化学反应工程简答题
化学反应工程简答题
1简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系答: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;2停留时间分布密度函数Et的含义答:在定常态下的连续稳定流动系统中,相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体,在反应器出口流体的质点中,在器内停留了t到t+dt之间的流体的质点所占的分率为Etdt②分; ⎰∞=0.1)(dttE;3.停留时间分布函数Ft的含义答:在定常态下的连续稳定流动系统中,相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体在出口流体中停留时间小于t的物料所占的分率为Ft;⎰=tdttEtF0)()(;4.简述描述停留时间分布函数的特征值答:用两个最重要的特征值来描述——平均停留时间t和方差2tσ;1 t定义式为:⎰∞=)(dtttEt,平均停留时间t是Et曲线的分布中心,是Et曲线对于坐标原点的一次矩,又称Et的数学期望;2 2tσ是表示停留时间分布的分散程度的量,在数学上它是指对于平均停留时间的二次矩⎰∞-=222)(tdttEttσ;5.简述寻求停留时间分布的实验方法及其分类答:通过物理示踪法来测反应器物料的停留时间的分布曲线;所谓物理示踪是指采用一种易检测的无化学反应活性的物质按一定的输入方式加入稳定的流动系统,通过观测该示踪物质在系统出口的浓度随时间的变化来确定系统物料的停留时间分布;根据示踪剂输入方式的不同大致分为四种:脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入法;6.简述脉冲示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线 答:脉冲示踪法是在定常态操作的连续流动系统的入口处在t=0的瞬间输入一定量M 克的示踪剂A,并同时在出口处记录出口物料中示踪剂的浓度随时间的变化;对应的曲线为Et 曲线,0)(C C t E A =;7.简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线答:阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统,在某瞬间t=0将流入系统的流体切换为含有示踪剂A 且浓度为0A C 的流体,同时保持系统内流动模式不变,并在切换的同时,在出口处测出出口流体中示踪剂A 的浓度随时间的变化;对应的曲线为Ft,0)(A A C C t F =; 8.简述建立非理想流动的流动模型的步骤答:1通过冷态模型实验测定实验装置的停留时间分布; 2 根据所得的有关Et 或Ft 的结果通过合理的简化提出可能的流动模型,并根据停留时间分布的实验数据来确定所提出的模型中所引入的模型参数; 3 结合反应动力学数据通过模拟计算来预测反应结果; 4 通过一定规模的热模实验来验证模型的准确性;9.简述非理想流动轴向扩散模型的特点答:1在管内径向截面上流体具有均一的流速;2)在流动方向上流体存在扩散过程,该过程类似于分子扩散,符合Fick 定律; 3轴向混合系数E Z 在管内为定值;4径向不存在扩散;5管内不存在死区或短路流;10.简述非理想流动轴向扩散模型的定义答:为了模拟返混所导致流体偏离平推流效果,可借助这种返混与扩散过程的相似性,在平推流的基础上叠加上轴向返混扩散相来加以修正,并人为的假定该轴向返混过程可以用费克Fick 定律加以定量描述;所以,该模型称为“轴向分散模型”或轴向扩散模型11.简述非理想流动多级混合模型的特点答:把实际的工业反应器模拟成由n 个容积相等串联的全混流区所组成,来等效的描述返混和停留时间分布对反应过程内的影响;设反应器容积为V,物料流入速率为v 0,则0v V t =,N t t i =;12.举例说明微观流体和宏观流体的区别答;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;若流体是以若干分子所组成的流体微团作为单独的运动单元来进行微团之间的混合,且在混合时微团之间并不发生物质的交换,微团内部具有均匀的组成和相同的停留时间,这种流体称为宏观流体;如在气—液鼓泡搅拌装置中,气体以气泡方式通过装置,此时气体是宏观流体,而液体为微观流体;13可逆放热反应如何选择操作温度答:1对于放热反应,要使反应速率尽可能保持最大,必须随转化率的提高,按最优温度曲线相应降低温度; 2这是由于可逆放热反应,由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高,净反应速率出现一极大值;3而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡;14、简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比;①分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;①分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;①分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;②分15、简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统,①分在某瞬间t=0将流入系统的流体切换为含有示踪剂A 