化学反应工程计算题
《化学反应工程》试题及答案
精心整理《化学反应工程》试题一、填空题1.质量传递、热量传递、动量传递和化学反应称为三传一反.2.物料衡算和能量衡算的一般表达式为输入-输出=累积。
3.着眼组分A转化率x A的定义式为x A=(n A0-n A)/n A0。
4.总反应级数不可能大于3。
5.反应速率-r A=kC A C B的单位为kmol/m3·h，速率常数k的因次为m3/kmol·h。
6.7.8.9.105倍。
10.11.12.13.反应14.n倍15.n倍16.17.对于特定的活化能，温度越低温度对反应速率的影响越大。
18.某平行反应主副产物分别为P和S，选择性S P的定义为(n P-n P0)/(n S-n S0)。
19.某反应目的产物和着眼组分分别为P和A其收率ΦP的定义为(n P-n P0)/(n A0-n A)。
20.均相自催化反应其反应速率的主要特征是随时间非单调变化，存在最大的反应速率。
21.根据反应机理推导反应动力学常采用的方法有速率控制步骤、拟平衡态。
22.对于连续操作系统，定常态操作是指温度及各组分浓度不随时间变化。
23.返混的定义：不同停留时间流体微团间的混合。
24.平推流反应器的返混为0；全混流反应器的返混为∞。
25.空时的定义为反应器体积与进口体积流量之比。
26. 针对着眼组分A 的全混流反应器的设计方程为AA A r x F V-=0。
27. 不考虑辅助时间，对反应级数大于0的反应，分批式完全混合反应器优于全混流反应器。
28. 反应级数>0时，多个全混流反应器串联的反应效果优于全混流反应器。
29. 反应级数<0时，多个全混流反应器串联的反应效果差于全混流反应器。
30. 反应级数>0时，平推流反应器的反应效果优于全混流反应器。
31. 反应级数<0时，平推流反应器的反应效果差于全混流反应器。
32. 对反应速率与浓度成正效应的反应分别采用全混流、平推流、多级串联全混流反应器其反应器体积的大小关33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 采用无因次化停留时间后，F (θ)与F (t)的关系为F (θ)=F (t)。
化学反应工程习题
1. 当计量方程中计量系数的代数和等于零时，这种反应称为_______，否则称为_______。
（等分子反应、非等分子反应）2. 化学反应速率式为(-r A )=kC AαC Bβ，用浓度表示的速率常数为Kc，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数Kp，则Kc=_______Kp。
（(RT)α+β）3. 化学反应的总级数为n，如用浓度表示的速率常数为Kc，用逸度表示的速率常数Kf，则Kc=_______Kf。
（(RT)n）4. 化学反应的总级数为n，如用浓度表示的速率常数为Kc，用气体摩尔分率表示的速率常数Kp，则Kc=_______Kp。
（(RT/P)n）5.在构成反应机理的诸个基元反应中，如果有一个基元反应的速率较之其他基元反应慢得多，他的反应速率即代表整个反应的速率，其他基元反应可视为处于_______。
（拟平衡常态）6.当构成反应机理的诸个基元反应的速率具有相同的数量级时，既不存在速率控制步骤时，可假定所有各步基元反应都处于_______。
（拟定常态）7. 活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。
（反应速率）8. 一个可逆的均相化学反应，如果正、逆两向反应级数为未知时，采用______________法来求反应级数。
（初始速率法）9.生成主产物的反应称为_______，其它的均为_______。
（主反应、副反应）10. 平行反应均为一级不可逆反应，若E主＞E副，选择性Sp与_______无关，仅是_______的函数。
（浓度、温度）11. 如果平行反应均为一级不可逆反应，若E主＞E副，提高选择性Sp应______________ _。
(提高温度)12. 一级连串反应在全混流釜式反应器中，则目的产物P的最大浓度C p,max=______、τopt______。
（、）13. 一级连串反应在平推流反应器中，则目的产物P的最大浓度C p,max=______、τopt______。
化学反应工程试题及答案
化学反应工程试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 化学反应工程中，反应速率常数k与温度的关系遵循（）。
A. Arrhenius方程B. Van't Hoff方程C. Le Chatelier原理D. Nernst方程2. 在固定床反应器中，流体通过催化剂床层的流动方式是（）。
A. 并流B. 逆流C. 交叉流D. 层流3. 以下哪种催化剂不属于均相催化剂？（）A. 酸B. 碱C. 金属D. 酶4. 反应器的体积效率是指（）。
A. 反应器体积与所需反应体积的比值B. 反应器体积与实际反应体积的比值C. 反应器体积与理论反应体积的比值D. 反应器体积与催化剂体积的比值5. 在反应器设计中，为了提高反应速率，通常采取的措施是（）。
A. 增加反应物浓度B. 提高反应温度C. 增加催化剂用量D. 以上都是二、填空题（每空1分，共10分）1. 在化学反应工程中，反应速率的表达式通常为__________。
2. 反应器的类型主要包括__________、__________和__________。
3. 催化剂的作用是__________反应速率，而不影响__________。
4. 反应器设计时，需要考虑的主要因素包括__________、__________和__________。
5. 根据反应器内物料流动的特点，可以将反应器分为__________流动和__________流动。
