化学反应工程计算题
《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=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/m 3·h ，速率常数k 的因次为 m 3/kmol ·h 。
6.反应速率-r A =kC A 的单位为kmol/kg ·h ，速率常数k 的因次为 m 3/kg ·h 。
7.反应速率2/1A A kC r =-的单位为mol/L ·s ，速率常数k 的因次为 (mol)1/2·L -1/2·s 。
8.反应速率常数k 与温度T 的关系为2.1010000lg +-=T k ，其活化能为 83.14kJ/mol 。
9. 某反应在500K 时的反应速率常数k 是400K 时的103倍，则600K 时的反应速率常数k时是400K 时的 105 倍。
10. 某反应在450℃时的反应速率是400℃时的10倍，则该反应的活化能为（设浓度不变）186.3kJ/mol 。
11. 非等分子反应2SO 2+O 2==2SO 3的膨胀因子2SO δ等于 -0.5 。
12. 非等分子反应N 2+3H 2==2NH 3的膨胀因子2H δ等于 –2/3 。
13. 反应N 2+3H 2==2NH 3中（2N r -）= 1/3 （2H r -）= 1/2 3NH r14. 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C A0，转化率为x A ，当反应器体积增大到n 倍时，反应物A 的出口浓度为 C A0(1-x A )n ，转化率为 1-(1-x A )n 。
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C A0，转化率为x A ，当反应器体积增大到n 倍时，反应物A 的出口浓度为A A x n x )1(11-+-，转化率为AA x n nx )1(1-+。
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。
化学反应工程习题库(计算题举例及详细解答))
a
Kp
p H 2 pO 2
0.5
p H 2O
令k1 k1 K p b0,O2 K p
a
, k2 k2
b
0.5
0,O2
K p ;由实验测得 a 0.5, 最后可得
0.5
a
p H 2O r k1 pCO p H2
pH2 k 2 pCO p H 2O
x Af ,c x Af , f c A0 e 2k e2 0.135kmol/ m3 , x A,e x A, f 0.865
（g）平推流反应器与全混流反应器并联,
c Af , g
c A0 1 1 1 (c A0 e 2 k ) e 2 0.234 , x A, g 0.776 2 1 2k 2 3
60 0.62m 3 960 368 0.496 m 3 740
该反应为液相反应，反应过程中体积比不变，且每次投料体积为:
3 V 0.0625 0.496 0.559m
计算结果表明，转化率从0.9提高到0.99，反应时间从 4.81h延长到52.9h，说明大量反应时间花在高转化率。
9.纯苯氯化为串联反应，生成物为一氯苯，副产物为二氯苯反应方程式为
1 bN 2 p N 2 bNH 3 p NH 3
3
0.5 1.5 1 bN 2 PN 2 bNH 3 k p PN PH 2 2
2．Temknh等提出铁催化剂上氨合成反应为下列步骤所组成 3 式中X代表活性位。若过程 NX H 2 NH 3 X N 2 2 X 2 NX
化学反应工程考试试题及答案
化学反应工程考试试题及答案一. 选择题1. 在进行化学反应工程设计时，以下哪个因素不属于考虑的主要因素？a) 反应速率b) 反应动力学c) 原料成本d) 温度控制答案：c) 原料成本2. 化学反应工程中，以下哪种反应类型属于放热反应？a) 氧化反应b) 加氢反应c) 氢化反应d) 生成酸反应答案：a) 氧化反应3. 执行化学反应时，下列哪个条件对于控制选择性反应非常重要？a) 压力b) 流速c) 反应物比例d) 温度答案：c) 反应物比例4. 下列哪种反应类型在进行反应工程设计时需要考虑催化剂的使用？a) 酯化反应b) 氧化反应c) 反应物分解反应d) 酸碱中和反应答案：a) 酯化反应5. 在进行化学反应工程设计时，下列哪种参数是必须考虑的？a) 反应器材料b) 搅拌速率c) 产品收率d) 反应器体积答案：d) 反应器体积二. 简答题1. 请简述酸碱中和反应的基本原理及过程。
答案：酸碱中和反应是指酸和碱在一定的条件下，以化学反应形式相互中和，生成盐和水。
这种反应的基本原理是酸和碱互相转化为盐和水的化学反应。
酸和碱分别具有H+离子和OH-离子，当它们混合时，H+离子和OH-离子结合生成水分子，并生成相应的盐。
2. 请简要描述化学反应速率的定义及影响因素。
答案：化学反应速率是指单位时间内反应物消失或生成物产生的量。
影响化学反应速率的因素有：- 反应物浓度：反应物浓度越大，反应速率越快。
- 温度：温度升高会加快反应速率，因为高温会增加反应物分子的热运动速度。
- 催化剂：催化剂能够降低化学反应的活化能，从而加速反应速率。
- 反应物粒径：反应物粒径越小，表面积越大，反应速率越快。
- 反应物浓度：反应物浓度越大，反应速率越快。
三. 计算题1. 某化学反应的反应方程式为A + 2B -> C + D，已知初始时A和B的摩尔浓度分别为2mol/L和3mol/L，经过一定时间后，测得C的摩尔浓度为4mol/L。
化学反应工程习题及答案二
