《化学反应工程》综合复习资料

《化学反应工程》综合复习资料
一、填空题
1、全混流反应器的E 函数表达式为 ，其无因次方差= ，而平推流反应器的无因次方差＝ 。

2、工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是 、 、
和 。

3、在间歇反应器中进行一恒压气相反应，原料为A 和B 的混合物，其中A 含量为20%(mol)，若物料初始体积为2升，则A 转化50％时，物料的总体积为 。

4、基元反应的分子数 （可能/不可能）是小数。

5、某液相反应于50℃下在间歇反应器中进行，反应物A 转化80％需要10min ，如果于相同条件下在平推流反应器中进行，则达到同样的转化率需要的空时为 ；如果同样条件下在全混流反应器中进行，达到同样的转化率需要的空时 。

6、测定非理想流动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 。

7、完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度 ，并且 （大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。

8、多级混合模型的唯一模型参数为 ，轴向扩散模型的唯一模型参数为： 。

9、对于单一反应，在相同的处理量和最终转化率条件下，选择反应器时主要考虑 ；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是 。

2θσ2θσ32A B R +→A R →
10、对于反应23A B R +→，各物质反应速率之间的关系为：(-r A ):(-r B ):r R ＝ 。

11、某重油催化裂化装置处理量为100吨重油/h ，未转化重油为6吨/h ，汽油产量为42吨/h ，则重油的转化率为_ _，工业上汽油的收率及选择性为_ _和_ _。

12、某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式 。

13、反应级数 （可能/不可能）大于3， （可能/不可能）是0，基元反应的分子数 （可能/不可能）是0。

14、在一个完整的气—固相催化反应的七大步骤中，属于本征动力学范畴的三步为 、 和 。

15、在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速率方程式的两种最主要的方法为 和 。

16、对于一个在全混流反应器里进行的放热反应，一般可以出现三个定常态操作点M 1、M 2、M 3，如下图所示，其中M 1和M 3这两点我们称之为
的定常态操作点，M 2则称为 的定常态操作点。

实际操作时，我们一
般选择M 1、M 2、M 3中 做为操作点。

17、某一级液相反应在间歇式反应器中进行，5min 转化率为50％，则转化率达到80％需时间_____min 。

18、某反应的速率方程式为n A A r kC -= mol/(m 3.h)，则反应级数n 为2时，
k 的单位为 _。

19、某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式 。

20、下图是某连串反应在各转化率下的产物浓度分布曲线，那么当转化率达60%时，中间产物R 的化学反应工程定义总收率为 ，按炼厂或化工厂惯用的收率和选择性的定义，在该转化率条件下的收率是 ，选择性是 。

21、所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指 、 和 ，“一反”是指 。

22、有一液相不可逆反应：
12A R →，
A 的初始浓度为0.5mmol/L 和3mmol/L 的条件下均在10min 内转化了
15％，该反应的反应级数为n = 。

速率常数k = 。

23、某一级液相反应在间歇式反应器中进行，6min 转化率为50％，则转化率达到85％需时间___min 。

二、选择题
1、对于一级恒容和一级变容不可逆反应，下面叙述正确的是 。

A. 在同一平推流反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的。

B. 在同一全混流反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的。

C. 在同一间歇式反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的。

D. 在同一平推流反应器或间歇式反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的。

2、对于一个均相变容反应，针对反应物A 的反应速率，下面表述正确的是 。

A.；
B.；
C.；
D. 3、对于一级不可逆反应，产物R 的最大浓度通常 。

dt dC r A A -
=-dt dx x 1C r A A A 0A A ⋅ε+=-dt )x 1x (d C r A A A 0A A ε+=-dt
dN V 1r A A ⋅-=-S R A 21k k −→−−→−
A. 只与速率常数的大小有关
B. 只与反应温度有关
C. 与A 的初始浓度和速率常数的大小有关
D. 只与A 的初始浓度有关
4、测定停留时间分布常用的方法有脉冲示踪法和阶跃示踪法，关于这两种方法，下列描述正确的是 。

A. 这两种方法都是物理示踪法
B. 根据脉冲示踪法得到的实验数据，可以直接得到E 函数
C. 根据阶跃示踪法得到的实验数据，可以直接得到E 函数
D. 根据阶跃示踪法得到的实验数据，可以直接得到F 函数
5、轴向分散系数与扩散系数，下面论述正确的是 。

A. 两者实质上是相同的，都符合Fick 定律
B. 两者实质上是不同的，轴向分散系数的定义实际上是借用了Fick 定律的形式
C. 轴向分散系数是与流动有关系的
D. 扩散系数是物质本身的一种属性
6、对于气固相催化反应的反应机理难以确定的主要原因，正确的是 。