三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述反应速率和反应速率常数的区别。
2. 描述固定床反应器和流化床反应器的主要区别。
3. 解释为什么在某些情况下需要使用催化剂。
4. 讨论温度对化学反应速率的影响及其在工业应用中的意义。
四、计算题（每题10分，共20分）1. 已知某化学反应的速率常数k=0.05 s^-1，反应物A的初始浓度为1 mol/L，求10秒后A的浓度。
2. 假设一个完全混合反应器中进行一级反应，反应物B的初始浓度为2 mol/L，反应速率常数k=0.02 min^-1，求5分钟后B的浓度。
新乡学院《化学反应工程》试题及答案
《化学反应工程》试题二、计算分析题1. 在恒容条件下，反应A+2B==R ，原料气组成为C A0=C B0=100kmol /m 3，计算当C B =20 kmol /m 3时，计算反应转化率x A 、x B 及各组分的浓度。
解：在恒容条件下：x B =( C B0- C B )/ C B0=0.8由C A0- C A =( C B0- C B )/2得到：C A =20 kmol /m 3=60 kmol /m 3x A =( C A0- C A )/ C A0=0.42. 在恒压条件下，反应A+2B==R ，原料气组成为C A0=C B0=100kmol /m 3，计算当C B = 20 kmol /m 3时，反应转化率x A 、x B 及各组分的浓度。
解：δB =(1-1-2)/2=-1;y B0=0.5 n =n 0(1+ y B0δB x B ) = n 0(1-0.5 x B )在恒压条件下：V =V 0 n /n 0= V 0(1-0.5x B )C B =n B /V= n B0(1- x B )/[V 0(1-0.5x B )]= C B0(1- x B )/ (1-0.5x B ) x B =8/9n A0- n A =( n B0- n B )/2 x A =( n A0- n A )/ n A0=( n B0- n B )/(2 n A0)= ( n B0- n B )/(2 n B0)=0.5 x B =4/93. 串联-平行反应A+B==R ，A+R==S ，原料中各组分的浓度为C A0=2.0mol /L ，C B0=4.0 mol /L ，C R0=C S0=0，在间歇反应器中恒容操作一定时间后，得到C A =0.3mol /L ，C R =1.5 mol /L ，计算此时组分B 和S 的浓度。
解：在恒容条件下：ΔC A1= C B0-C B ；ΔC A2= C S ；C R = (C B0-C B )-C S ；C A0-C A =ΔC A1+ΔC A2得到：C S =( C A0-C A - C R )/2=(2.0-0.3-1.5)/2=0.1 mol /L C B = C B0- C R -C S =4.0-1.5-0.1=2.4 mol /L 4. 在间歇反应器中进行等温2级、1级、0级均相反应，分别求出转化率由0至0.9所需的时间与转化率由0.9至0.99所需时间之比。
化学反应工程计算题
1. 某催化反应：C D B A +→+，动力学方程为2)1(D D B B A A BA p K p K p K p kp r +++=。
试写出其反应机理、控制步骤并进行验证。
解：反应机理为)4()3()2()1(σσσσσσσσσσ+⇔++→+⇔+⇔+D D C D B A B B A A其中第(3) 步为控制步骤，根据理想吸附模型的假定，除控制步骤以外的其余步骤均达到平衡，所以B A s V D D D V B B B V A A A k r p K p K p K θθθθθθθθ====;;;将 ， 代入到第(3)步的计算式中，2V B A B A s p p K K k r θ= 因为1=+++V D B A θθθθ，所以 DD B B A A V p K p K p K +++=11θ最后求得反应速率方程为2)1(D D B B A A B A B A s p K p K p K K K p p k r +++==2)1(D D B B A A BA p K p K p K p kp +++ 其中B A s K K k k =2. 在等温间歇反应器中进行液相反应A+B →R +C ，该反应对反应物A 和B 均为一级反应，反应速率常数)/(2h mol l k ⋅=，进料中A 和B 的摩尔浓度均为l mol /0.3，要求A 的转化率8.0=A X 。
若每天生产产物C 为240 mol ，且每批生产的辅助时间为0.5 h ，试求反应器的有效体积。
解： 因为l mol c c B A /0.300==，B A c c =所以反应速率方程202)1(A A A B A A X kc kc c kc r -=== 反应时间⎰⎰-==A Ax A A AA x A A A X kc dx C r dx C t 020000)1(，其中)/(2h mol l k ⋅=，8.0=A X 解得h t 66.0=进料中A 的摩尔流量为h mol F A /5.128.0242400=⨯=体积流量h l c F Q A A A /17.435.12000===反应器的有效体积)(00t t Q V A r +=，其中辅助时间h t 5.00=l V r 5)5.066.0(17.4=+⨯=3. 两个串联的全混流反应器进行某液相复合反应)/()/(21h l mol C k r SA h l mol C k r P A A S A P ⋅=→⋅=→ ，已知l mol C h h A /5,6.0,4.0021===ττ，第一釜出口处A 的浓度l mol /3，产物P 的浓度为l mol /5.1，求第二个釜出口处Sf Pf Af C C C ,,各为多少。
化学反应工程大题