且浓度为0A C 的流体,①分同时保持系统内流动模式不变,并在切换的同时,在出口处测出出口流体中示踪剂A 的浓度随时间的变化;①分对应的曲线为Ft,0)(A AC C t F ;②分 16、简述均相反应及其动力学的研究内容答: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;17、对于可逆放热反应如何选择操作温度答:1对于放热反应,要使反应速率尽可能保持最大,必须随转化率的提高,按最优温度曲线相应降低温度; 2这是由于可逆放热反应,由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高,净反应速率出现一极大值;3而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡;18、简述气-液反应的宏观过程:Ag + bBl → 产物l1反应物气相组分从气相主体传递到气液相界面,在界面上假定达到气液相平衡; 2反应物气相组分A 从气液相界面扩散入液相,并在液相内反应; 3液相内的反应产物向浓度下降方向扩散,气相产物则向界面扩散; 4气相产物向气相主体扩散;19、简述固定床反应器的优缺点1催化剂在床层内不易磨损; 2床层内流体的流动接近于平推流,与返混式反应器相比,用较少的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力; 3固定床中的传热较差; 4催化剂的更换必须停产进行;20、对于反应A ,21A R C k r =,其活化能为1E ;A S C k r 2=,其活化能为2E ,当1E >2E 时如何选择操作温度可以提高产物的收率答:对于平行反应A RT E E A RT E RTE S R R C e k k C e k e k r r S 12212010/20/10---===,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21、简述气固流化床反应器气泡两相模型的特点1以U 0的气速进入床层的气体中,一部分在乳相中以起始流动速度U mf 通过,而其余部分以U 0-U mf 则全部以气泡的形式通过; 2床层从流化前的高度L mf 增高到流化时的高度L f ,完全是由于气泡的体积所造成; 3气泡相为向上的平推流,大小均一; 4反应完全在乳相中进行; 5气泡与乳相间的交换量Q 为穿流量q 与扩散量之和;22、简述双膜理论该模型设想在气-液两相流的相界面处存在着呈滞流状态的气膜和液膜,而把气液两相阻力集中在这两个流体膜内,而假定气相主体和液相主体内组成均一,不存在传质阻力;组分是通过在气膜和液膜内的稳定的分子扩散过程来进行传质的,通过气膜传递到相界面的溶质组分瞬间的溶于液体且达到平衡;因此,把复杂的相间传质过程模拟成串联的稳定的双膜分子扩散过程的叠加,相间传质总阻力等于传质阻力的加和;23、简述理想反应器的种类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;。
《化学反应工程》复习题及答案全解
单选题1. 对于反应级数n >0的不可逆气相等温反应,为降低反应器体积,应选用_______。
(A )(A )平推流反应器 (B )全混流反应器(C)平推流串接全混流反应器 (D )全混流串接平推流反应器2. 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_______.(P22)(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3. 下列单位不属于反应速率的是_______。
(P13)(A)mol/(g ﹒s) (B )m 3/s (C )mol/(m 2﹒s) (D)mol/(m 3﹒s)4.反应 A B C →+,12.50 k s -=,则反应级数为_______。
(P 13)A . 0 (B)1 (C )2 (D )35。
反应NaOH + HClNaCl + H 2O ,已知mol s l k /1.0⋅=,则反应级数n=_______。
(P 13)(A )0 (B )1 (C)2 (D )36. 气相基元反应 B A →2,进料时反应物A 和稀释剂C 以等摩尔比加入,则膨胀率为_______。
(P58)(A )-1 (B )-0。
25 (C )0。
25 (D)0.57。
下面反应器中不属于理想反应器的是_______。
(P21)(A )间歇反应器 (B )全混流反应器 (C )平推流反应器 (D )膜反应器8。
下面哪种反应器组合形式可以最大程度降低反应器体积_______。
(B )(A )平推流反应器串联 (B )全混流反应器串联(C)平推流反应器并联 (D )全混流反应器并联9. 在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ,0.01 /A A r C mol L s -=⋅,当C A0=1 mol/L 时,求反应至C A0=0。
