化学反应工程例题
(完整版)化学反应工程习题
化学反应工程习题第一部分：均相反应器基本理论1、试分别写出N 2+3H 2=2NH 3中用N2、H 2、NH 3的浓度对时间的变化率来表示的该反应的速率；并写出这三种反应速率表达式之间的关系。
2、已知某化学计量式为S R B A 2121+=+的反应，其反应速率表达式为B AA C C r 5.02=，试求反应速率B r =？；若反应的化学计量式写成S R B A +=+22，则此时反应速率A r =？为什么？3、某气相反应在400 oK 时的反应速率方程式为221061.3AA P d dP -⨯=-τh kPa /，问反应速率常数的单位是什么？若将反应速率方程改写为21AA A kC d dn V r =⨯-=τh l mol ./，该反应速率常数k 的数值、单位如何？4、在973 oK 和294.3×103Pa 恒压下发生下列反应：C 4H 10→2C 2H 4+H 2 。
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）H 2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？ （1）对A 为一级、B 为零级反应； （2）对A 、B 皆为一级反应； （3）对A 、B 皆为零级反应。
6、在一间歇反应器中进行下列液相反应： A + B = R A + R = S已知原料组成为C A0 = 2 kmol/m 3，C B0 = 4 kmol/m 3，C R0 = C S0 = 0。
反应混合物体积的变化忽略不计。
反应一段时间后测得C A = 0 .3 kmol/m 3，C R = 1.5 kmol/m 3。
计算这时B 和S 的浓度，并确定A 的转化率、生成R 的选择性和收率。
《化学反应工程》试题及答案
《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-输出二累3•着眼组分 A 转化率力的定义式为XF (/7AO_/7A) / A¾o _______________ O4.总反应级数不可能大于_o5.反应速率-XkCG的单位为kmoI∕m3・h,速率常数k的因次为m'/kmol ・ h 。
6.反应速率-ΓA=Λβ的单位为kmoI∕kg・h,速率常数Zr的因次为m'/kg ・ h __ o7.反应速率F= kCf的单位为mol/L・s,速率常数斤的因次为(mo I)"・L"・ S 。
8.反应速率常数斤与温度厂的关系为呼=_罟9 + 10.2,其活化能为mo I9.某反应在500K时的反应速率常数幺是400K时的10'倍，则600K 时的反应速率常数k时是400K时的忖倍。
10.某反应在450°C时的反应速率是400°C时的10倍，则该反应的活化能为(设浓度不变) mol O11.非等分子反应2S02+02==2S03的膨胀因子L等于___________ o12.非等分子反应2+3出=2朋3的膨胀因子5“等于- 2/3 。
13.反应N2+3H2==2NH3中(-r,) = 1/3 (-％)二1/2 心“14.在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为Go,转化率为当反应器体积增大到n倍时，反应物A的出口浓度为Go(D tI,转化率为I-(I-Xy 。
15.在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为Go,转化率为当反应器体积增大到n倍时，反应物A的出口浓度为 7 ,转化率为—些—O1 + (/7-I)X I 1 + (H - I)X yI16.反应活化能F越大，反应速率对温度越敏感。
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。
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______。
化学反应工程习题
若将此反应器改为同体积的 PFR， 反应条件不变， 则 x Af （1） 当在 CSTR 中的 x Af = 0.50 时， 为多大？ （2）当在 CSTR 中的 x Af = 0.50 时，若将此反应器增大 10 倍，则 x Af 又为多大？
（3）若反应为零级时，求（1） ， （2）的计算结果。 （1） 若反应为 1 级时，重复（1） （2）的计算要求。 5-8 证明两釜串联中进行一级反应， 一定转化率下， 两釜体积大小相同， 则其总体积为最小？
0.8mol / l 、1mol / l 时，进料体积流量为 120l / min ，求所需反应器体积，并讨论计算结果。
5-6 在一个体积为 300 l 的反应器中，86℃等温下将浓度为 3.2 kmol / m 的反应物 A 分解
3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
A→ P+S