1、相基元反应A+2B →2P 在30℃和常压下的反应速率常数kc=2.65×104m6kmol-2s-1。
现以气相分压来表示速率方程，即(−rA)=kPpApB2，求kP=?（假定气体为理想气体）()3-1-3631112643c P 2BA p A 2B A c 2BA c A 1264c kPa s m kmol 10655.1K303K kmol kJ 314.8s kmol m 1065.2)(s kmol m 1065.2K 30330273--------⋅⨯=⨯⋅⨯===-⎪⎭⎫⎝⎛==-=⨯==+=RT k k p p k r RT p RT p k c c k r RTp c k T2、考虑反应3P A →，其动力学方程为Vnk t n V r A A A d d 1=⋅-=-试推导在恒容下以总压表示的动力学方程。
()()()()()()总总总总总总总总p p tp V RT V p p k t p RT V V p RT Vn RTV p p n p p p p p p p p n n n t t p p n t p -=-=⎪⎭⎫ ⎝⎛---=-=-=---==A0A0A A0A A0A AA0A A0A A A0A A0A0A03d d 23d d 21d 2d 233212333000P A3、丁烷在700℃，总压为0.3MPa 的条件下热分解反应：C 4H 10→2C 2H 4+H 2(A) (R) (S) 起始时丁烷为116kg ，当转化率为50%时1A s MPa 24.0d d -⋅=-t p ，求此时tyt n t p d d d d d d A S R -，，。
1A R s MPa 48.024.02d d 2d d -⋅=⨯=⎪⎭⎫⎝⎛-=t p t p1S S S t t S R A A A0S S S S A S s kmol 032.03004.24d d 3004d d d d 3004kmol 4kmol 1kmol 2kmol 15.0kmol 258116d d d d d d -⋅=⨯===⨯===========-=t p t p RT V t n RTp RT n V n n n n x n p RTVn RT V p n t p t p 总，，，时1A A s 8.024.03.01d d 1d d -=⨯=-=-t p p t y 总 4、在间歇搅拌槽式反应器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为：()()()()S R B A O H H COOC CH OH H C COOH CH 2943SO H 94342+−−→−+反应物配比为：A(mol):B(mol)=1:4.97，反应在100℃下进行。
化学反应工程习题
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化学反应工程第一章习题
化工zy1201第二组成员:
林洋、曹景顺、朱颜柳、李诗娇
1.乙烯氧化生成环氧乙烷，进料：乙烯15mol，氧气7mol,出料中乙烯为 13 mol,氧气为4.76mol,试计算乙烯的转化率，环氧乙烷的收率及选择率。
解：
C2H4＋0.5O2→C2H4O C2H4＋3O2→2CO2＋2H2O xA=(15mol－13mol)/15mol=0.133 第一个反应所消耗的乙烯＝转化的乙烯×S＝ 2mol ×S 第二个反应所消耗的乙烯＝转化的乙烯×（1－S）＝ 2mol ×(1 －S) 故有：2mol ×S ×0.5+2mol ×(1－S) ×3=7mol－4.76mol （以氧气为物料衡算的基准） S=0.752 Y=第一个反应所消耗的乙烯÷加入的乙烯总量 （15mol） 故Y＝2 × 0.752÷15=0.100 或Y＝ xA S=0.100
2.在间歇反应器中进行下列液相反应 A+B=R A+R=S 原料混合液浓度为 cA0=2mol/L cB0=4mol/L cR0=cS0=0 在反应时间为t，得到cR=0.3mol/L,求此组分B和S的浓度为多少？ 解： 设t时B和S的浓度分别为cB和cS 列出物料衡算表如下： 组分 t=0 t=t A 2.0 2-(4-cB)-cS=0.3 B 4.0 cB R 0 (4- cB )- cS=1.5 S 0 cS
化学反应工程例题
例 1。
1 在350℃等温恒容下纯丁二烯进行二聚反应，测得反应系统总压 p 与反应时间 t 的 关系如下:t/min 0612263860p/kPa66 。
762 。
358 。
953 。
550.446 。
7试求时间为 26min 时的反应速率.解：以 A 和 R 分别代表丁二烯及其二聚物,则该二聚反应可写成： 2A → R 反应体系中各组分的浓度关系如下：由理想气体定律得： (A ) p0 为 t = 0 时物系的总压, 整理上式为： (B ) 将(B )式代入速率式中,得：) (c )理想气体：将 CA0 代入 (C ) 式,为： D解析法：对 p-t 关系进行回归分析,得: 图解法:以 p 对 t 作图，如图所示.于 t ＝26 min 处作曲线的切线，切线的斜率为 dp/dt ，该值等于 ‐0.32 kPa/min. 将有关数据代入 (D ) 式，即得到丁二烯转化量表示的反应速率值.若以生成二聚物表示反应速率，则： 1， 2例 1 。
2 等温进行醋酸(A )和丁醇(B )的酯化反应醋酸和丁醇初始浓度为 0 。
2332 和 1. 16kmol/m3。
测得不同时间下醋酸转化量如下表，试求 该反应的速率方程.解：由题中数据可知醋酸转化率较低，且丁醇又大量过剩,可以忽略逆反应的影响, 同时可以 不考虑丁醇浓度对反应速率的影响。
