化学反应工程习题答案
(完整版)化学反应工程课后习题答案.
积分之
2.10在催化剂上进行三甲基苯的氢解反应：
反应器进口原料气组成为66.67%H2,33.33%三甲基苯。在0.1Mpa及523K下等温反应，当反应器出口三甲基苯的转化率为80%时，其混合气体的氢含量为20%，试求：
（1）（1）此时反应器出口的气体组成。
（2）（2）若这两个反应的动力学方程分别为：
组分
摩尔分率yi0
摩尔数ni0(mol)
CH3OH
2/（2+4+1.3）=0.2740
27.40
空气
4/（2+4+1.3）=0.5479
54.79
水
1.3/（2+4+1.3）=0.1781
17.81
总计
1.000
100.0
设甲醇的转化率为XA，甲醛的收率为YP，根据（1.3）和（1.5）式可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数nA、nP和nc分别为：
组分
摩尔质量
摩尔分率yi
CO
28
15.49
H2
2
69.78
CO2
44
0.82
CH4
16
3.62
N2
28
10.29
总计
100
其中冷凝分离后气体平均分子量为
M’m=∑yiMi=9.554
又设放空气体流量为Akmol/h，粗甲醇的流量为Bkg/h。对整个系统的N2作衡算得：
5.38B/28×1000+0.1029A=2.92 (A)
20
30
40
50
60
70
试求当进口原料气体流量为50ml/min时CO的转化速率。
解：是一个流动反应器，其反应速率式可用（2.7）式来表示
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。
(完整版)《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 +-=Tk ，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 Ax n x )1(11-+-，转化率为AA x n nx )1(1-+。
化学反应工程习题解答第五版
化学反应工程习题解答-第五版化学反应工程习题解答-第五版1.问题：对于以下反应方程式，请计算反应的平衡常数Kc值： 2A + 3B ⇌ C解答：反应的平衡常数Kc可以通过计算反应物和生成物的浓度之比得到。
根据方程式，反应物A和B的摩尔比为2：3，生成物C的摩尔比为1。
设反应物A和B的初始浓度分别为[A]0和[B]0，生成物C的初始浓度为[C]0。
在平衡状态下，反应物和生成物的浓度变化量为x，可以得到以下方程式： [A]0 - x = 2x [B]0 - 3x = 3x [C]0 + x = x解方程得到x = [A]0/5 = [B]0/10 = [C]0/11根据Kc定义，Kc = ([C]/[A]^2[B]^3) = (x/[A]0)^2 * (x/[B]0)^3 = ([A]0/5)^2 * ([A]0/10)^3 = [A]0^5/5000因此，反应的平衡常数Kc为[A]0^5/5000。
2.问题：对于以下反应方程式，请计算反应的平衡常数Kp值： 2A + B ⇌ 3C解答：反应的平衡常数Kp可以通过计算反应物和生成物的压力之比得到。
假设反应物A和B的初始压力分别为PA0和PB0，生成物C的初始压力为PC0。
在平衡状态下，反应物和生成物的压力变化量为x，可以得到以下方程式： PA0 - x = 2x PB0 - x = x PC0 + 3x = x解方程得到x = PA0/5 = PB0/3 = PC0/4根据Kp定义，Kp = (PC/PA^2PB) = (x/PA0)^3 * (x/PB0) = (PA0/5)^3 * (PA0/3) = PA0^4/375因此，反应的平衡常数Kp为PA0^4/375。
3.问题：在一定温度下，对于以下反应方程式，请计算反应的平衡常数Kc值： A + B ⇌ C + D已知在反应物和生成物的浓度分别为[A]0、[B]0、[C]0和[D]0的情况下，反应达到平衡时，反应物和生成物的浓度分别为[A]、[B]、[C]和[D]。
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。
专科《化学反应工程》_试卷_答案
专科《化学反应工程》一、（共75题，共150分）1。
全混流反应器中有( ）个稳定的定常态操作点。
(2分）A。
1 B.２ C。
3 D。
4。
标准答案：B２. 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CP,ｍax=( )。
(2分）A。
B。
C。
D。
.标准答案:B３。
轴向分散模型的物料衡算方程在（）式边界条件下有解析解。
（２分)A.闭—闭 B。
开—闭Ｃ。
闭—开 D.开-开．标准答案：D4。