01 mol/L 所需时间t=_______秒。
(P43)(A )400 (B)460 (C)500 (D)56010. 在间歇反应器中进行等温二级反应A → B ,20.01 /A A r C mol L s -=⋅,当C A0=1 mol/L 时,求反应至C A0=0.01 mol/L 所需时间t=_______秒。
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-+。
化学反应工程测试题一docx
《化学反应工程》测试题一一、选择题1、工业上最常用的管式反应器为()。
A 单管式B U型管式C 多管式D 盘管式2、低温下常用的载热介质是()A加压水B导生液C熔盐D烟道气3、反应釜加强搅拌的目的是()。
A强化传热与传质B强化传热C强化传质D提高反应物料温度4、釜式反应器可用于不少场合,除了()A气-液B液-液C液-固D气-固5、气固流化床反应器的安全保护装置中,在催化剂床层中设冷却副线以防()。
A 超温B 超压C 倒流D爆炸6、气固相催化反应器分为流化床反应器、()反应器。
A 固定床B 移动床C 间歇D 连续7、流化床的实际操作速度显然应()临界流化速度A大于B小于C相同D无关8、固定床反应器()A 原料气从床层上方经分布器进入反应器B原料气从床层下方经分布进入反应器C 原料气可以从侧壁均匀的分布进入D反应后的产物也可以从床层顶部引出9、固定床反应器具有反应速率快、催化剂不易磨损、可在高温高压下操作等特点,床层内的气体流动可看成()A 湍流B 对流C 理想置换流动D 理想混合流动10、用水、空气或和生产物料相类似的试车介质,代替生产物料所进行的一种模拟状态的试车,称为()。
A 准备工作B 单机试车C 联动试车D 化工试车11、气体以气泡形式分散在液相中的塔式反应器为()和()反应器。
A 填料塔喷淋塔B 板式塔膜式塔C 板式塔鼓泡塔D 喷淋塔鼓泡塔12、属于理想的均相反应器的是()A全混流反应器B固定床反应器C流化床反应器D鼓泡塔反应器13、固定床反应器内流体的温差比流化床反应器()A 大B小C相等D不确定14、气固相催化反应器过程不属于扩散过程的步骤是()A反应物分子从气相主体向固体催化剂外表面传递B反应物分子从固体催化剂外表面向催化剂内表面传递C反应物分子在催化剂表面上进行化学反应D反应物分子从催化剂内表面向外表面传递15、由于固体催化剂静止不动,相应地会产生一些缺点,以下不属于它的缺点的()。
化学反应工程名词解释与简答题(可编辑修改word版)
1.反应动力学主要研究化学反应进行的机理和速率,以获得进行工业反应器的设计和操作所必需的动力学知识,如反应模式、速率方程及反应活化能等等。
包含宏观反应动力学和本征反应动力学。
2.化学反应工程化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的学科,即以化学反应为研究对象,又以工程问题为研究对象的学科体系。
3.小试,中试小试:从事探索、开发性的工作,化学小试解决了所定课题的反应、分离过程和所涉及物料的分析认定,拿出合格试样,且收率等经济技术指标达到预期要求。
中试:要解决的问题是:如何釆用工业手段、装备,完成小试的全流程,并基本达到小试的各项经济技术指标,规模扩大。
4.三传一反三传为动量传递(流体输送、过滤、沉降、固体流态化等,遵循流体动力学基本规律)、热量传递(加热、冷却、蒸发、冷凝等,遵循热量传递基本规律)和质量传递(蒸馏、吸收、萃取、干燥等,遵循质量传递基本规律),“一反”为化学反应过程(反应动力学)。
5催化剂在化学反应中能改变反应物的化学反应速率(提高或降低)而不改变化学平衡,且本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂。
6催化剂的特征(1).催化剂只能加速热力学上可以进行的反应。
(2).催化剂只能加速反应趋于平衡,不能改变反应的平衡位置(平衡常数)。
(3)催化剂对反应具有选择性,当反应可能有一不同方向时,催化剂仅加速其中一种。
(4).催化剂具有寿命,由正常运转到更换所延续时间。
7活化组份活性组分是催化剂的主要成分,是真正起摧化作用的组分。
常用的催化剂活性组分是金属和金属氧化物。
8.载体催化剂活性组分的分散剂、粘合物或支撑体,是负载活性组分的骨架。
9助催化剂本身没有活性,但能改善催化剂效能。
助催化剂是加入催化剂中的少量物质,是催化剂的辅助成分,其本身没有活性或活性很小,但是他们加入到催化剂中后,可以改变催化剂的化学组成,化学结构,离子价态、酸碱性、晶格结构、表面结构,孔结构分散状态,机械强度等,从而提高催化剂的活性,选择性,稳定性和寿命。
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》期终考试简答题答案
化学反应工程(II) 简答题1、对于下图所示的典型化学加工过程:化学反应工程的主要研究对象是什么?运用化学反应工程的有关知识,我们至少可以完成哪些工作?答:化学反应工程学是一门研究化学反应、工程问题的科学。
既以化学反应作为对象,就必然要掌握这些化学反应的特性;它又以工程问题为其对象,那就必须熟悉装置的特性,并把这两者结合起来形成学科体系。
从图中化学反应工程的主要研究对象是第②部分物质转化,是生产或加工过程的核心。