所以，设正反应的速率方程为：(a )以 0 级、 1 级、 2 级反应对上式进行积分式得:当 n = 0 时,当 n=1 时，当 n=2 时，(b (c)(d )采用图解法和试差法， 假设反应级数， 将实验数据分别按 0 级、 1 级、 2 级反应动力学 积分式做图，得到其 f (CA)—t 的关系曲线图，然后再根据所得的 f(CA ) —t 的关系曲线 图进行判断其动力学形式。
不同时间下 f (CA) –t 的变化关系CA0-CA0 0.01636CA0 。
2332 0 。
化学反应工程习题
【习题1-1】在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应2CH3OH＋O2—→2HCHO＋2H2O2CH3OH＋2O2→2CO＋4H2O进入反应器的原料中，甲醇：空气，水蒸气＝2：4：1.3(摩尔比)，反应后甲醇的转化率达72％，甲醛的收率为69.2％。
试计算(1)反应的选择性；(2)反应器出口气体组成。
分析：按国内的定义式计算选择性、收率。
自己设定进料流量。
计算反应器出口处各组分的摩尔流量。
解：（1）反应的选择性(2) 以进料中甲醇的摩尔流量为2mol/ h为基准，则进料中空气4mol/h，水蒸汽1.3mol/h出口处甲醇：2(1-0.72)＝0.56 mol/h甲醛2×0.692＝1.384 mol/hN2 4×0.79 ＝3.16 mol/hO2 4×0.21－0.5×2×0.692－(0.72－0.692)×2＝0.092 mol/hH2O 1.3＋2×0.692＋4×(0.72－0.692)＝2.796 mol/hCO 2×(0.72－0.692)＝0.056 mol/h∑ni＝8.048 mol/h∴出口处气体组成为:y甲醇＝6.96% y甲醛＝17.20% yH2O＝34.74%yO2 ＝1.14% yN2 ＝39.26% yCO ＝0.70%【习题1-2】工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下CO＋2H2 CH3OH2CO＋4H2 (CH3)2O+H2OCO＋3H2 CH4＋H2O4CO＋8H2 C4H9OH＋3H2OCO＋H2O CO2＋H2由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇。
为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组分分离为液体即为粗甲醇，不凝组分如氢及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩机压缩后与原料气混合返回合成塔中。
《化学反应工程》期末考试试题及答案
《化学反应工程》期末考试试题及答案《化学反应工程》期末考试试题及答案一、选择题1、在化学反应工程中，反应时间的优化通常取决于哪些因素？ A. 反应物的浓度 B. 反应温度 C. 催化剂的活性 D. 上述所有因素答案：D2、下列哪一项不是化学反应工程的研究内容？ A. 反应过程的热量平衡 B. 反应动力学 C. 化工工艺流程设计 D. 反应器设计答案：C 3、关于反应速率，以下哪种说法是正确的？ A. 反应速率通常与反应物的浓度成正比 B. 反应速率通常与反应温度成正比 C. 反应速率与反应物的浓度和反应温度都有关 D. 反应速率与反应物的浓度和反应温度都无关答案：C4、在化学反应工程中，我们如何定义催化剂的活性？ A. 催化剂的表面积与反应物分子数的比值 B. 催化剂的重量与反应物分子数的比值 C. 催化剂的活性是催化剂的一种内在属性，无法定义 D. 催化剂的活性是催化剂在一定温度下，对特定反应的催化效率答案：D 5、关于催化剂在化学反应工程中的作用，以下哪种说法是错误的？ A. 提高反应速率 B. 提高产物的选择性 C. 可以降低反应的活化能 D.可以使反应在更低的温度下进行答案：B二、填空题1、化学反应工程的基本理论包括________、和。
答案：化学动力学；传递过程；热力学2、化学反应工程的研究对象是________，研究内容是________。
答案：化学反应过程；反应过程的优化与控制、反应器和设备的放大设计与优化、新型高效分离技术的开发与应用等3、对于一个放热反应，降低反应温度可能会________，增加反应时间可能会________。
答案：增加反应速率；提高产物的选择性4、催化剂的活性与________、________、________和________有关。
答案：催化剂的表面积；催化剂的晶格结构；催化剂的酸碱性；反应物的性质5、在一个化学反应过程中，当反应物的浓度为定值时，增加________可能会增加反应速率。
化学反应工程_习题集(含答案)
《化学反应工程》课程习题集一、单选题1.某反应的速率常数k=0.0462－1，又知初始浓度为0.1mol.dm－3，则该反应的半衰期为:(A) 1/(6.93×10-2×0.12) (B) 15分(C) 30分 (D) 1/(4.62×102×0.1)分2.某一级反应, 当反应物的浓度降为起始浓度的1％时,需要t1秒, 若将反应物的浓度提高一倍, 加快反应速率, 当反应物浓度降低为起始浓度的1％时, 需时为t2, 则:(A ) t1﹥t2 (B) t1=t2(C) t1﹤t2 (D) 不能确定二者关系3.某反应物反应掉7/8所需的时间恰好是它反应掉1/2所需时间的3倍, 则该反应的级数是:(A) 零级 (B) 一级反应 (C) 三级反应 (D) 二级反应4.若两个相同类型的气相双分子反应的△H⊙值相等, 又在400k时,它们的活化熵之差△S1⊙-△S2⊙=10 J.mol-1,则两反应的速率常数之比为:(A) K1/K2=0.300 (B) K1/K2=0.997(C) K1/K2=1.00 (D) K1/K2=3.335.对反应A+B→C, 由下列数据C A0/mol.dm-3 C B0/mol.dm-3 r0/ mol.dm-31.0 1.0 0.152.0 1.0 0.301.02.0 0.15则该反应的速率方程为:(A) r=K C B (B) r=K C A C B(C) r=K C A (D) r=K C A C B26.一个反应的活化能是33kJ·mol-1, 当 T = 300K 时，温度每增加1K，反应速率常数增加的百分数约是___。