反应级数ｎ＝( ）时微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。
（2分）Ａ。
0 B．０。
5 C.１Ｄ。
2。
标准答案：C5. 催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为，当进料中的杂质吸附极牢以及对产物无内扩散阻力时,d为（）。
（2分)A。
B。
=1C。
→3D。
标准答案：Ａ6。
等温液相反应为目的产物，有下列四种方案可供选择，从提高P的收率着眼适宜选用( ).（2分）A．间歇釜式反应器，A和Ｂ一次性加入Ｂ。
全混流反应器C。
半间歇釜式反应器，A一次性加入，B连续滴加Ｄ.半间歇釜式反应器,B一次性加入，A连续滴加。
标准答案：D7.乙苯在催化剂上脱氢生成苯乙烯,经一段时间反应后，苯乙烯生成量不再增加,乙苯仍大量存在,表明这是一个（ )反应。
（2分）A。
慢速Ｂ．可逆C。
自催化Ｄ.不可逆。
标准答案:B8。
催化剂颗粒扩散的无因次扩散模数值的大小反映了表面反应速率与( ）之比。
（2分) A。
扩散速率 B。
外扩散速率C.内扩散速率Ｄ．实际反应速率。
标准答案：C9．不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是( ). (2分）A．粒子与流体间有温度差 B。
粒子与流体间无温度差C。
床层径向有温度梯度 D。
床层轴向有温度梯度。
标准答案:A10。
气固催化反应的内扩散模数,其中L为特征长度，若颗粒为球形则L=（ )。
（2分) A．厚度/2Ｂ。
ＲC。
R／2 D．R／３.标准答案：Ｄ１1。
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( ）．（2分)A。
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_ 。
化学反应工程第二版课后答案
第一章习题1化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系?答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。
2 何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么?何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么?答：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基元反应。
基元反应符合质量作用定律。
基元反应的活化能指1摩尔活化分子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。
基元反应的反应级数是该反应的反应分子数。
一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。
非基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感程度。
非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度的敏感程度。
3若将反应速率写成tc rd d AA -=-，有什么条件? 答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。
4 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器?答：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投料量无关。
5 现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系。
(1)A+2B ↔C A+C ↔ D (2)A+2B ↔C B+C ↔D C+D →E(3)2A+2B ↔CA+C ↔D 解(1)D4C A 3D D 4C A 3C 22BA 1C C22B A 1B D 4C A 3C 22B A 1A 22c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-=(2)E6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22BA 1C D4C B 3C 22B A 1B C22B A 1A 22c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r +--=+-+--=+-+-=+-=(3)D4C A 3D D 4C A 3C 22B2A 1C C22B 2A 1B D 4C A 3C 22B 2A 1A 2222c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-=6 气相基元反应A+2B →2P 在30℃和常压下的反应速率常数k c =2.65×104m 6kmol -2s -1。