该反应为一级反应，86℃下 k = 0.08s 。最终转化率为 98.9%，试计算 A 的处理量。 （1） 若反应器为间歇操作，且设辅助时间为 1.5 min / （2） 若反应器为 CSTR，并将结果与（1）比较； （3） 若 A 的浓度增加一倍，其他条件不变，结果如何？ 5-7 在体积为 VR 的反应器中进行液相等温反应 A → P ，已知反应速率为 (− rA ) = kc A ，求：
3
−1
−1
含 P 与 S 。试计算 P 的最大收率和总选择性以及达到最大收率时所需反应器体积。
1 2 4-6 反应 A ⎯ ⎯→ B⎯ ⎯→ C 在平推流反应器中进行，两步反应均为一级 k1 = 172.5h ，
k
k
−1
进 料 为 纯 净 的 A 的 物 质 ， c A0 = 0.05kmol / m ， v0 = 0.15m / h 。 反 应 管 的 截 面 积 为
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。
化学反应工程习题及答案
题目：全混流连续操作反应器，反应器内温度、浓度处处均匀一致，故所有物料粒子在反应器内的停留时间相同。
正确答案：错题目：相同条件下，分别用下列反应器处理物料，比较反应器有效容积的大小。
①单段全混流反应器（V R1）②四个体积相同的全混流反应器串联（V R2）③两个体积相同的全混流反应器串联（V R3）④平推流反应器（V R4）则（V R4）＞（V R2）＞（V R3）＞（V R1）正确答案：错题目：设备放大，造成微元停留时间分布和返混程度改变，放大时反应结果恶化。
正确答案：对题目：生产能力是相同条件下，单位时间、单位反应器体积所能获得的（产物量），或完成相同生产任务，所需反应器的（体积）。
题目：化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有（釜式）反应器和（管式）反应器。
题目：釜式反应器的基本结构主要包括反应器（壳体）、（搅拌器）、（密封装置）和（换热装置）等。
题目：手孔或人孔的安设是为了检查（内部空间）以及安装和拆卸设备（内部构件）。
题目：釜式反应器中夹套式换热器适用于传热面积（较小），传热介质压力（较低）的情况。
题目：基元反应的级数即为化学反应式的（计量系数），对非基元反应的级数通过（实验）确定。
题目：单一反应利用（转化率）可以确定反应物转化量与产物生成量之间的关系。
题目：间歇反应，只要C ＡＯ相同，无论处理量多少，达一定（转化率）每批所需的（反应时间）相同。
题目：对同一反应在相同条件下，达到相同转化率，全混釜反应器所需有效体积（最大），平推流反应器所需有效体积（最小），多釜串联全混釜所需有效体积（介于其间）。
题目：一级不可逆反应，其反应速率方程为（－r A =kC A a ）,反应时间与转化率的关系为（kt )x 11ln(A =-）。
题目：复合反应动力学为由两个以上（化学反应计量式）或（动力学方程式）表示的化学反应过程。
题目：间歇釜式反应器有效体积不但与（反应时间）有关，还与（非生产时间）有关。
化学反应工程例题
t/min 0 6 12 26 38 60p/kPa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‐ 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和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， (b当n=1时， (c)当n=2时， (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 的变化关系零级反应和一级反应的 f (CA) – t 的关系图如对t作图得一直线，则说明假设正确，由此可知反应级数 n＝２。
但丁醇浓度是否存在影响，还需做进一步实验证明。
对 t 作图为一直线，则说明 n =2 是正确的，故该反应对醋酸为二级反应，从直线的斜率可以求得在此温度下包含丁醇浓度的 k’值。
而丁醇的反应级数 m 可以用保持醋酸浓度不变的方法求得，二者结合可以求得反应在此温度下的速率常数 k。
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 A 3、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1As MPa 24.0d d -⋅=-tp ，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 p 1S 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 RTV n 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
【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_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。