A. 4.5%B. 90%C. 11%D. 50%7.下列叙述正确的是_ 。
A. 吸热反应的活化能比放热反应的活化能高B. 一个反应的反应速率与化学方程式中出现的所有作用物浓度都有关C. 催化反应的速率与催化剂的浓度无关D. 反应速率常数与作用物浓度无关8.关于催化剂的使用，下列叙述中不正确的是_ 。
化学反应工程
1.在银催化剂上进行乙烯氧化反应生产环氧己烷。
进入反应器的气体组成：C2H4（15%）， O2（7%），CO2（10%），Ar （12%） ，其余为N2。
反应器出口气体含：C2H4（13.1%）， O2（4.8%）。
以上均为摩尔组成。
试计算乙烯的转化率，环氧己烷收率和反应选择性。
该系统存在如下两个反应：环氧乙烷的收率为：1.504/15=0.1003 收率=选择性*转换率 选择性=0.1003/0.1333=0.75242.每100kg 乙烷（纯度100%）在裂解器中裂解，产生46.4kg 乙烯，乙烷的单程转化率为60%，裂解气经分离后，所得到的产物气体中含有4kg 乙烷，其余未反应的乙烷返回裂解器，求乙烯的选择性收率、总收率和乙烷的总转化率。
解：以M 点的混合气体为计算基准进行计算即得单程转化率和单程收率，而以A 点的新鲜气体为计算基准进行计算则得到全程转化率和全程收率。
现对M 点进行计算，设M 点进入裂解器的乙烷为100kg ，由单程转化率为60%，则反应掉的原料乙烷量：H=100*0.6=60kg 乙烷的循环量：Q=100-H -4=100-60-4=36kg 补充的新鲜乙烷量：F=100-Q=100-36=64kg乙烯的选择性:乙烯的单程收率：乙烯的总收率：乙烷的总转化率：产物分离器裂解器新鲜乙烷→−→−−→−NM A%86.82%10030/6028/4.46%10030/28/4.46=⨯=⨯=H S %71.49%10030/10028/4.46=⨯=y %68.77%10030/6428/4.46%10030/28/4.46=⨯=⨯=F Y %75.93%1006460%100=⨯=⨯=F H X O H CO O H C O H C O H C 222242242223214+→+→+、3.丁二烯是制造合成橡胶的重要原料，制取丁二烯的生产方法之一是将正丁烯和空气及水蒸气的混合气体在磷钼铋催化剂上进行氧化脱氢，其主反应为：此外还有许多副反应，如生成酮、醛及有机酸的反应。
化学反应工程习题库(计算题举例及详细解答))
S sf
即c Pf c
A0
rPf
rAf
1 c
Af
2c Af
2
c Pf c A0 c Af
2c Af
c Af
2c Af (1 c Af ) 2
(2 c Af )
1 c
Af
2
要使c Pf 最大，则
dcPf dcAf
0
得c Af 0.5m ol/ L, 此时S 4 ，出口c Pf 0.667m ol/ L 9
化学反应工程
习题
1.若某铁催化剂上氨合成反应速率由氨脱附所控制，并 设表面吸附态有氨及氮，试推演均匀表面吸附动力学方 程。
解：过程由氨脱附所控制， 则
rNH 3 k d NH 3
1 i
i 1 n
n k a p NH 3 1 i i 1
1
2
5
根据实验，这个历程中的单分子反应速率式可表示为其余的反应均可以从 基元过程直接写出相应的反应速率式。 解：根据稳定态假定的要求，对于每一个链载体净变化应该为零。即
1 dCH K 3CC2 H5 CC22H6 K 4CH CC2H6 0 dt
dCCH 3
dt dC C2 H 5
c Am
c Af
dcA 0.507m 3 c A (1 c A )
所以最小总体积， VR VR1 VR 2 0.723m3
7．两个等体积的平推流或全混流反应器形成七种组合，在等温下 1 3 进行一级不可逆反应，反应速率 rA kcA , k 1min , cA0 1kmol/ m , 平推流反应器与全混流反应器的停留时间 均为1min，计算其 最终转化率。 c A0 1 c km ol/ m 3 , x A,a 0.67 解:（a）两个全混流反应器并联，Af , a 1 2k 3
化学反应工程
一、填空题1.对可逆放热反应，为使整个反应始终在最大反应速率下操作，工业上通常采用的方法是 绝热操作 。
2.平推流反应器的返混为 最小 ，全混流反应器的返混为 最大 。
3.表征反应前后分子数变化程度的方法有 膨胀率 和 膨胀因子法 。
4.对于循环操作的平推流反应器，当循环比R →0时为 平推流 反应器，而当R →∞时， 则相当于 全混流 反应器。
5.全混流反应器其f （t ）曲线的方差σ2= 1 ，平推流反应器的方差σ2= 0 。
6.停留时间分布测定中，示踪物的输入方法主要有 脉冲输入法 和 阶跃输入法 。
7.混合按混合对象的年龄可以把混合分为 同龄混合 和 返混 。
8.膨胀因子 δA 与膨胀率 εA 的关系为 。
9.为了获得最大的平均选择率，对于平行反应，当主反应级数大于副反应级数时，则优先 选择 平推流 反应器，当主反应级数小于副反应级数时，优先选择 全混流 反应器。
10.要提高串联反应中间产物P 收率，优先选择 平推流 反应器。
11.当返混对反应结果不利时，限制返混的主要措施是 分割 。
12.对于反应 A+B→R ， r 1=k 10e -125000/RT C A 2C BA+B→S ， r 2=k 20e -175000/RT C A C B若R 为目的产物，应选择 平推流 反应器最好（填平推流流或全混流），应选择在 低 温度（填高或低）下操作反应器较有利。
1.工业反应过程的主要技术指标有： 反应速率 、 选择性 、和 能量消耗 。