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》课后习题答案
5.16 9.7xA2 4.35 xA22 0
xA2 0.88
（4）两个0.25m3的PFR 串联
VR V0
CA0
dx xA1
A
0 k CA21
CA0
dx xA2
A
k C xA1
2 A2
0.25 7.14 10 3
35 min
xA1 dxA xA2 dxA 4.35
35kCA0
3517.4106 7.14103 4.35
4.35 9.7xA1 4.35 xA21 0; xA1 0.62
xA2 0.62 (1 xA2 )2
4.35
4.97 9.7xA2 4.35 xA22 0
xA2 0.80
（2）一个0.25m3的CSTR，后接一个0.25m3的PFR
(1 xAfp )
（2）CSTR k xAfc
(1 xAfc )
（1） （2）
操作条件不变，等体积反应器，则
k xAfc ln 1 ln 1 2.303
(1 xAfc ) (1 xAfp ) (1 0.9)
xAfc
2.303 3.303
0.697
习题3-4解答
3-7 已知： A P rA kCACP ; CP0 0 k 10 2 m3 /(kmol s); V0 0.002 m3 / s
CA0 2kmol / m3; 问xA 0.98时，
下列各种情况下的反应体积。
解： （1）单个PFR
根据
VR V0
CA0
xA dxA 0 rA
VR2 331 .63(s); V0
《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》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》课后习题答案
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
CA(mol/L)
0.9
0.61
0.42
0.28
0.17
0.12
0.08
0.045
0.03
试求反应时间为3.5h的A的水解速率。
解：利用反应时间与组分A的浓度变化数据，作出CA～t的关系曲线，用镜面法求得t=3.5h时该点的切线，即为水解速率。
1绪论
1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：
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%，甲醛的收率为69.2%。试计算
（1）（1）反应的选择性；
（2）（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：
（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量为100mol时，则反应器的进料组成为
所以，甲醇的全程收率为
Y总=21.25/26.82=79.24%
甲醇的单程收率为
Y单=21.25/138.4=15.36%
2反应动力学基础
2.1在一体积为4L的恒容反应器中进行A的水解反应，反应前A的含量为12.23%（重量），混合物的密度为1g/mL，反应物A的分子量为88。在等温常压下不断取样分析，测的组分A的浓度随时间变化的数据如下：
切线的斜率为
由（2.6）式可知反应物的水解速率为
2.2在一管式反应器中常压300℃等温下进行甲烷化反应：
催化剂体积为10ml，原料气中CO的含量为3%，其余为N2,H2气体，改变进口原料气流量Q0进行实验，测得出口CO的转化率为：
化学反应工程原理第二版课后练习题含答案
化学反应工程原理第二版课后练习题含答案第一章：化学反应及其动力学1.1 选择题1.在一个二级反应中，反应物消耗的速率是：A. 指数级B. 线性级C. 平方级D. 无法确定答案：A2.在实验室里，观察到以下两个过程：I、反应物浓度显著降低时，反应速率也随之降低；II、加热环境下反应速率明显提高。
从以上两个过程可以推断：A. 反应是随机过程，和反应物数量无关B. 反应是由反应物占据的活性中心引发，活性中心数量随反应物浓度升高而增多C. 反应是由温度升高引起反应物动能升高而加快反应速率D. 反应是由催化剂引发的，加热可提高催化剂效率答案：C1.2 填空题1.在单级分步反应中，反应速率方程为 r=kC_A^m C_B^n ，其中，m+n=……答案：22.在第一级反应中，半衰期的定义为反应物浓度减少到初值的……答案：一半1.3 计算题1.在气相反应 A+B=C 中，当初浓度均为 2mol/L 时，反应速率为0.1mol/L*s，求 5s 后反应物含量（假设反应一级）。