1. 化学反应过程按操作方法分为_______、______、_______操作。
（分批式操作、连续式操作、半间歇式）2. 反应器的型式主要为（釜）式、（管）式、（塔）式、（固定）床和（流化）床。
3. 理想流动模型是指（平推流）模型和（全混流）模型。
5.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。
6. 对于平行反应，提高反应物浓度，有利于（级数高）的反应，降低反应物浓度有利于（级数低）的反应。
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。
7. 平行反应AP(主)S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与_______无关，仅是_______的函数。
（浓度、温度）主-副大于0，是吸热反应！8. 如果平行反应)()(副主S A P A →→均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，提高选择性P S 应_____。
(提高温度)9.理想反应器是指_______、_______。
[理想混合（完全混合）反应器、平推流（活塞流或挤出流）反应器]8.全混流反应器的返混_______。
（最大） 平推流反应器的返混为_______。
（零）9.对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时为_______反应器，而当β→∞时则相当于_______反应器。
10.反应器物料的停留时间的分布曲线是通过物理示踪法来测定的，根据示踪剂的输入方式不同分为_______、_______、_______。
（脉冲法、阶跃法、周期示踪法）11.平推流管式反应器t t =时，E （t ）=_______。
（∞）12.平推流管式反应器t t ≠时，E （t ）=_______。
（0）13.平推流管式反应器t t ≥时，F （t ）=_______。
（1）14.平推流管式反应器t ＜t 时，F （t ）=_______。
（0）15.平推流管式反应器其E （θ）曲线的方差=2θσ_______。
国开化学反应工程复习题
1、气相反应CO + 3H 2CH 4 + H 2O 进料时无惰性气体，CO 与2H 以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子CO δ=__A_。
A. -2B. -1C. 1D. 22、一级连串反应A S P 在间歇式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C ___A____。
A. 122)(210K K K A K K C - B. 22/1120]1)/[(+K K C A C. 122)(120K KK A K K C - D. 22/1210]1)/[(+K K C A3、串联反应A → P （目的）→R + S ，目的产物P 与副产物S 的选择性P S =__C_。
A. A A P P n n n n --00 B. 00A P P n n n - C. 00S S P P n n n n -- D. 00R R P P n n n n --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. ＜0B. =0C. ≥0D. ＞05、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____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、 有一实验室反应器,催化剂装填高度50cm,操作线速度2.5cm/s 。
若工业反 应器催化剂高度为2m,空速与实验室反应器相同,则工业反应器流体线速度为____D___。
A. 2.5cm/sB. 5cm/sC. 7.5cm/sD. 10cm/s 7、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8、一级不可逆液相反应A 2R ，30/30.2m kmol C A =， 出口转化率7.0=A x ，每批操作时间h t t 06.20=+，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天，R M =60，则反应器的体积V 为_C_3m 。
《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5分，共25分）1. 以下哪个选项不属于化学反应工程的研究范畴？A. 化学反应速率B. 反应器设计C. 催化剂制备D. 产品分离和提纯答案：D2. 以下哪种反应器类型不属于理想反应器？A. 平推流反应器B. 全混流反应器C. 非理想反应器D. 等温反应器答案：C3. 以下哪个因素对化学反应速率影响最小？A. 反应物浓度B. 温度C. 催化剂D. 反应时间答案：D4. 在全混流反应器中，以下哪个参数表示反应器的时空产率？A. 空时B. 时空产率C. 反应时间D. 反应速率答案：B5. 以下哪个选项描述的是化学反应工程的主要任务？A. 研究化学反应机理B. 设计和优化反应器C. 分析和解决生产过程中的问题D. 所有以上选项答案：D二、填空题（每题5分，共25分）6. 化学反应工程的主要研究内容包括____、____、____。
答案：化学反应动力学、反应器设计、反应器操作7. 在间歇操作反应器中，反应物的浓度随时间变化的关系为____。