运用化学反应工程知识,我们至少可以完成以下三方面的工作:①提高反应器的放大倍数,减少试验和开发周期,降低开发成本,提高工作效率;②对现有反应装置进行性能评价,对其操作工况进行模拟和优化,提高设备效率;③开发环境友好的绿色生产路线和工艺。
2、从学科建立至今,化学反应工程主要包括哪几个发展阶段?各阶段的主要特点(标志)是什么?答:从学科建立至今,化学反应工程各发展阶段、标志性成果如下:30年代(萌芽阶段):深刻认识到扩散、流体流动和传递现象对反应过程的影响;40年代(系统化):《化学过程原理》和《化学动力学中的扩散与传热》出版,对学科形成奠定了基础;50年代(学科确立):学科确立,学科第一次国际性学术会议在欧洲召开,第一次使用了化学反应工程这一术语;60年代(学科大发展):石油化工的发展要求生产规模的大进化,产品的多样化和深加工促进了实验研究和生产实际的结合,产品研发周期缩短;80年代初到90年代中(学科交叉和新技术运用):计算机和微电子技术普遍应用实现了反应器的精确控制问题。
通过与其它学科的交驻形成了一系列新的交叉学科。
此外,反应与分离过程的结合出现了多功能反应器;90年代后:环境保护意识的深厚感情对化学反应工程学科提出了新的要求、新的环境友好、原子经济的绿色反应工艺的出现,对能源开发和存放利用的贡献。
3、什么叫均相反应?均相反应动力学是做什么用的?其研究的最终目标是什么?答:参与反应的各物质均处于同一个相内,所有的化学反应均在同一个相内进行,这样的化学反应称为均相反应。
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。
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。
化学反应工程简答题
化学反应工程简答题化学反应工程是研究和应用化学反应过程的工程学科,主要涉及反应器设计、反应条件优化、反应动力学研究、反应机理解析等方面的内容。
下面是一些与化学反应工程相关的简答题:1. 什么是化学反应工程?化学反应工程是研究和应用化学反应过程的工程学科,包括反应器设计、反应条件优化、反应动力学研究、反应机理解析等方面的内容。
其目标是实现反应物向产物的有效转化,高效利用原料和能源,降低生产成本,提高产品质量和产量。
2. 为什么需要进行化学反应工程研究?化学反应工程研究可以帮助人们深入了解反应过程的机理和动力学,从而设计更高效的反应器,优化反应条件,提高反应的转化率和选择性。
这有助于降低生产成本,提高产品质量和产量,实现可持续发展和资源利用的最大化。
3. 化学反应工程研究的基本步骤有哪些?化学反应工程研究的基本步骤包括:确定反应目标和要求,建立反应模型,研究反应机理和动力学,设计合适的反应器,优化反应条件,进行实验验证和工程化应用。
4. 反应器的设计原则有哪些?反应器的设计应遵循以下原则:选择合适的反应器类型,确保反应物均匀混合,提供适当的反应温度和压力,控制反应速率,防止副反应和不良反应,保证产物的纯度和产率。
5. 反应动力学研究的意义是什么?反应动力学研究可以帮助人们了解反应速率随时间和反应条件的变化规律,揭示反应机制和反应过程中的关键步骤。
这对于合理选择反应器类型、优化反应条件、预测和控制反应速率都非常重要。
6. 如何进行反应条件的优化?反应条件的优化可以通过实验方法或计算模拟方法进行。
实验方法包括单因素法、正交法和响应面法等,可以通过改变反应温度、压力、物质比例等条件,评价不同条件下产品转化率和选择性的变化趋势。
计算模拟方法可以利用数学模型和计算机仿真技术,预测不同反应条件下的反应性能,进而找到最佳的反应条件。
以上是关于化学反应工程的一些简答题,希望能对您有所帮助。
化学反应工程常见简答题
化学反应⼯程常见简答题3.简述⽓固相催化反应的宏观动⼒学步骤?答:整个多相催化反应过程可概括为7个步骤:1、反应组分从流体主体向固体催化剂外表⾯传递;2、反应组分从外表⾯向催化剂内表⾯传递;3、反应产物从催化剂内表⾯向外表⾯传递;4、反应产物从催化剂的外表⾯向流体主体传递。
5.实验室中欲测取某⽓固相催化反应动⼒学,该动⼒学⽅程包括本征动⼒学和宏观动⼒学⽅程,试问如何进⾏?1消除内扩散和外扩散2测定本征动⼒学3在⽆梯度反应器内消除影响后测量6.本征化学反应速度在内外扩散阻⼒完全消除的情况下与宏观化学反应速度有何关系?答:相等。
第三章1.CSTR串联为何好于单个⼤体积的CSTR?是否⼯业上都⽤多个CSTR串联来代替单个CSTR?多釜串联是否串联级数越多越好?答:1.减少返混2.反应级数>0,多釡代替单釜;反应级数<0,则⽤单釜。
3.不是,要从成本和控制上来最终决定。
第四章1,理想流动模型有哪两种类型?其基本假定和特点各是怎样的?答:.平推流流动模型和全混流流动模型。
(1)平推流模型是⼀种假定返混量为零的极限流动模型。
特点:在定态情况下,沿物料流动⽅向,物料的浓度、温度、压⼒、流速等参数会发⽣变化,⽽垂直于流体流动⽅向任⼀截⾯上物料的所有参数都相同。
所有物料质点在反应器中都具有相同的停留时间。
(2)全混流模型假定反应器内物料质点返混程度为⽆穷⼤。
特点:所有空间位置物料的各种参数完全均匀⼀致,⽽且出⼝处物料性质与反应器内完全相同。
第五章请分析影响固定床层压⼒降的因素。
答:影响床层压⼒降的因素可分为⼆类:⼀类来⾃流体,如流体的粘度、密度等物理性质和流体的重量流速;另⼀类来⾃床层,如床层的⾼度、空隙率和颗粒的物理特性如粒度、形状、表⾯粗糙度等。