化学反应工程试题
化学反应工程原理一、选择题1、气相反应进料时无惰性气体,与以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子=__A_。
A. —2Ｂ. -1 C. 1 Ｄ． 22、一级连串反应在间歇式反应器中，则目的产物Ｐ的最大浓度_＿_A__＿_。
A。
B。
Ｃ. Ｄ。
３、串联反应A → P(目的）→R ＋ S，目的产物P与副产物S的选择性＝_＿C_。
A。
Ｂ。
C。
Ｄ。
４、全混流反应器的容积效率η=１。
0时，该反应的反应级数ｎ___B_＿。
A。
<0 B。
=０ C．≥0 D. ＞05、对于单一反应组分的平行反应，其瞬间收率随增大而单调下降,则最适合的反应器为____B__.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6、对于反应级数n〉0的不可逆等温反应，为降低反应器容积,应选用____A＿__。
A。
平推流反应器 B. 全混流反应器C。
循环操作的平推流反应器Ｄ. 全混流串接平推流反应器7、一级不可逆液相反应，, 出口转化率,每批操作时间,装置的生产能力为50000 kg产物R/天,=6０,则反应器的体积Ｖ为＿C_.Ａ。
1９。
6 Ｂ。
20。
２C。
22。
2 D。
23。
4８、在间歇反应器中进行等温一级反应Ａ→B,，当时，求反应至所需时间t=＿___B___秒。
A。
4０0 Ｂ。
460 C。
5０0 D。
5609、一级连串反应A → P → S在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的最优空时_＿___Ｄ＿_。
Ａ． B．Ｃ。
Ｄ.1０、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间不包括下列哪一项____B___。
A。
加料时间 B. 反应时间 C。
物料冷却时间Ｄ。
清洗釜所用时间11、全混流反应器中有＿＿_B__个稳定的定常态操作点。
A。
1 Ｂ. 2 C。
3 D． 412、全混流反应器的容积效率η小于1．0时，且随着的增大而减小，此时该反应的反应级数ｎ _ Ｄ_ 。
Ａ。
〈0 B。
=0 C。
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
反应工程课堂例题
例1-1某厂合成聚氯乙烯所用的氯乙烯单体，由C 2H 2和HCl 以活性炭为载体的氯化汞催化剂上合成制得，其反应式如下：2223C +HC C C H l H l →该厂所用的原料混合气中组分摩尔比为：22C :HC 1:1.1H l =若反应器出口气体中氯乙烯含量为0.85（摩尔分率），试分别计算乙炔和氯化氢的转化率。
例1-2考虑反应3A P →，其动力学方程为：A 1()=AA dn n r k V dt V--=试推导在恒容条件下以总压p 总表示的动力学方程。
例1-3如气相基元反应22A B P +→，已知k c ，现以气相分压来表示速率方程，即2A ()=k p AB r p p -，求k p 。
例1-4醋酐稀水溶液的液相水合为二级不可逆反应3223()2CH CO O H O CH COOH +→进行水合的间歇反应器温度为15˚C ，初浓度为432.1610/mol cm -⨯，装料200L ，反应混合物密度为1.05g/cm 3，反应速率的典型结果如下表所示，表中c A 为醋酐浓度（mol/cm 3）求：（1）说明为什么二级反应速率可写成如表所示的表达式； (2)如反应在15 ˚C 下等温操作，醋酐转化率达到0.7需要多长时间？ (3)确定以温度和浓度表示的反应速率方程式。
解：（3）Arrhenius 方程变形：01ln ln ()()a E k k R T=+- 将1ln ~k T-进行线性拟合 得到拟合方程5626.717.01y x =+故：700ln 17.01 2.4105627.746788/a ak k E E J mol R=⇒=⨯=⇒=即：7A 46788()=2.410exp()A r c RT-⨯-某厂采用己二酸和己二醇等摩尔比生产醇酸树脂(催化剂H 2SO 4)，反应温度70˚C ，测得动力学方程：2()A A r kc -=，其中：3311301.9710min ,4A k m kmol c kmol m ----=⨯=要求己二酸处理量为2400kg/d ，当转化率为0.8和0.9时，求:（1） 采用间歇釜时，所需反应器体积，每批操作辅助时间为1h ，装填系数为0.75；（2） 采用平推流反应器的体积； （3） 采用全混流反应器的体积。
化学反应工程考试题
第一章 绪论1.“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指__反应动力学__。