答案：指数衰减8. 反应器的设计和操作过程中，需要考虑的主要因素有____、____、____。
答案：反应速率、反应温度、反应压力9. 以下反应器类型中，属于连续操作反应器的是____、____。
答案：平推流反应器、全混流反应器10. 在反应器操作过程中，以下哪个参数表示反应物的转化率？答案：转化率三、计算题（每题25分，共50分）11. 某一级反应在间歇操作反应器中进行，已知反应速率常数为k=0.1 min^-1，反应物初始浓度为C0=1 mol/L。
求反应进行1 min后，反应物的浓度。
解：根据一级反应的动力学方程，反应物浓度随时间的变化关系为：ln(C/C0) = -kt代入已知数据：ln(C/1) = -0.1 1C = 1 e^(-0.1)C ≈ 0.9048 mol/L答案：反应进行1 min后，反应物的浓度为0.9048 mol/L。
化学反应工程试卷及答案
第 1 页共 5 页.化学反应工程试卷及答案一、填空题（共25分,每空1分）1．化学反应工程学不仅研究化学反应速率与反应条件之间的关系，即 ，而且着重研究传递过程对 的影响，研究不同类型反应器的特点及其与化学反应结果之间的关系。
2．反应器按型式来分类可以分为管式反应器、 和 。
3．对于反应D C B A 432+=+，反应物A 的消耗速率表达式为 ；反应产物C 的生成速率表达式为： 。
4．反应器设计计算所涉及的基础方程式就是动力学方程式、 和 。
5．间歇釜反应器中进行如下反应：P A → (1) 11n AA C k r = 1E S A → (2) 22nA A C k r = 2E在Ao C 和反应时间保持不变下，降低反应温度，釜液中S p C C /增大，表明活化能1E 与2E 的相对大小为 ；在温度和反应时间保持不变下，增高反应浓度，釜液中S p C C /增大，表明反应级数1n 、2n 的相对大小为 。
6．单位时间内由颗粒外表面传递至气相主体的热量可由牛顿冷却定律表达，其表数学表达式为 。
7．全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为 、 。
8．对催化剂性能影响最大的物理性质主要是 、 和孔体积分布。
9．复合反应包括三个基本反应类型，即并列反应、平行反应和_____________。
10．在停留时间相同的物料之间的均匀化过程，称之为 。
而停留时间不同的物料之间的均匀化过程，称之为 。
11．对于反应级数0<n 的反应，为了降低反应器容积，应选用 反应 器为宜；对于反应级数0>n 的反应，为了降低反应器容积，应选用 反应器为宜。
12．固定床催化反应器主要缺点是 ， 。
13．有效因子物理意义=η 。
第 2 页共 5 页14. 多段绝热式反应器是筒体内放置几次搁板，搁板上放置 ，层与层之间设置气体的 装置。
二、选择题（共20分,每小题2分）1．对于可逆放热反应，为提高反应速率应( )。
化学反应工程试题库和答案(精心整理)
化学反应工程考试题库（分三个部分）（一）（综合章节）复习题一、填空题：1.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指质量传递、热量传递和动量传递，“一反”是指反应动力学。
2.各种操作因素对于复杂反应的影响虽然各不相同，但通常温度升高有利于活化能高的反应的选择性，反应物浓度升高有利于反应级数大的反应的选择性。
3.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脉冲示踪法和阶跃示踪法。
4.在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速度方程式的两种最主要的方法为积分法和微分法。
5.多级混合模型的唯一模型参数为串联的全混区的个数N ，轴向扩散模型的唯一模型参数为Pe（或Ez / uL）。
6.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是活性、选择性和稳定性。
7.平推流反应器的E函数表达式为,()0,t tE tt t⎧∞=⎪=⎨≠⎪⎩，其无因次方差2θσ=0 ，而全混流反应器的无因次方差2θσ＝ 1 。
8.某反应速率常数的单位为m3 / (mol⋅ hr )，该反应为 2 级反应。
9.对于反应22A B R+→，各物质反应速率之间的关系为 (-r A)：(-r B)：r R＝ 1：2：2 。
10.平推流反应器和全混流反应器中平推流更适合于目的产物是中间产物的串联反应。
11.某反应的计量方程为A R S→+，则其反应速率表达式不能确定。
12.物质A按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解，在67℃时转化50％需要30 min, 而在80 ℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 3.46×105 (J / mol ) 。
13.反应级数不可能（可能/不可能）大于3。
14. 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 反应器的大小 ；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是 目的产物的收率 ； 15. 完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度 均一 ，并且 等于（大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。