答案：k = r/C_A = r/2 = 0.1/2 = 0.05kt = 0.05 5 = 0.25C_A = C_A0 * e^{-kt} = 2 * e^{-0.25} = 1.22mol/LC_B = C_B0 * e^{-kt} = 2 * e^{-0.25} = 1.22mol/LC_C = C_C0 + (C_A0-C_A) = 2 + (2-1.22) = 2.78mol/L2.在二级反应A+B→C 中，初时只有 A，它以 0.1mol/L的浓度存在；目标是 10min 之后浓度为 0.05mol/L。
反应速率常数为 0.0002L/mol∙min，计算 B 的增长者代表反应物的摩尔量。
答案：k = r/(C_AC_B)r = kC_AC_BdC_A/dt = -r = -kC_AC_BdC_B/dt = -r = -kC_AC_BC_A(t) = C_A0/(1+C_A0C_B0kt)C_B(t) = C_B0/(1+C_A0C_B0kt)10min = 600sC_A(600s) = 0.05mol/L = 0.1mol/L/(1+0.1mol/LC_B00.0002L/mol∙min600s)0.1mol/LC_B00.0002L/mol∙min600s = 1C_B0 = 5mol/L反应物摩尔量 = C_B0t = 5mol/L*600s = 3000mol。
化学反应工程习题及解
化学反应工程1、有如下平行反应：R B A k−→−+1（主反应） R B A R C C C k r 1=S B A k −→−+2 （副反应） B A S C C k r 2=（1） 若采用间歇操作，试选择合适的加料方式； （2） 若采用连续操作，试选择用合适的反应器型式；（3） 若主、副反应的活化能分别为30和20，反应温度宜高还是宜低？ 解： R S R P C k k r r S 21==（1） 若用间歇操作，应采用向事先含R 的BR 中同时加入A 、B 物料； （2） 若用连续操作，应选用CSTR ，A 、B 同时连续加入； （3） ∵ E 1 〉E 2，∴反应温度宜高。
（∵温度升高，有利于活化能高的反应）2、在一等温操作的间歇釜式反应器中，进行某一级液相反应A →R ，13分钟后，反应物转化率为70%，若让此反应在PFR 或CSTR 单釜中进行，为达到相同转化率，所需的空时和平均停留时间分别为多少？ 解： 11111lnln 0.0926min 11310.7A k tx -===--（1） PFR ： 113min t τ-== （2） CSTR ： 0.725.20min (1)0.0926(10.7)A A x t k x ===-⨯-3、1、有下列反应：C 2H 4 的二聚反应，反应温度为200℃，反应活化能mol kJ E /9.156=，为使反应速率提高一倍，计算所需提高的温度为多少？ 解：反应速率提高一倍，即212=k k21122211ln()15690011ln 2()481.568.314473.158.4k E k R T T T K T T C=-=-⇒=∆=︒提高温度为8.4C ︒4、在一反应体积为3 m 3的连续釜式反应器中等温进行下列液相反应：h C h C A A ⋅=−→−⋅=−→−+32Q 3P kmol/m 2.0r Q 2A kmol/m 6.1r P B Ar P 及r Q 分别为产物P 及Q 的生成速率，P 为目的产物。
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1. 在化学反应工程中，速率常数是指（）。
A. 反应物浓度与反应速率的比值B. 反应物浓度与反应速率成正比C. 反应物浓度与反应速率成反比D. 反应物浓度与反应速率呈非线性关系答案：A2. 化学反应速率与下面哪个因素没有关系？（）A. 温度B. 反应物浓度C. 压力D. 催化剂答案：C3. 在一元反应A→B中，当反应物A的浓度从0.2 mol/L增加到0.4 mol/L时，反应速率将会（）。
A. 增加一倍B. 减少一半C. 增加四倍D. 减少四倍答案：A4. 化学反应中的反应速率可以通过哪种方法进行实验测定？（）A. 预测法B. 理论计算C. 观察法D. 反应动力学答案：C5. 反应活化能是指（）。
A. 反应物的热力学能B. 反应物参与反应的能力C. 反应物的化学键能D. 反应物分子达到活化状态所需的能量答案：D二、简答题1. 请解释化学反应速率的含义，并说明如何计算反应速率常数。
答：化学反应速率是指单位时间内反应物浓度变化的快慢程度。
计算反应速率常数时，可以根据实验数据利用反应速率公式进行计算。
反应速率常数k可以通过以下公式计算：k = Δ[C]/Δt其中，Δ[C]表示反应物浓度的变化量，Δt表示反应时间的变化量。