2.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是_______。
“三传”指的是质量传递、流量传递、动量传递3. 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_____、__。
4.一级连串反应在平推流反应器中，则目的产物P的最大浓度__、____。
5. 一级连串反应在间歇式全混流反应器中，则目的产物P 的最大浓度_ 、_。
6.一级连串反应在平推流反应器中，为提高目的产物P 的收率，应__降低__。
7. 化学反应速率式为，如用浓度表示的速率常数为，用压力表示的速率常数为，则=__D__。
A.B.C.D.8.反应，，则反应级数n=__B___。
A. 0B. 1C. 2D. 39.反应A + B → C ，已知，则反应级数n=___B____。
AS P=max ,P C 22/1120]1)/[(+K K C A =opt τ211K K AS P=max ,P C 122)(210K K K A K KC -=opt t 1221)/ln(K K K K -AS P=max ,P C 122)(210K K K A K KC -=optt 1221)/ln(K K K K -AS P12/k k βαBA C A C C K r =-C K P K P K C K βα+-)(RT )()(βα+RT )()(βα-RT )()(βα+-RT C 4H 2C 2H 4 + H 210.2-=s k 115.0-=s kA. 0B. 1C. 2D. 310.反应3A → P ，已知，则反应级数n=___A____。
A. 0B. 1C. 2D. 311.反应，已知，则反应级数n=___C____。
A. 0B. 1C. 2D. 3 12.反应，已知，则反应级数n=___C____。
A. 0B. 1C. 2D. 313.反应，已知，则反应级数n=___C____。
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。
化学反应工程试题
E(t)/min E(t)△t
1
0 0 0.09836 0.1639 0.1967 0.1967 0.1475 0.09836 0.06557 0.03279 0
0 0 0.09836 0.1639 0.1967 0.1967 0.1475 0.09836 0.06557 0.03279 0 0.99988
tE(t)△ t/min
0 0 0.1967 0.4917 0.7968 0.9835 0.8850 0.6885 0.5246 0.2951 0 4.852
t 4.852 / 0.99988 4.853min
2 t
26.92
4.8532
3.372min
2
2 t
/
2
t
3.372 /
4.8532
t
tE (t )t E(t)t
（A）Biblioteka 2 tt 2E(t )t t 2
(B)
为了计算 t 和2 ，将不同时间下的几个函数值列与下表中：
将上述数据代入（A）和（B）式得平均停留时间和方差：
T/min
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ∑
C(t)/g/l
0 0 3 5 6 6 4.5 3 2 1 0
kVC 0.09s1; Deff 7.04 104 cm2 / s
Vp p Sgks Vp kVC
Sp
Deff
S p Deff
(2.5 103 )2 (5 103 )
0.09
2 (2.5 103 )2 2 (2.5 103 ) (5 103 ) 7.04 108
0.942
1
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。
料中示踪剂浓度如下：
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。
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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 0 612 26 38 60p/kPa66.7 62.358.953.5 50.4 46.7 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00000()/2()/2A AA A A A A t t t C C C C C C C ==-+原 料产 物总浓度00()/2A A A C pC C p=+0021A A p C C p ⎛⎫=- ⎪⎝⎭002A AA C dC dp r dt p dt-=-=-⋅00/A C p RT=2A A dC dp r dt RT dt -=-=-⋅22.90exp 43.6430.45t p ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭22.90exp 30.4530.45dp t dt ⎛⎫=-- ⎪⎝⎭26min ,0.32/min dpt kPa dt==-4322(0.32)8.314(350273.15)1.2410/(min)A dp r RT dt kmol m --=-⋅=-⨯-⨯+=⨯⋅536.210/(min)2A R r r kmol m --===⨯⋅3493492CH COOH C H OH CH COOC H H O +⇔+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。