流体的重量流速对床层压降的影响较⼤,所以在设计和操作时都应该注意流速的改变会引起压降有多⼤的变化。
对于⼀定的催化剂体积,应尽可能降低床层⾼度,加⼤床层直径,即采⽤⼩的⾼径⽐结构,有利于降低床层的压⼒降。
《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。
反应工程总复习题(答案)
化学反应工程试题答案一、单选题:(共60小题,每题0。
5分)1、化学反应工程是研究如下问题的学科:(A)A、化学反应器工程问题B、化工单元操作C、反应器特性D、传递特性2、化学反应工程研究的对象是:(A)A、化学反应器B、单元操作C、化工流程D、化学工艺3、连续操作的反应器的独立变量为(C)A、浓度B、反应时间C、反应器体积大小4、理想混合的间歇反应器的独立变量为(B)A、反应速率B、反应时间C、反应空间5、连续操作的理想混合流反应器的独立变量是:(C)A、反应物浓度B、反应时间C、反应空间6、间歇操作的反应器所具有的特点包括: (A)A、参数随时间变化B、参数随空间变化C、累积量为零D、累积量不为零7、在对理想的全混流反应器进行物料衡算时,下面哪些量为零: (D)A、流入量B、流出量C、反应量D、累积量8、在对定常态操作的反应器进行物料衡算时,下面哪些量为零:(D)A、流入量B、流出量C、反应量D、累积量9、稳定的定常态操作点符合如下条件:(A)A、移热速率大于放热速率B、移热速率小于放热速率C、移热速率等于放热速率10、若CSTR的某一操作点是稳定的定常态操作点,则该操作状态具有的特点是:(C)A、移热速率大于放热速率B、移热速率小于放热速率C、移热速率等于放热速率11、在CSTR中进行一级不可逆反应,最多可以有几个定常态操作点?(D)A、0B、1C、2D、3E、412、对于反应级数大于零的反应,下述情况哪种容积效果最高?(C)A、单釜CSTRB、多釜CSTRC、PFR13、对于自催化反应,下述情况哪种容积效果最高? (A)A、CSTR串联PFRB、最优循环比下操作的PFRC、CSTR14、稳定的定常态操作的CSTR反应器在该操作点下列情况是必然成立的:(B)A、移热速率等于放热速率B、移热速率大于放热速率C、移热速率小于放热速率15、对于级数大于零的自催化反应,其动力学线()一般存在一个极值,下述情况哪种容积效果最高?(D)A、单釜CSTRB、多釜CSTRC、PFRD、CSTR串联PFR16、对于反应级数小于零的反应,下述情况哪种容积效果最高?(A)A、单釜CSTRB、多釜CSTRC、PFR17、对于绝热的放热反应,下述哪种操作方式的容积效果最高?(A)A、CSTR串联PFRB、最优循环比下操作的PFRC、CSTR18、平推流反应器的空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确?(C)A、总是相等B、总是不相等C、不确定19、全混流反应器的空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确?(C)A、总是相等B、总是不相等C、不确定20、平推流反应器中进行恒温、恒压等分子气相反应时,空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确?(A)A、总是相等B、总是不相等C、不确定21、间歇反应器的反应转化率与反应器大小之间下述说法哪些正确?(B)A、与反应器大小有关B、与反应器大小无关C、不确定22、在对间歇反应器进行设计时,反应器体积大小与下述哪个因素有关?(B)A、反应时间B、单位时间处理量C、不确定23、从反应器的停留时间分布测定中求得无因次方差,则反应器可近视为: (B)A、理想的平推流反应器B、理想的全混流反应器C、理想混合间歇反应器24、从反应器的停留时间分布测定中求得无因次方差,则该反应器可近视为:(A)A、理想的平推流反应器B、理想的全混流反应器C、理想混合间歇反应器25、固定催化反应床层的空隙率是影响床层流体流动特性的重要参数,一般情况下当过大时,会导致流体如下现象产生: (B)A、床层压降变大B、沟流现象C、床层热点26、采用平推流和全混流反应器进行任意级数的反应,若反应空时相等,则平推流反应器出口转化率与全混流反应器的出口转化率之间的大小关系:(C)A、总是大于B、总是小于C、不能确定27、若脉冲法测得一反应器存在流体质点停留时间分布,则:(C)A、一定存在返混B、不存在返混C、不能确定28、若气固多相催化反应为内扩散过程所控制,可以通过下述哪种方法措施减小内扩散对反应速度的影响:(B)A、提高流体线速度B、减小催化剂的粒径C、增大线速度、D增大催化剂粒径29、若气固多相催化反应为外扩散过程所控制,可以通过下述哪种方法措施减小外扩散对反应速度的影响:(C)A、提高流体线速度B、减小催化剂的粒径C、增大线速度、D增大催化剂粒径30、若气固多相催化反应器内存在沟流现象,可以通过下述哪种措施加以改良:(B)A、提高流体线速度B、改善床层空隙率均一C、增大催化剂粒径31、若气固多相催化反应器内存在壁效应现象,可以通过下述哪种措施加以改良:(C)A、增大催化剂粒径B、减小反应器直径C、增大反应器直径32、若气固多相催化反应器内存在短路流现象,可以通过下述哪种措施加以改良:(B)A、增大催化床层直径B、改善床层空隙率均一C、增大催化剂粒径33、当分子扩散的平均自由程大于催化剂微孔直径时,分子在微孔中的扩散为:(A)A、努森扩散B、分子扩散C、构型扩散34、当分子扩散的平均自由程小于催化剂微孔直径时,分子在微孔中的扩散为: (B)A、努森扩散B、分子扩散C、构型扩散35、催化剂颗粒的有效利用系数与催化剂的颗粒直径有关,当颗粒直径增大时,内表面利用率:(B)A、增大B、减小C、不变D、不确定36、催化剂颗粒的有效利用系数与反应温度有关,反应温度提高,内表面利用率: (A)A、增大B、减小C、不变D、不确定37、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线一般有3个交点,高温区交点具有如下特征:(A)A、稳定的定常态B、非稳定的定常态C、不能确定是否稳定38、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线一般有3个交点,中温区交点具有如下特征: (B)A、稳定的定常态B、非稳定的定常态C、不能确定是否稳定39、均相CSTR反应器中放热S形曲线与移热直线一般有3个交点,低温区交点具有如下特征:(A)A、稳定的定常态B、非稳定的定常态C、不能确定是否稳定40、某反应器经脉冲示踪法测得的实验数据计算得方差 0,则这个反应器近似可看作为:(A)A、理想的平推流反应器B、理想的全混流反应器C、理想混合间歇反应器41、下图中①②③④⑤分别代表5股物流;a、b、c、d代表四个操作点;L1、L2、L3分别代表三条不同的关系曲线,则曲线L1代表的含义为:(B)A、平衡温度线B、最优温度线C、动力学曲线42、如上图,曲线L2代表的含义为:(A)A、平衡温度线B、最优温度线C、动力学曲线43、如上图,曲线L3代表的含义为:(C)A、平衡温度线B、最优温度线C、动力学曲线44、如上图,a点的转化率与d点的转化率之间的关系为:(B)A、x a>x dB、x a〈x dC、x a=x d45、如上图,b点与c点之间存在如下关系:(C)A、x b〉x cB、x b〈x cC、x b=x c46、理想平推流反应器串联的级数越多,则流体质点经过反应器后的离散程度: (C)A、越大B、越小C、不变D、不确定47、理想全混流反应器串联的级数越多,则流体质点经过反应器后的离散程度:(B)A、越大B、越小C、不变D、不确定48、移热速率大于放热速率是全混流反应器保持稳定操作的:(B)A、充分条件B、必要条件C、充分必要条件49、可以通过下述的哪种方法减小固定催化床反应器床层阻力降:(B)A、提高线速度B、提高床层空隙率C、提高催化剂的比表面积50、球形催化剂进行一级不可逆反应,可以用梯尔模数值()的大小来判断内扩散的影响程度,若球形催化剂颗粒半径越大,则梯尔模型值越大,内扩散影响程度越则:(A)A、越大B、越小C、不变51、球形催化剂进行一级不可逆反应,可以用梯尔模数值()的大小来判断内扩散的影响程度,若球形催化剂颗粒半径越大,催化剂颗粒的有效系数则: (A)A、越大B、越小C、不变52、球形催化剂进行一级不可逆反应,可以用梯尔模数值()的大小来判断内扩散的影响程度,若反应物在粒内有效扩散系数越大,催化剂颗粒的有效系数则:(A)A、越大B、越小C、不变53、球形催化剂进行一级不可逆反应,可以用梯尔模数值()的大小来判断内扩散的影响程度,若所进行的化学反应速率越快,催化剂颗粒的有效利用系数则: (B)A、越大B、越小C、不变54、为了提高级数相对较高的主反应的选择性,在反应器选型时,下列哪种说法是合理的:(B)A、返混程度大的优于返混程度小的B、返混程度大的劣于返混程度小的C、相同55、在一定温度下达到定常态的气固多相催化反应,粒外扩散速率总是粒内化学反应速率:(C)A、大于B、小于C、等于56、对于多段绝热固定床反应器,采用段间换热装置的目的主要是为了(A)A、消除轴向温度梯度B、消除径向温度梯度C、消除轴向浓度梯度D、消除径向浓度梯度57、若气固多相催化反应速率被内扩散所控制,则反应物气相主体浓度C AG与催化剂颗粒外表面浓度C AS之间的关系为:(C)A、C AG大于C ASB、C AG小于C ASC、C AG等于C AS58、若气固多相催化反应速率被外扩散所控制,则反应物气相主体浓度C AG与催化剂颗粒外表面浓度C AS之间的关系为:(A)A、C AG大于C ASB、C AG小于C ASC、C AG等于C AS59、可逆放热反应的x—T曲线如图所示,在图中A—H各点中:反应速率为零的点为:(A)(A)A和B和C (B)D和E和F (C)G和H60、如上图,在D、E、F三点中,反应速率由大到小的顺序为:(A)(A)D〉E〉F (B)D〈E〈F (C)无法确定二、多选题(共20小题,每题1分)1、一个反应器的特性一般从如下哪几个方面进行描述?(BCE)A、体积大小B、物质传递C、热量传递D、形状E、动量传递2、稳态连续操作的反应器特点包括:(BC)A、参数随时间变化B、参数随空间变化C、累积量为零D、累积量不为零32、理想平推流反应器达到稳定的定常态操作时,下列哪些说法是正确的:(BC)A、参数随时间变化B、参数随空间变化C、累积量为零D、累积量不为零4、在对间歇反应器进行物料衡算时,下面哪些量为零: (AB)A、流入量B、流出量C、反应量D、累积量5、全混流反应器CSTR的特点包括:(AC)A、瞬间理想混合B、返混程度最小C、出口物料参数与器内相同D、独立变量为时间6、平推流PFR反应器的特点包括:(BD)A、瞬间理想混合B、返混程度为零C、出口物料参数与器内相同D、独立变量为空间7、其一级不可逆反应在CSTR中进行时可能有1至3个定常态操作点,则稳定的操作点可能有几个?