反应速率常数k的单位通常为mol/(L·s)。
2. 什么是活化能？活化能对于化学反应有什么影响？答：活化能是指反应物分子达到活化状态所需的能量。
在化学反应中，反应物分子需要克服一定的能量障碍才能转化为产物。
活化能对于化学反应有两个主要影响：首先，活化能决定了反应的速率。
活化能越高，反应速率越慢；活化能越低，反应速率越快。
其次，活化能还影响了反应的可逆性。
当活化能较高时，反应更倾向于向前进行，产物生成量会较大；当活化能较低时，反应更容易逆转为反应物，产物生成量较少。
三、综合题某化学反应的反应速率方程可以表示为：r = k[A]^2[B]其中，r表示反应速率，k表示反应速率常数，[A]和[B]分别表示反应物A和B的浓度。
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。
化学反应工程梁斌习题答案
化学反应工程(梁斌)习题答案化学反应工程是研究和优化化学反应过程的学科，涉及到反应的热力学、动力学、传质和传热等方面。
在化学工程中，反应工程是一个非常重要的环节，它直接关系到产品质量、产量和能源消耗等方面。
下面是一些化学反应工程的习题及其答案：1. 对于以下反应：A → B + C，饱和蒸汽中的A浓度为0.1 mol/L。
在一连续流动反应器中，反应速率常数k为0.02 min^-1。
求当反应器长度为10 m时，反应程度的变化。
答案：反应程度可以通过反应物的浓度变化来表示。
根据连续流动反应器的质量平衡方程，可以得到：dC/dL = -kCA其中，C为B的浓度，L为反应器长度，CA为A的浓度。
将该方程进行积分，得到：∫dC/C = -k∫dLln(C/C0) = -kL其中，C0为初始反应物A的浓度。
代入相关数值，可以得到反应程度随反应器长度的变化。
2. 某一反应的活化能为50 kJ/mol，温度升高10 K时，反应速率增加2倍。
求该反应在298 K时的速率常数。
答案：根据阿累尼乌斯方程，可以得到：k1/k2 = exp[(Ea/R) * (1/T2 - 1/T1)]其中，k1和k2分别为温度T1和T2下的速率常数，Ea为活化能，R为气体常数。
代入相关数值，可以求得该反应在298 K时的速率常数。
3. 某一反应的反应速率方程为r = kCACB。
当CA = 0.1 mol/L，CB = 0.2 mol/L时，反应速率为0.05 mol/(L·min)。
求该反应的速率常数。
答案：根据反应速率方程，可以得到：r = kCACB代入相关数值，可以求得该反应的速率常数。
化学反应工程习题答案
1.质量传递、热量传递、动量传递2.分批式操作、连续式操作、半分批式3.反应速率4.22/112]1)/[(+KKCA、211KK5.主反应、副反应6.提高温度7.平均停留时间、反应时间、空时8.反应器的有效容积、进料流体的容积流速9.)()1(ln)(2'112AARAACCEkCEkREEχχ+---10.零、最大选择1. B2. C3. A4. C5. A6. B7. B8. D9. B 10. D简答1.参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。
均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。
2.通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。
所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。
所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。
3.对于平行反应ARTEEARTERTESRRCekkCekekrrS12212010/20/10---===，所以，当1E＞2E时应尽可能提高反应温度，方可提高R的选择性，提高R的收率。
4. 空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。
反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。
停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。
由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。
5.反应物料一次性投入反应器内，在反应过程中，不再向器内投料，也不出料，待达到反应要求的转化率后，一次性出料，每批操作所需生产时间为反应时间与非生产性时间之和，非生产性时间包括加料、排料和物料加热、冷却等用于非反应的一切辅助时间。
《化学反应工程》试题及参考答案