3.在实际反应器中存在 死区 、 短路 和 循环流 等非理想流动现象。
4.理想流动是指 平推流 和 全混流 。
5.若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为 微观流体 。
8.不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来 表达参数间的关系，简称 数学模型 。
9. 通常自催化反应较合理的反应器组合方式为全混流 串联 平推流 。
反应工程计算及推导考试题目
2．在银催化剂上进行甲的醇应：2CH3OH+O2→2HCHO+2H2O 2CH3OH+3O2→2CO2+4H2O进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%。
甲醇的收率为69.2%。
试计算（1）反应的选择性；（2）反应器出口气体的组成。
解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为S=Y/X=0.692/0.720=0.9611=96.11%(2)进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），当进入反应器的总原料为100mol时，则反应器的进料组成为组分摩尔分率yi0摩尔数ni0（mol）CH3OH0.27427.4空气0.547954.79（O2：11.51，N2：43.28）水0.178117.81总计1100设甲醇的转化率为为XA，甲醇的收率为YP，根据（1.3）和（1.5）式可得反应器出口甲醇，甲醛和二氧化碳摩尔数nA，np，nC，分别为nA=nA0(1－XA)=7.672mol np= nA0YP=18.96molnC= nA0(XA－YP)=0.7672 mol综上所述反应的化学计量式水（nW）,氧气（nO，和氮气（nN）的摩尔数为nW= nW0+ nP+2 nC=38.30 mol nO= nO0－1/2 np－3/2nC=0.8792mol nN=nN0=43.28mol所以，反应器出口气体组成为....3.在进行一氧化碳变换反应动力学研究中，采用B106催化剂进行试验，测得正反应活化能为9.629×104J/mol，如果不考虑逆反应，在反应物料组成相同的情况下，试问反应温度为550℃时的速率比反应温度为400℃时的反应速率大多少倍？解：从题中可知，反应条件除了温度不同外，其他条件都相同，而温度的影响表现在反应速率常数k上，故可用反应速率常数之比来描述反应速率之比。
r550/r400=k550/k400=Aexp(－E/RT550)/ Aexp(－E/RT400)=exp[E/R(1/T400－1/T550)]=23(倍)4.甲烷与水蒸气在镍催化剂及750℃等温下的转化反应为：原料气中甲烷与水蒸气的摩尔比为1:4，若是这个反应对各反应物均为1级。
化学反应工程计算题
化学反应工程计算题1、80℃时氯乙醇的皂化反应为：CH 2Cl-CH 2OH+NaHCO 3→CH 2OHCH 2OH+NaCl+CO 2 属基元反应，其反应速度常数k ＝5.2L/mol ·h 现拟用15%（质量）的NaHCO 3水溶液30%（质量）的氯乙醇水溶液为原料，建立一个日产480Kg 的乙二醇的中间工厂，今使用等摩尔比原料，要求氯乙醇转化率为95%，试计算：采用间歇反应器，非生产时间为0.5小时/批时所需有效体积。
反应为等温等容过程，混合物料比重为1.02。
解：V ＝υ0（t+t 0）投料中氯乙醇量为：2495.0624800.34 kmol/h氯乙醇水溶液量为：23.9130.05.8034.0 kg/h碳酸氢钠水溶液量为：4.19015.08434.0 kg/hυ0＝02.14.19023.91 ＝276.1 l/h t ＝01kCa XafXaf 1进料中氯乙醇量的浓度：C Ao ＝1023.11.27634.0 －3kmol/l ＝1.23 mol/lt ＝95.0195.023.12.51 2.97 h V ＝276.1×（2.97+0.5）＝958.07 l2、已知氯乙醇2.97的皂化反应为：CH 2Cl-CH 2OH+NaHCO 3→CH 2OHCH 2OH+NaCl+CO 2 属基元反应，其反应速度常数k=5.2L/mol ·h ，现拟用15%（质量）的NaHCO 3水溶液30%（质量）的氯乙醇水溶液为原料，建立一个日产480Kg 的乙二醇的中间工厂，今使用等摩尔比原料，要求氯乙醇转化率为95%，反应为等温等容过程，混合物料比重为1.02，试计算： 采用理想管式流动反应器时所需体积。
解：V ＝υ0t投料氯乙醇的量为：2495.0624800.34 kmol/hCH 2CL －CH 2OH 的水溶液量为：23.9130.05.8034.0 kg/hNaHCO 3水溶液量为：4.19015.08434.0 kg/hυ0＝02.14.19023.91 ＝276.1 l/h t ＝01kCa XafXaf 1进料中C Ao ＝1.2761034.0 ＝1.23 mol/l∴t ＝95.0195.023.12.51 2.97 h ∴V ＝2.97×276.1＝820.02 l3、已知基元反应：CH 2Cl-CH 2OH+NaHCO 3→CH 2OHCH 2OH+NaCl+CO 2，其反应速度常数k ＝5.2L/mol ·h ，现拟用15%（质量）的NaHCO 3水溶液30%（质量）的CH 2Cl-CH 2OH 水溶液为原料，建立一个日产480Kg 的CH 2OHCH 2OH 的中间工厂，反应可视为等温等容过程，混合物料比重为1.02。
反应工程综合计算题及答案
1．化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学。
2．反应物经过化学反应生成产物的过程用____定量关系__________予以描述时，该定量关系式称为化学反应式。