A. 中间物种的浓度低
B. 中间物种的寿命短
C. 中间物种虽然具有正常化合物的结构和性质，但由于仪器灵敏度的原因难以进行检测
D. 中间物种往往不具有正常化合物的结构和性质
7、恒温恒压的气相变容反应，原料中混入了一定量的Ar
气（与N 2和H 2的转化率为零时的初始总摩尔数比为1:4，N 2与H 2的比例为计量比），则膨胀率为 。

A. -2/5； B. -1/3； C. -1/6； D. -1/2
322NH 2H 3N ⇔+2
N ε
8、多级混合流模型和轴向分散模型是两种预测非理想流动对反应转化率影响的数学模型，关于这两种模型，下列观点正确的是 。

A. 轴向分散模型适用于返混程度在零到无穷大的任何的情况
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实验数据
D. 两种模型可用同一套示踪实验数据
9、关于基元反应的认识，正确的是 。

A. 分子数可以是任意的整数
B. 基元反应的计量系数与对应物种的反应级数之间存在一一对应关系
C. 基元反应和意义是不一样的
D. 基元反应的总反应级数可能是小数
10、关于非理想流动与停留时间分布，论述正确的是 。

A. 一种流动必然对应着一种停留时间分布
B. 一种停留时间分布必然对应着一种流动
C. 一种停留时间分布可能对应着多种流动
D. 流动与停留时间分布存在一一对应关系
11、关于E 函数和F 函数，下面正确的是 。

A. ；
B. ；
C. ；
D.
12、关于指前因子和活化能描述正确的是 。

A. 指前因子理论上与温度无关，活化能的取值永远都是正的，活化能大、温度低，反应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忽略，活化能的取值永远都是正的，活化能大、温度低，反应速率对温度的变化更敏感
R A →R 2A 2→()()/F t dE t dt =0()()t
F t E t dt =⎰()()/E t dF t dt =0()()t E t F t dt =⎰
C. 指前因子理论上与温度有关，活化能的取值不可能永远都是正的，
活化能小、温度高，反应速率对温度的变化更敏感
13、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，对反应结果一般有明显的影响，但对于 是例外。

A.一级不可逆反应；
B.在平推流反应器内进行反应；
C.在全混流反应器内进行反应；
D.零级反应
14、对于化学反应的认识，下面正确的是 。

A. 化学反应的转化率、目的产物的收率仅与化学反应本身和使用的催化剂有关系
B. 化学反应的转化率、目的产物的收率不仅与化学反应本身和使用的催化剂有关，而且还与反应器内流体的流动方式有关
C. 反应器仅仅是化学反应进行的场所，与反应目的产物的选择性无关
D. 反应器的类型可能直接影响到一个化学反应的产物分布
15、对于瞬时收率和总收率，下列错误的说法有 。

A. 对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等
B. 对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等
C. 对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系
D. 对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系
16、某反应速率常数的单位为hr -1，该反应为 级反应。

A. 零级；
B.一级；
C.二级；
D.不能确定.
17、对于反应，目的产物是R ，下述反应器中最适宜的是
A. 平推流反应器；
B. 全混流反应器；
C. 两个串连在一起的等体积全混流反应器；
D. 平推流与全混流串联在一起的反应器
18、某反应速率常数的单位为m 3/(mol.hr)，该反应为 级反应。

A R S →→
A. 零级；
B. 一级；
C. 二级；
D. 不能确定.
19、对于下列平行反应：
S A R
A 222111n ,E ,k n E ,k −−−→−−−−→−，，
活化能E 1>E 2，反应级数n 1<n 2，如果目的产物是R 的话，我们应该在 条
件下操作。

A. 高温、反应物A 高浓度；
B. 高温、反应物A 低浓度；
C. 低温、反应物A 高浓度；
D. 低温、反应物A 低浓度
20、t /t e t
1)t (E -=是 。

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
21、对于一个串联反应，目的产物是中间产物，下述反应器中最适宜的反应器是 B
A. 全混流反应器；
B. 平推流反应器；
C. 两个串连在一起的等体积全混流反应器
D. 平推流与全混流串联在一起的反应器
22、对于化学反应的认识，下面正确的是
A. 化学反应的转化率、目的产物的收率仅与化学反应本身和使用的催化剂有关系；
B. 化学反应的转化率、目的产物的收率不仅与化学反应本身和使用的催化剂有关，而且还与反应器内流体的流动方式有关；
C. 反应器仅仅是化学反应进行的场所，与反应目的产物的选择性无关；
D. 反应器的类型可能直接影响到一个化学反应的产物分布
23、对于一个气固相催化反应，减小外扩散和内扩散影响的措施正确的是 。