《化学反应工程》习题答案一、单选题1、下列属于均相反应的是（ B ）A 煤炭燃烧B 氢气燃烧C 离子交换D 加氢裂解2、一级连串反应AS K 1K 2P 在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C （B ） A 122)(210K K K A K K C − B 22/1120]1)/[(+K K C A C 122)(120K K K A K K C − D 22/1210]1)/[(+K K C A3、反应器中等温进行着A →P(1)和A →R(2)两个反应，当降低A 的浓度后，发现反应生成P 的量显著降低，而R 的生成量略降低，表明( A )A 反应(1)对A 的反应级数大于反应(2)B 反应(1) 对A 的反应级数小于反应(2)C 反应(1)的活化能小于反应(2)D 反应(1)的反应速率常数大于反应(2)4、四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值 2θσ为( B )A 10B 025C 050D 05、全混流反应器的返混为（ B ）A 最小B 最大C 零D 一样大6、催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为dm i d C k dt d ψψ=−，当进料中的杂质吸附极牢以及对产物无内扩散阻力时，d 为（ A ）A ≈0B =1C →3D ≈17、对一平行—连串反应R A QP A → → → )3()2()1( ，P 为目的产物，若活化能次序为：E2<E1<E3，为了目的产物的收率最大，则最佳操作温度序列为（ B ）。
A ．先高后低B 先低后高C ．高温操作D ．低温操作8、对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时为( B )反应器A 全混流B 平推流C 全混流或平推流D 全混流串平推流 9、CH 2 = CH CH = CH 2(A) + CH 2 = CH COOCH 3(B)COOCH 3(C)该反应在全混流反应器中进行，以AlCl3为催化剂，反应温度20℃，液料的体积流速为05 m3/h ，丁二烯和丙烯酸甲酯的初始浓度分别为=0A C 965 mol/m3，=0B C 184 mol/m3，催化剂的浓度为=D C 663 mol/m3。
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• 一个75kg的人大约每天消耗6000kJ热量的食 物,假设食物为葡萄糖,其反应方程式为:
• C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O -ΔH=2816kJ如 果人吸入的空气中含CO20.04%、O2 20.96%， 呼出的气体中CO2含量上升到4.1%、O2含量 降低到16.1%，请问人每千克体重代谢所消 耗的空气的速率。
RgT
RT
rA kCA 0.0063(mol /(m3 s)) rp 0.5kCA 0.00314(mol /(m3 s))
• 知识点: 反应速率:
(rA
)
dCA dt
• Arrhenius law:
k
k0
exp(
E RT
)
化学反应工程习题答案
习题2.3
• 对于不可逆基元反应：aA+bB——cC+dD 其速率方程式可表示为：rA=kCAaCBb 如果以A为基准物，反应方程式两边除以A有
• 21/20.2×100=103.96 (mol)
• O2浓度: 20.96(1-x)/103.96=16.1% • 则转化率为: x=0.201 • 反应需O2: 6000/2816/0.201×6=63.6 (mol) • 空气消耗速率: 63.6化/学0反.应2工0程9习6题/答7案5=4.05 mol/kg
4NH3+5O2→4NO+6H2O 如果进气中含氨15%,进气状态为8.2at,227℃.试求: (1)进气总浓度和氨浓度; (2)恒压间歇反应器中,分别写出反应转化率对pi,Ci,
和体积V的函数; (3)恒容间歇反应器中,分别写出反应转化率对pi,Ci,
和总压P的函数;
化学反应工程习题答案
习题2.4
• 进气总浓度: C P 197.26(mol / m3)
•
氨浓度:
RT
CA=15%C=29.59
(mol/m3)
• 4NH3 + 5O2 + inert → 4NO + 6H2O + inert
• nA0
nB0
ni0
nP0 nS0
ni0
t=0
• nA
nB
ni0
nP nS
ni0
t=t
• nA=nA0(1-x)
nB=nB0-(b/a)nA0x
• nP=nP0+(p/a)nA0x
ns=ns0+(s/a)nA0x
• 膨胀因子: 当每消耗(或生成) 1mol反应物A(或产物P)时,整
A
(
p
s)
a
(a
b)
个物系总摩尔数的变化值.