3．化学工程共同的现象，可概括为“三传一反”，即质量传递，动量传递，能量场地、、及化学反应。
4．混合物的初态体积流量为Vso，反应体积为V R，若按单位反应体积计算空速，则空速SV= Vso/V R 。
5．工业反应器按操作方法分类，可分为：间歇反应器、连续反应器、半间歇反应器。
6．多重反应系统中存在着一定的__独立反应数_________或____关键组分数_______，而其它反应或其它组分均可由物料衡算关系确定。
7．确定独立反应数所采用的方法有：_院子矩阵法________，______简易法___。
8．对于多重反应，反应产物中有目的产物和副产物。
目前一般采用转化率和目的产物的__选择性_______以及____收率_____来评价反应的进程和产物分布。
9．等温等压下关键组分的反应进度由ξ1 变为ξ2 时反应的焓变称为_反应韩_______。
10．固体催化剂一般由__活性组分_____、_助催化剂______和____载体___组成11．目前描述固定床反应器的数学模型可分为___拟均相____和__非均相_____ 的两大类。
12．化学反应工程是一门研究的科学。
13．对于恒容的平推流反应器空时、反应时间、平均停留时间一致。
14．流体的混合程度常用调匀度S 、流体混合态来描述。
15．催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的物理失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的化学失活。
16．描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为气相相为平推流。
而对乳相则有种种不同的流型。
17．对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约0.1um时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素。
18．多相反应过程是指同时存在两种或更多相态的反应系统所进行的反应过程。
化学反应工程试题及答案
化学反应工程试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 以下哪个不是化学反应工程研究的范畴？A. 反应器设计B. 反应动力学C. 反应过程控制D. 有机化学合成2. 反应器中，催化剂的作用是什么？A. 提高反应速率B. 改变反应平衡C. 降低反应温度D. 增加产物产量3. 在工业生产中，连续搅拌槽式反应器（CSTR）与间歇搅拌槽式反应器（BSTR）相比，以下哪个描述是正确的？A. CSTR的体积通常比BSTR大B. CSTR的物料停留时间是固定的C. BSTR可以处理更复杂的反应体系D. CSTR的操作成本通常低于BSTR4. 以下哪种反应器类型适用于快速反应？A. 填充床反应器B. 管式反应器C. 流化床反应器D. 脉冲反应器5. 反应动力学中的“零级反应”指的是什么？A. 反应速率与反应物浓度无关B. 反应速率与反应物浓度成正比C. 反应速率与反应物浓度成反比D. 反应速率与反应物浓度的平方成正比二、简答题（每题10分，共30分）6. 简述反应器设计中的主要考虑因素。
7. 描述连续搅拌槽式反应器（CSTR）与间歇搅拌槽式反应器（BSTR）的主要区别。
8. 解释什么是反应器的停留时间分布（RTD）。
三、计算题（每题15分，共30分）9. 假设一个零级反应A → B，反应速率常数k=0.1 min^-1。
如果初始时刻[A]0=1 mol/L，求5分钟后[A]的浓度。
10. 给定一个反应A + B → C，反应速率表达式为r = k[A][B]，其中k=0.05 L/mol·min。
初始时刻[A]0=1 mol/L，[B]0=2 mol/L。
如果反应在CSTR中进行，且反应器体积V=10 L，进料流速F_in=1 L/min，求稳态时[A]和[B]的浓度。
四、论述题（每题30分，共30分）11. 论述在实际工业生产中，如何根据反应特性选择合适的反应器类型。
答案一、选择题1. D（有机化学合成）2. A（提高反应速率）3. D（CSTR的操作成本通常低于BSTR）4. D（脉冲反应器）5. A（反应速率与反应物浓度无关）二、简答题6. 反应器设计中的主要考虑因素包括：反应类型、反应速率、反应物和产物的性质、操作条件（如温度、压力）、安全性、成本效益、环境影响等。
(完整版)化学反应工程习题
2
18、有一等温二级不可逆液相反应，其动力学方程式为rAkC2A，已知293K时反应速度常
数k为10 m3/kmol.h，反应物A的初始浓度CA0为0.2kmol/m3，加料速率V0为2 m3/h，试比较下列理想反应器组合方案的出口转化率。
其它条件不变，出口处转化率应为多少？
12、在管式反应器中进行一裂解反应A=R+S，实验测得该反应为一级不可逆反应，其动力
33
学方程式为rAkPPA（mol/m.s），若反应在P=101.3 10 Pa，T=546K的条件下进行，反 应速度常数kP=7.75 10-6mol / m3.s.Pa，试计算：
7、一级可逆反应A = R在等温下进行。已知CA0= 500mol/m3，CR0= 0。若该反应在一间歇 反应器中进行，且在反应温度下xAe0.667。经480 s后测得xA0.333。（1）试确定此
反应的动力学方程； （2）计算xA分别达到0.6和0.65所需的反应时间； （3）比较计算结果， 你有什么体会？
1）、两个有效体积均为2 m3的PFR反应器串联；
2）、一个PFR反应器后串联一个CSTR反应器，二者有效体积均为2 m3；
反应开始时，系