时间 /h 醋酸转化量 /（kmol/m3） 时间 /h醋酸转化量 /（kmol/m3） 时间 /h醋酸转化量 /（kmol/m3） 0 03 0．03662 6 0．06086 1 0．016364 0．04525 7 0．06833 20．02732 50．0540580．07698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， (b 当n=1时， (c)当n=2时， (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t / h CA CA0-CA0 0.2332 0 00 1 0.2168 0.01636 0.0727 0.3244 2 0.2059 0.02732 0.1246 05686 3 0.1966 0.03662 0.1708 0.7983 4 0.1879 0.04525 0.2157 1.0337 5 0.1792 0.05405 0.2637 1.2922 6 0.1723 0.06086 0.3024 1.5157 7 0.1649 0.06833 0.03467 1.7761 8 0.15920.073980.038161.9932零级反应和一级反应的 f (CA) – t 的关系图如 对t 作图得一直线，则说明假设正确，由此可知反 应级数 n ＝２。
A A AB A dC r kC C k C dtαβα'-=-==0A AC C k t '-=0ln A A C k tC ⎛⎫'= ⎪⎝⎭11A A k t C C '-=0lnA AC C 011A A C C -011A A C C -但丁醇浓度是否存在影响，还需做进一步实验证明。
对 t 作图为一直线，则说明 n =2 是正确的，故该反应对醋酸为二级反应，从直线的斜率可以求得在此温度下包含丁醇浓度的 k ’ 值。
而丁醇的反应级数 m 可以用保持醋酸浓度不变的方法求得，二者结合可以求得反应在此温度下的速率常数 k 。
例题 1.3 气相反应 为一级反应 A → 3P 速度常数 k = 0.5 min-1，反应在恒容间歇式反应器中进行，求1 min 后体系的总压，进料状况如下： (a) 纯 A ，0.1 Mpa ； (b) 纯 A ，1 Mpa ； (c) 10 % 的 A 和 90 % 的 I （惰性气体）混合物，1 MPa 解: A → 3 P + I整理得: 上式求导: (1) 理想气体方程 所以得：即： (2) 比较(1)、(2)，得 ：即： (3) 当t = 0， p = p0 积分（3）， 得： (4)例1.4其反应动力学方程为若已二酸初始浓度为 0.02 k mol/L ，求乙二酸转化率为50％、60%、70%、 80%、90% 时的反应时间。
将：将反应速率方程积分，得：将有关数据代入上式，得：0000003()32A P A P A A I Z P A I A A It p p t t p p p p p p p p p p p p ====-=++=-+032A I ZA p p p p +-=12A Z dp dp dt dt-=-⋅1AA A dn r kC V dt-=-⋅=A AA n p C V RT ==1A AA dp p r k RT dt RT -=-⋅=⋅AAA dp r kp dt-=-=2Z A dp kp dt=0(3)ZA I Z dp k p p p dt =+-0003ln 3A I A I Zp p p kt p p p +-=+-0000000.2()0.1,0,ln 0.510.30.1792()1,0,ln 0.5131.79()0.1,1,0.90.30.91ln 0.51,0.0790.30.9A I ZZ A IZZ A I Z Z a p p p p p MPab p p p p p MPac p p p p MPa p ====⨯-=====⨯-====+-=⨯=+-20.2/min A A r C kmol L -=⋅011AA Ax t kC x =⋅-XA / % 50 60 70 80 90 反应时间 t / min250 375 583.3 1000 3250 出口转化率越高，则反应时间越长，或体积越大。
例:下述都是基元反应，试写出A 、B 、C 、D 、E 的生成速率与各组分之间的关系式。