化学反应工程习题答案
习题2.4
• nt=n0+δAnA0x
pA
PyA
nA0 (1 nt
x)
p
nA0 (1 x)
n0 AnA0 x
P
0.15(1 x) 1 0.0375x
P
CA
pA RT
P RT
yA
nA0 (1 x) nt
p RT
nA0 (1 x) n0 AnA0 x
P RT
0.15(1 x) C 1 0.0375x
• 恒容反应: P=P0(1+0.0375x) • 恒压反应: P=P0 V V0 (1 0.0375x) • 膨胀率:当反应物A全部反应后,系统体积的变化率:
• 在210℃等温条件下,进行亚硝酸乙酯的气相分解反 应
C 2 H 5 O N O N O 0 . 5 C H 3 C H O 0 . 5 C 2 H 5 O H
该反应为一级不可逆反应,反应速率常数与温度的关系
为:
k1.391014exp(37700)
RgT
活化能E的单位为cal/mol,若反应在恒容下进行,系统起 始状态为1at的纯亚硝酸乙酯,试计算亚硝酸乙酯分 解率为80%时,亚硝酸分解速率及乙醇的生成速率.
化学反应工程习题答案
习题2.2
C2H5ONO NO 0.5CH3CHO 0.5C2H5OH
• t (1-x)
x 0.5x
0.5x
• 反应总压力: P=1+x=1.8 (a.2(at)
CA
PA RT
4.98(mol / m3)
k 1.391014 exp( 37700) 1.391014 exp( 37700 4.18) 0.00126
化学反应工程习题答案
习题2.1
• C6H12O6+6O2+inert=6CO2+ 6H2O+inert
• mol
20.96 79 0.04
79 t=0
• mol 20.96(1-x) 79 0.04+20.96x 20.96x 79 t=t
• 反应前后O2与CO2摩尔数之和应不变,则反应后总 摩尔数为:
化学反应工程习题答案
习题2.5
CNO
PNO RT
CO 2
PO2 RT
rA
kcCNO2CO 2
= Guldberg and Waage[J. Prckt. Chem. 19, 71(1879)]指出：化学反应的速率与反应物的有效 质量成正比
= 只有基元反应在反应物浓度不太大的情况下才符 合质量作用定律
化学反应工程习题答案
习题2.4
• 工业上以氮氧化物生产硝酸,氮氧化物由氨和空气 气相氧化得到
A
VxA1 VxA0 VxA0
A
nt 0 nA0
A
• 以膨胀率表征变容程度时,不但要考虑反应的计量关系,还
要考虑系统内是否含有惰性气体,而以膨胀因子表达时,与
惰性物料是否存在无化学关反.应工程习题答案
习题2.5
• NO和O2氧化为NO2的反应是一个三级反 应,2NO+O2=2NO2,在30℃及1kg/cm2下测得 其反应速率常数为kc=2.65×104 L2/(mol2·s). 如果将速率方程表示为分压的函 数:rA=kppNO2pO2,请问反应速率常数的kp值和单 位是什么?
习题 2.1
• 如果该题目改为:人对反应的水份不产生影响.且不 给出CO2的出口浓度,则:
20.96(1 x)
100% 16.1%
20.96(1 x) 79 0.04 20.96x 20.96x
• 重要知识点:
关键组分的转化率
xA
nA,0 nA nA,0
化学反应工程习题答案
习题2.2
计量系数a，方程式可写为 A+(b/a)B——(c/a)C+(d/a)D 则其动力学方程按此方程式可写为
rA=kCACBb/a 请问后一种速率方程式是否正确，为什么？
化学反应工程习题答案
习题 2.3
= 什么是基元反应？
反应物分子在碰撞中一步直接转化为生成物分子的反应.
通常对基元反应而言,可以说:单分子反应、双分子 反应、三分子反应