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化学工程基础（武汉大学第二版）1、在间歇反应器中进行等温一级反应A →R+S,已知反应进行30S 时反应物A 的转化率为90%，求转化率达到99%时还需要多少时间？计算结果说明了什么？2、在间歇反应器中进行等温液相反应A+B→R 已知（-r A ）=kC A C B molL -1min -1,k=0.3Lmol-1min-1, C A0=C B0=0.2molL -1,试计算反应物A 的转化率分别达到90%和99%时所需要的时间，并做比较。
3、在间歇反应器中用乙酸和丁醇生产乙酸丁酯，其反应式为：3493492CH COOH+C H OH CH COOC H +H O A B C D →反应在100℃等温进行，进料物质的量比为A:B=1:4.97，并以少量硫酸为催化剂。
由于丁醇过量，其动力学方程为（-r A ）=kC 2A ，式中k 为1.74×10-2m 3kmol -1min -1。
已知反应物密度ρ为750kg/m 3（反应前后基本不变），若每天生产乙酸丁酯2450kg （不考虑分离过程损失），每批物料的非生产时间取0.5h ，求乙酸转化率为55%时所需间歇反应器的体积（装料系数φ=0.75）。
()3433492A0CH COOH+C H OH CH COOC H +H O F 0.0326/min.kmol →=⨯⨯解：2450由化学反应方程可知：=24601161-05533A0011.753/60174 4.97750F 0.03260.0186/min1.753AO AO C kmol m v m C ==⨯+⨯∴===()()()222020()10.5540.07min 1 1.7410 1.75310.55A A A A A A rA kC kC x x t kC x --==-⇒===-⨯⨯- ()()3030.018640.0730 1.301.301.730.75R RRT V v t t m V V m ϕ'∴=+=+====答：略。
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_ 。
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
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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
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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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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。
解：S P A r r +=ℜ，对第一个釜进行A 和P 的物料衡算121110101101)(A A A A S P A A A A A C k C k C C r r C C C C +-=+-=-ℜ-=τ1111111)(A p P p P P C k C r C C ==-ℜ=τ其中l mol C l mol C l mol C h P A A /5.1,/3,/5,4.01101====τ 解得121112545--==h k h k 对第二个釜进行A 和P 的物料衡算Af Af Af A A Af A C k C k C C C C 211212)(+-=-ℜ-=τAfPf P P Pf P C k C C C C 11212)(-=-ℜ-=τ解得===Sf Pf Af C C hmol C /42.04. 活塞流反应器于973 K 等温下进行丁烯脱氢反应生产丁二烯)()()(26484C B A H H C H C +→+→ 反应速率方程)/(3h m kmol kp r AA ⋅=，原料气为丁烯与水蒸气的混合气，丁烯的摩尔比为10%。
操作压力为105 Pa ，973 K 时，)/(10079.134Pa m h kmol k ⋅⋅⨯=-。
要求丁烯的转化率达35%，空时应为多少？解： 该气相反应为恒压操作，所以属于变容反应过程，由理想气体状态方程RT C p A A =，膨胀因子11111=-++-==∑AiA ννδ AA A AA A A X y X C C C δ0001+-=由活塞流反应器的设计方程A A A AA A A A A A X A A A A dX X kRTC X y C kp dX C X dX C Af⎰⎰⎰-+==-ℜ=35.0000035.00000)1(1)]([δτ 解得s 933.1=τ5在实验室中用一全混流反应器等温进行液相反应B A →，当空时为4 min 时，A 的转化率为80%，将反应器放大进行中试并用阶跃法测定该反应器的停留时间分布，得到离开反应器的示踪剂浓度与时间的关系如下；⎪⎩⎪⎨⎧≥≤≤-≤=min 38min 3min 11min 10)(2t t t t t C试求：①该反应器的停留时间分布函数)(t F 及分布密度函数)(t E 。
②数学期望t 及方差2t σ。