(ABC)A、没有B、1个C、2个D、3个8、可以通过下述何种方式来有效消除固定床反应器的壁效应现象:(BC)A、增大催化剂颗粒粒径B、减少催化剂颗粒粒径C、增大反应器直径D、提高反应器长度9、固定催化反应床层的空隙率是影响床层流体流动特性的重要参数,一般情况下当过大或床层填充不匀时,会导致流体产生: (ABC)A、沟流现象B、短路流C、壁效应D、床层热点10、若气固多相催化反应器内存在沟流现象,可以通过下述哪种措施加以改良: (AB)A、减小催化剂粒径B、改善床层空隙率均一C、增大反应器直径11、若气固多相催化反应器内存在短路流现象,可以通过下述哪种措施加以改良:(AB)A、增大催化床层直径B、改善床层空隙率均一C、增大催化剂粒径12、气固多相催化反应本征动力学的推导一般涉及到下列哪些项?(ACD)A、表面吸附B、内扩散C、表面反应D、表面脱附E、外扩散13、可以通过下述的哪种方法减小固定催化床反应器床层阻力降:(BC)A、提高流体线速度B、减少流体线速率C、提高床层空隙率14、多釜串联操作的全混流反应器在计算出口转化率时可采用公式进行计算,该公式必须满足三个条件,它们是:(ABD)A、各釜温度一致B、各釜体积相同C、一级可逆反应D、一级不可逆反应15、如图所示ABC为某可逆放热气—固相催化反应的平衡曲线,DEF为最佳温度曲线,则反应速度为零的点包括:(be)a、C—Fb、A—Bc、D—Ed、Ge、C16、对于多段绝热固定床反应器,采用段间换热装置的目的主要是为了: (AB)A、消除轴向温度梯度B、提高反应器容积效率C、消除轴向浓度梯度17、为了提高级数相对较高的主反应的选择性,在反应器选型时,下列哪种做法是合理的:(BC)A、选全混流不选平推流B、选平推流不选全混流C、选多釜串联的全混流不选单釜全混流D、选间歇反应器不选平推流18、提高气固多相催化反应催化剂的有效利用系数的方法包括如下哪几项?(ACD)A、提高反应温度B、增大催化剂的粒径C、减少催化剂的粒径D、改善内扩散速率19、若气固多相催化反应速率被外扩散所控制,且所进行的催化反应为快反应,C AG代表主体浓度,C AS代表催化剂颗粒外表面浓度,下面的哪几项是合理存在的?(AC)A、C AG大于C ASB、C AG小于C ASC、C AS近似等于零D、C AG等于C AS20、重油催化裂化不宜选用的反应器包括:(ABD)A、固定床B、列管式C、流化床D、间歇釜式反应器三、判断题(共20小题,每题0。
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。
化学反应工程简答题
一气固相催化反应步骤:1反应物由气流主体扩散到催化剂外表面;2反应物由催化剂外表面扩散到内表面;3反应物在催化剂表面活性中心上吸附;4吸附在活性中心的反应物进行化学反应;5产物在催化剂表面活性中心上脱附;6产物由催化剂内表面扩散到外表面;7产物由催化剂外表面扩散到气流主体。
二催化剂失活原因及失活动力学模型:失活原因:1结构变化--催化剂的物理结构在反应过程中发生变化。
如:烧结、粉化、活性组分晶粒长大等。
2物理中毒--固体杂质沉积在催化剂表面上遮盖活性中心,使内扩散阻力增加,导致活性下降。
如结碳、粉尘、惰性组分吸附等。
3化学中毒--原料中的有害物质与催化剂活性组分发生反应,永久性结合。
失活反应动力学模型:1均匀中毒模型该模型假设有毒物质在活性中心的吸附速率远比该组分在微孔内的扩散速率慢得多,颗粒内表面各处均匀缓慢失活。
2壳层渐进中毒模型该模型假设中毒吸附速率比扩散速率快的多,随着中毒过程的进行,失活壳层逐渐向颗粒中心扩散,甚至全部失活。
三对于可逆放热操作如何控制操作温度:对于放热反应,要使反应速率尽可能保持最大,必须随转化率的提高,按最优温度曲线相应降低温度;2)这是由于可逆放热反应,由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高,净反应速率出现一极大值;3)而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡四简述固定床和流化床操作的优缺点:固定床的优点:1 催化剂不易磨损而且可以长期使用。
2 它的反应速率较快,可用较少的催化剂和较小容积的反应器获得较大的生产能力。
3 停留时间可以控制,温度分布可以调节,有利于达到较高的转化率和高的选择性。
缺点:1 固定床中传热较差。
2 更换催化剂时必须停止生产,而且经济上受到相当大的影响,而且更换时劳动强度大,粉尘量大3要求催化剂必须有足够长的使用寿命。
流化床的优点 1 颗粒流动类似液体,易于处理,控制;2 固体颗粒迅速混合,整个床层等温;3 颗粒可以在两个流化床之间流动、循环,使大量热、质有可能在床层之间传递;4 宜于大规模操作;5 气体和固体之间的热质传递较其它方式高;6 流化床与床内构件的给热系数大。
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1简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关
系?