统中含丁烷为116kg，当反应完成50%时，丁烷分压以235.4×103Pa/s的速率发生变化， 试求下列项次的变化速率： （1）乙烯分压； （2）H2的摩尔数；（3）丁烷的摩尔分率。
5、某溶液反应：A+B C，开始时A与B摩尔数相等， 没有C，1小时后A的转化率为75%， 当在下列三种情况下，2小时后反应物A尚有百分之几未反应掉？
始时没有醋酸存在， 各釜反应均在150℃下进行，此时反应速率常数k=0.0806min-1，转化率 达到90%，求： （1）若为单釜操作时，所需反应器有效容积为多少？ （2）若为多釜串联操作时，已知各釜反应器容积为单釜操作时有效容积的1/10，则需几个
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71.应用脉冲示踪法测定一容积为12 l 的反应装置，进入此反应器的流体流速0v =0.8（l/min ），在定常态下脉冲的输入80克的示踪剂A ，并同时测其出口物料中A 的浓度C A 随时间的变化，实测数据如下： t （min ） 0 5 10 15 20 25 30 35 C A （g/l ）
3
5
5
4
2
1
试根据实验数据确定E （t ）曲线的方差2t σ和2
θσ。
解：首先对实验数据进行一致性检验，此时应满足：
100
8.080000====⎰∞C v M dt C A
100
)]0253(4)145(20[35
=+++++++=⎰
∞
dt C A
∴实验数据的一致性检验是满足的。
∵
2
22)(t dt t E t t -=⎰∞
σ
其中
(min)158.0120===
v V t
由数据计算得如下表： t （min ） 0 5 10 15 20 25 30 35 E （t ）=C A /C 0
0 0.03 0.05 0.05 0.04 0.02 0.01 0 t 2
E （t ）
0.75
5
11.25
16
12.5
9
263
)]05.1225.1175.0(4)9165(20[35
)(0
2=+++++++=⎰
∞
dt t E t
∴38)15(2632
2=-=t σ
169.01538
2
22
2
==
=
t t σσθ
72.有一管式反应装置经脉冲示踪法实验测得如下表所示的数：
0v =0.8 m 3/min ；m=80kg ；∴0C =80/0.8=100
t(分) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 C A （kg/m 3
） 0
6.5
12.5
12.5
10
5.0
2.5
1.0
试根据表列数据确定该装置的有效容积V 、平均停留时间t 、方差2
t σ和2
θσ。
解：首先对实验数据进行一致性检验：
10000
===⎰∞C v M dt C A
---------------------------------------------------------精品 文档---------------------------------------------------------------------
[]100)(2)(4309753864210
==++++++++∆=
⎰
∞
C C C C C C C C C C t
dt C A A A A A A A A A A
∴一致性检验表明，脉冲示踪法所得的实验数据是合理的。
计算所得数据如下表所示： t i （分）
0 2 4 6 8 10 12 14 16 i t E )( 0 0.065 0.125 0.125 0.100 0.050 0.025 0.010 0 i i t E t )(
0 0.13 0.5 0.75 0.80 0.50 0.30 0.140 0 i i t E t )(2
0.26
2.0
4.5
6.4
5.0
3.60
1.960
∵
⎰∞
=0
)(dt
t tE t
∴
(min)187.6)())()()((2))()()()((4)(32997755338866442211=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++++++++=t E t t E t t E t t E t t E t t E t t E t t E t t E t t
∴)(95.4187.68.03
m t v V =⨯==
971
.8)187.6(25.47)(20
222=-=-=⎰∞
t dt t E t t σ
234
.0)187.6(971
.82
2
22
==
=
t t σσθ
73.某反应器用示踪法测其流量，当边界为开—开式时，测得082.0=Ul Ez
，在此反应器内进
行一般不可逆反应，此反应若在活塞流反应器中进行，转化率为99%，若用多釜串联模型，
求此反应器的出口转化率。
解：
2178.0)1
(8222=+=Pe Pe θσ N 1
2=
θσ
59
.41
2
==
θ
σN
活塞流：
⎰
-=A
x A A A
A x kC dx C t 0
00)1(
60
.411
ln 1)1(0
=-=--=⎰
A
x A A x x x d kt A
---------------------------------------------------------精品 文档---------------------------------------------------------------------
N
A N kt x )1(11+-
=
%96=A x
75.用多级全混流串联模型来模拟一管式反应装置中的脉冲实验，已知
971.82
=t σ，187.62=t ，求
1） 推算模型参数N ；
2） 推算一级不可逆等温反应的出口转化率。
解：1）
234.0187.6971
.82
22
2
==
=
t t σσθ
27
.41
2
==
θσN
取N=4
2）
566.0)
1(1
1=+-
=N A N t k x。