③若用多釜串联模型来模拟该反应器，则模型参数是多少？ 出口转化率为多少？（附：积分公式⎰++=+C a x dx x a a11） 解：)1()(0000Af A Af A Af A Af A X kC X C X X C -=ℜ-=τ，代入8.0min,40==Af X τ，解得=k① 停留时间分布函数 ⎪⎩⎪⎨⎧≥≤≤-≤=∞=min 31min 3min 18/)1(min 10)()()(2t t t t C t C t F ③分停留时间分布密度函数 ⎪⎩⎪⎨⎧≥≤≤≤==min 31min 3min 14/min 10)()(t t t t dt t dF t E ③分 ② 数学期望 min 6134)(31231===⎰⎰dt t dt t tE t ③分 方差 223122min 37.0)(=-=⎰t dt t E t tσ③分③ 无因次方差 03.0222==tt σσθ ③分 多釜串联反应釜个数 3412==θσN ③分对于全混流反应器)(0Af A Af A X X C ℜ-=τ，对一级不可逆反应所以最终转化率NAN k X )1(11τ+-=，其中Nt=τ6假定气固相催化反应D B A ⇔+由以下基元步骤组成：σσA A ⇔+ σσ+⇔+D B A① 若A 的吸附为速率控制步骤，推导反应速率方程② 若该反应在等温活塞流反应器中进行，操作压力为0.1 MPa ，反应物A 、B 的加料比符合化学计量关系，催化剂床层压降可以忽略，求当A 的转化率为0.8时，各组分的分压。
解：①已知A 的吸附为速率控制步骤，由此写出反应速率A dA V A aA A k p k r θθ-=第二步反应达到化学平衡，则有0=-=V D s A B s s p k p k r θθ此外，1=+A V θθ，联立两式求解可得：BDs s V p pk k +=11θ 和 B D s s BD s s A p p k k p p k k+=1θ 将上两式带入由速率控制步骤写出的反应速率表达式，便得Bs DB D A aA A p K p Kp p p k r +⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=1 式中s s s K k k 1=，s A K K K =，dAaA A k k K = ② AA A AA A ii i X y X p p p δνν0001+-=，由题知1-=A δMPa p MPaX X p p D A AB A 00667.001667.05.0105.005.0==--==7、实验测得体积为1.0 m3反应器的停留时间分布的统计特征值，其中方差225.0s t =σ，平均停留时间s t 0.1=。
① 若采用多釜串联模型描述该反应器，试求模型参数 ② 若采用轴向扩散模型描述该反应器，试求模型参数 ③ 在这个反应器中，进行A 的液相分解反应)/(0.2)/(5.05.033s m mol C r DA s m mol C rB A AD A B ⋅=→⋅=→反应条件下，纯A 进料，进料的体积流量为1.0 m 3/s ，试求A 的转化率和B 的收率。
解：① 5.0222==t t σσθ，所以串联釜数212==θσN② 轴向扩散模型)1(2222e P ee e P P ---=θσ，试差得257.2=e P ③由化学反应式知A 的消耗速率，A D B A C r r 0.32=+=ℜ- 用多釜串联模型计算时，可以列出s Q p 5.020.1021====τττ 对一级不可逆反应，有如下的多釜串联模型方程⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫⎝⎛-==1113111115.05.01Af NAf p X X k τ，解得84.0=Af X 因为02A BB C C Y =，对A 和B 分别列在全混流反应器中的设计方程 第一个CSTR)1(5.05.0)1(0.3)(10101110101101A A B A B B A A A A A A A A X C Y C r C X C X C X X C -==-=ℜ-=τ 解得1131A B X Y =第二个CSTR)1(5.0)(5.0)1(0.3)()()(201202122012021202A A B B A B B B A A A A A A A A A A X C Y Y C r C C X C X X C X X X C --=-=--=ℜ--=τ，解得2231A B X Y =故当A 的转化率为0.84时，B 的收率为0.288、在连续管式反应器中等温进行连串反应D B A k k −→−−→−21，进料的体积流量为5.0 m 3/h ，A 的浓度为1.0 mol/m 3，反应体积为2.0m 3，连串反应中的各步均为一级不可逆反应，反应速率常数分别为.2)0.1000exp(0.1002111=-=-k k h T k反应器内反应物呈活塞流流动，反应温度300 K ，试计算 ① 反应器出口A 的转化率② 在其它条件不变的情况下，仅改变反应器的体积，问A 的转化率为何值时，B 的收率最大，最大值是多少？解：300 K 时，反应速率常数157.3)300/1000ex p(100-=-=h k ①由活塞流的设计方程⎰⎰-===Af Af X X A A A AA X dX r dX C 000)1(57.30.50.2τ积分得到43.111ln =⎪⎪⎭⎫⎝⎛-Af X，所以76.0=Af X ②对A 和B 分别列出设计方程B A BA AC k C k d dC C k d dC 211-=-=ττ，两式相除后得到 15.0112-=-=A B A B A B C CC C k k dC dC ，上式为一阶线性非齐次的常微分方程，由通解 )2(5.05.0C C C C AA B +-=，0A A C C =时，0=B C 。