RT αβ-+2、间歇反应器、全混流反应器、平推流反应器内浓度水平较低的是（ ）。
A 、间歇反应器B 、全混流反应器C 、平推流反应器D 、间歇反应器和平推流反应器3、在间歇反应器中进行等温一级反应,0.01/A A A B r C mol l s →-=，当01/A C mol l =时，求反应至0.01/A C mol l =所需时间t=（ ）秒。
A 、 400B 、460C 、500D 、 5604、彼克列数趋于零时，表示：（ ）。
A 、流体接近平推流B 、对流传递速率较扩散传递速率要快得多C 、返混程度越小D 、返混程度越大5、一级不可逆液相反应302, 2.30/A A R C kmol m ⇒=， 出口转化率0.7A x =，每批操作时间0 2.06t t h +=，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天，60R M =，则反应器的体积V 为（ ）3m 。
A 、 19.6B 、 20.2C 、 22.2D 、 23.46、对于单一反应组分的平行反应AP(主)S(副)，其瞬间收率P ϕ随A C 增大而单调下降，则最适合的反应器为（ ）。
A 、 平推流反应器B 、 全混流反应器C 、 多釜串联全混流反应器D 、 全混流串接平推流反应器7、催化剂一般都具有较高的活性，但在使用过程中其活性会降低，而造成催化剂失活的原因一般不是：（ ）。
A 、中毒 B 、污垢沉积 C 、热失活 D 、烧结8、下列不是助催化剂对主催化剂作用的是（ ）。
湘潭大学化学反应工程专业课考研复习课件 第一章绪论
• 二、化学反应的分类（反应工程学科）
• 基于工业应用的实际情况和化学反应工程研究问题的本 质，对化学反应进行分类（注意这里的分类方法与化学 的分类方法的不同）。
• 三、反应过程举例
• 工业反应过程包括: 物理过程--传递现象(热量
•
、动量和质量传递过程)
化学过程--化学反应
学科确立，学科第一次国际性的学术会议在 欧洲召开，第一次使用了化学反应工程这一 术语
石油化工的发展要求生产的大进化，产品的 多样化和深加工促进了实验研究和生产实际 的结果，产品研发周期缩短
计算机和徽电子技术普遍应用实现了反应器 的精确控制问题。通过与其它学科的交驻形 成了一系列新的交叉学科。此外,反应与分离 过程的结合出现了多功能反应器
连续操作:原料不断加入,产物不断引出,反应器内物系参 数均不随时间变化。 操作稳定（自动控制），适用规模化大生产如石油工， 产品质量稳定控制，利于环境保护与成本。
半连续(或半间歇)兼有以上两种过程的特点，情况较复 杂。
第四节 反应器设计基本过程
反应器设计包括： 选择合适的反应型式 确定最佳操作条件 根据操作负荷和反应要求，计算反应器体积大小
• 反应器设计、操作分析与优化（Design，Operation， and Analysis and Optimization）
• DESIGN反应器设计 OPERATION反应器操作
SCALE UP反应器放大（效应）
工业反应过程研发R&D
2020/10/11
OPTIMIZATION ANALYSIS
体积的变化（温度、压力和反应分子数变化所致）
2020/10/11
16
习题：天然气组成CH４ 93.16%, N26.84% 。天然 气与水蒸汽1:3mol比进入反应器反应，气相色谱 分析反应后干气组成为： N21.35% ,CO 10.8%, CH４ 16%, CO2 8.95% ,H2 62.9%