解得；例 在银催化剂上进行乙烯氧化反应以生产环氧乙烷，进入催化反应器的气体中各组分的摩尔分数分别为C2H4 15%， O2 7%， CO2 10%，Ar 12%，其余为N2，反应器出口气体中含C2H ４和O2的摩尔分数分别为13.1% ，4.8 % 。
试计算乙烯的转化率、环氧乙烷收率和反应选择性。
C2H4 + 1/2O2 → H2C — C H2 OC2H4 + 3O2 → 2CO2 + 2H2O解：以l00 mol 进料为计算基准，设x 和y 分别表示环氧乙烷和二氧化碳的生成量，根据题 反应器进口 反应器出口 C2H ４ 15 15 − x − y/2 O2 7 7 − x/2 − 3y/2 C2H ４O 0 x CO2 10 10 + y H2O 0 y Ar 12 12 N256562111112222233333211111C A B A BC A B CA B D A C r r r r k C C r r r r k C r r r r k C C =-=-=====-==-=-=-=4444425555566666111211211A B D D B D E B D B D E E r r r r k C r r r r k C C r r r r k C ===-==-=-=====-=12342123412562212562222A A A A A A B C A C DB B B B B A BC BDE r r r r r k C C k C k C C k C r r r r r k C C k C k C C k C =-+-+=-+-+=-+-+=-+-+12342123434562345625656C C C C C A B C A C DD D D D D A C D B D EE E E B D E r r r r r k C C k C k C C k C r r r r r k C C k C k C C k C r r r k C C k C =--+=--+=--+=--+=-=-由于反应器出口气体中乙烯和氧的摩尔分数已知，所以可列出下面两个方程：和解之得: x = 1.504 mo1，y = 0. 989 mo1 乙烯转化率: 乙烯的转化量 = 1.504+0.989/2 = 1. 999 mo1x 乙烯 = 1.999/15 = 13.33％ 列CA0=1mol/L ， S 为目的产物，xA=80% ，求组分 A 生成 S 的收率和选择性。
解：积分上式得：又A 的转化率为： xA=80%CA= CA0(1–xA) = 1(1–0.8) = 0.2 mol/L 积分得：收率为：例 气相反应 A → 2P + S ，在等温等压情况下进行反应，原料中含75%的A ，25%的惰性气体(mol 比)，经８分钟后，体积增加一倍，求此时的转化率及该温度下的速率常数。
解：(1)求转化率A → 2P + S I2xA = 0 0.75 0 0 0.25 xA = 1 0 2×0.75 0.75 0.258min 时：得: xA = 0.667 (2)求速率常数15/20.131100/2x y x --=-7/23/20.048100/2x y x --=-2/S R A R r C mol s L ⎪→=⋅⎩22()1121(1)S S P A A A A A r dC a s p r dC C C C =⋅=--==+++21(1)S AA dC dC C =-+0021(1)A A C S S S A C A C C C dC C -==-+⎰020011(1)A A C S S A C A A A A A C S dC C C C C C ==---+⎰02011(1)11141.7%10.210.211AA CS A A A C S C C C ⎡⎤=⎢⎥-+⎣⎦⎡⎤=-=⎢⎥-++⎣⎦41.7%80%33%S S A Y S x =⨯=⨯=211)12(A =-+=δ5.125.075.0)25.075.0()25.075.075.02(0t,0t,1t,AAAA =++-++⨯=-====x x x n n n ε)5.11()1(2A 0A A 00x V x V V V +=+==εA 11ln x kt -=667.011ln 8111ln 1A -=-=x t k所以得: k = 0.137 1/min 例：设 A 为 C4H8，B 为 C4H6，C 为 H2 解(1) 吸附控制2) 表面反应控制(3) 脱附控制第二章 例题2-1 己二酸和己二醇在间隙釜中以等摩尔比生产醇酸树脂，在 70℃ 时，以 H2SO4 作催化剂进行缩聚反应，实验测得反应的动力学方程式为：(–rA) = kCA2 kmol/(L ·min)，k =1.97 L/(kmol · min) CA0 = 0.004kmol/L ，当己二酸转化率分别为 xA= 0.5、0.6、0.8、0.9 时所需的反应时间为多少？若每天处理 2400 kg 己二酸，转化率为 80%，每批操作的非生产时间为1hr ，求反应器体积？设反应器的装料系数为 0.75。