A. 提高反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径；
B. 降低反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径；
C. 降低反应器内气体的流速，增大催化剂颗粒的直径；
D. 增加催化剂颗粒的直径，提高反应器内气体的流速
24、对于一个气固相催化反应过程，下列属于动力学因素的是 (多项选择)
A. 气膜扩散；
B. 孔内扩散；
C. 反应物的吸附和产物的脱附；
D. 表面反应
25、Langmuir 吸附等温的四个假定：均匀表面、单层吸附、吸附机理相同和无相互作用这几点应该说是非常苛刻的，实际情况很难满足上述要求。

然而，对于多数的化学反应，应用这几点假定进行有关的推导，结果一般是可以接受的，其主要原因在于 。

A. 实际反应过程中催化剂表面吸附物种的覆盖度很低；
B. 实际的催化剂表面一般很平整；
C. 实际的催化剂表面上活性位间的距离较远；
D. 实际的催化剂表面上活性位的数量有限
26、对于一级不可逆反应S R A 21k k −→−−→−，产物R 的最大浓度通常 。

A. 只与速率常数的大小有关；
B. 只与反应温度有关；
C. 与A 的初始浓度和速率常数的大小有关；
D. 只与A 的初始浓度有关
三、计算题
1、在一反应器入口输入理想脉冲示踪物后，不同时间检测出口示踪物的浓度，结果如下所示：
, k = 0.27min -1， 若用多级混合流模型预测时，该反应器的出口转化率为多少？
2、某气相一级不可逆反应：
在等温，等压条件下在一间歇反应器中进行，原料中含A 75％（mol ），8分钟后体积增加了一倍，求A 的转化率以及此温度下的速率常数。

3、在适宜的条件下A 按下面的计量方程进行反应
v 0=15 liter/min, C A0=3 mol/liter, C R0=C S0=0。

用多大的平推流反应器R
浓度能达到最大？该最大浓度是多少？
4、用一个2升的全混流反应器来确定某反应的动力学方程，A 的液相溶液分别以不同的流率和不同的初始浓度加入反应器，并测定A 的出口浓度，得到如下表所示的数据。

v 0
L/min
C A0 mmol/L C A mmol/L 0.4
49.14 18.34 0.5
64.40 23.60 1 103.20 41.14
A A r kC -=A R →
2
153.20 68.10 2 180.80 75.72
假设反应速率只与A 有关，求反应速率方程式，如需作图，请使用下页的图面。

《化学反应工程》课程综合复习资料参考答案
一、填空题
1、，1，0。

2、活性、选择性、稳定性。

3、1.6升。

4、不可能。

5、10min ；不能确定。

6、脉冲示踪法、阶跃示踪法。

7、均一，等于。

8、串联的全混区的个数N ，Pe ＝z uL E 。

9、反应器的大小；目的产物的分布。

10、2：1：3。

11、94％，42％、44.7％。

12、不能确定。

13、不可能、可能、不可能。

14、吸附、表面反应、脱附。

15、积分法、微分法。

16、稳定的、不稳定的、M 3。

17、11.58 。

t /t e t
1)t (E -=
18、m 3/(mol.h) 。

19、不能确定 。

20、66.7％、40% 、66.7% 。

21、质量传递、动量传递 、热量传递、反应动力学。

22、1 、 0.016min -1 。

23、16.42 。

二、选择题
1、C ；
2、BD ；
3、C ；
4、ABD ；
5、BCD ；
6、ABD ；
7、A ；
8、D ；
9、BC ；10、AC ；11、BC ；12、B ；13、AB ；14、BD ；15、AD ；16、B ；17、A ；18、C ；
19、B ；20、B ；21、B ；22、BD ；23、A ；24、CD ；25、A ；26、C 。

三、计算题
1、解：根据脉冲示踪数据可得：
＝15min =45.83min 2
＝0.204
故： 则： 2、解：
(1) 为变容反应，
摩尔比; 0.25 0.75
()()(()()i i i i i i i i
t C t t t C t t C t t C t ∆==∆∑∑∑∑等时间间隔）2
22t t θσσ=211 4.900.204
N θσ=== 4.90
111110.9480.2715(1)(1) 4.9A A N A C x C kt N =-=-=-=⨯++
即： 1/3 1
故：i =1/3，即：
膨胀率：
8分钟后：V ＝2V 0=V 0（1＋εA x A ）
解得：x A =66.7%
3、解： 由：
得：V p ＝2.31×15=34.66
得：C R,max =0.5×3＝1.5mol/L
4、解：根据全混流反应器的设计方程： 得：
由已知数据可得下述数据：
2121ln(/)ln 0.5 2.31min 0.3opt k k k k τ=
==--0p
opt V v τ=0A A A C C r τ-=
-0A A A C C r τ--=
假设：－r A=kC A n, 得:ln(-r A)=lnk+nlnC A
以ln(-r A)对lnC A做图，得一直线，截距＝lnk=-4，得：k=0.018L/(mmol.min)，斜率＝n=2。

故，速率方程为：－r A=0.018C A2 mmol/(L.min)。