答: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。
2停留时间分布密度函数E(t)的含义?
答:在定常态下的连续稳定流动系统中,相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体,在反应器出口流体的质点中,在器内停留了t到t+dt之间的
流体的质点所占的分率为E(t)dt(②分)。
⎰∞
=
0.1
)(dt
t
E。
3.停留时间分布函数F(t)的含义?
答:在定常态下的连续稳定流动系统中,相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体在出口流体中停留时间小于t的物料所占的分率为F(t)。
⎰=t dt t E t
F
0)(
)(。
4.简述描述停留时间分布函数的特征值?
答:用两个最重要的特征值来描述——平均停留时间t和方差2tσ。
(1)t定义式为:
⎰∞
=
)(dt
t
tE
t
,平均停留时间t是E(t)曲线的分布中心,
是E(t)曲线对于坐标原点的一次矩,又称E(t)的数学期望。
(2)2tσ是表示停留时间分布的分散程度的量,在数学上它是指对于平均停
留时间的二次矩
⎰∞-
=
2
2
2)(t
dt
t
E
t
t
σ。
5.简述寻求停留时间分布的实验方法及其分类?答:通过物理示踪法来测反应器物料的停留时间的分布曲线。
所谓物理示踪是指采用一种易检测的无化学反应活性的物质按一定的输入方式加入稳定的流动系统,通过观测该示踪物质在系统出口的浓度随时间的变化来确定系统物料的停留时间分布。
根据示踪剂输入方式的不同大致分为四种:脉冲法、阶跃法、周期示
踪法和随机输入法。
6.简述脉冲示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线?答:脉冲示踪法是在定常态操作的连续流动系统的入口处在t=0的瞬间输入一定量M 克的示踪剂A ,并同时在出口处记录出口物料中示踪剂的浓度随时间的变化。
对应的曲线为E(t)曲线,
0)(C C t E A =。
7.简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线?
答:阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统,在某瞬间t=0将流入系统的流体切换为含有示踪剂A 且浓度为0A C 的流体,同时保持系统内流动模式不变,并在切换的同时,在出口处测出出口流体中示踪剂A 的浓度随时间的变化。
对应的曲线为F (t ),
0)(A A C C t F =。
8.简述建立非理想流动的流动模型的步骤? 答:1)通过冷态模型实验测定实验装置的停留时间分布; 2) 根据所得的有关E (t )或F (t )的结果通过合理的简化提出可能的流动模型,并根据停留时间分布的实验数据来确定所提出的模型中所引入的模型参数; 3) 结合反应动力学数据通过模拟计算来预测反应结果; 4) 通过一定规模的热模实验来验证模型的准确性。
9.简述非理想流动轴向扩散模型的特点?
答:1)在管内径向截面上流体具有均一的流速;
2)在流动方向上流体存在扩散过程,该过程类似于分子扩散,符合Fick 定律;
3)轴向混合系数E Z 在管内为定值;
4)径向不存在扩散;
5)管内不存在死区或短路流。
10.简述非理想流动轴向扩散模型的定义? 答:为了模拟返混所导致流体偏离平推流效果,可借助这种返混与扩散过程的相似性,在平推流的基础上叠加上轴向返混扩散相来加以修正,并人为的假定该轴向返混过程可以用费克(Fick )定律加以定量描述。
所以,该模型称为“轴向分散模型”(或轴向扩散模型)
11.简述非理想流动多级混合模型的特点?
答:把实际的工业反应器模拟成由n 个容积相等串联的全混流区所组成,来等效的描述返混和停留时间分布对反应过程内的影响。
设反应器容积为V ,物料流入速率为v 0,则
0v V t =,N t t i =。
12.举例说明微观流体和宏观流体的区别?
答;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;若流体是以若干分子所组成的流体微团作为单独的运动单元来进行微团之间的混合,且在混合时微团之间并不发生物质的交换,微团内部具有均匀的组成和相同的停留时间,这种流体称为宏观流体。
如在气—液鼓泡搅拌装置中,气体以气泡方式通过装置,此时气体是宏观流体,而液体为微观流体。
13可逆放热反应如何选择操作温度?
答:1)对于放热反应,要使反应速率尽可能保持最大,必须随转化率的提高,按最优温度曲线相应降低温度; 2)这是由于可逆放热反应,由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高,净反应速率出现一极大值;3)而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。
14、简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系? 空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。
(①分)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。
(①分)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。
(①分)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。
(②分)
15、简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线?
阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统,(①分)在某瞬间t=0将流
入系统的流体切换为含有示踪剂A 且浓度为0A C 的流体,(①分)同时保持系统内流动模式不变,并在切换的同时,在出口处测出出口流体
中示踪剂A 的浓度随时间的变化。
(①分)对应的曲线为F (t ),0)(A A
C C t F 。
(②分)
16、简述均相反应及其动力学的研究内容?
答: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。
17、对于可逆放热反应如何选择操作温度?
答:1)对于放热反应,要使反应速率尽可能保持最大,必须随转化率的提高,按最优温度曲线相应降低温度; 2)这是由于可逆放热反应,由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高,净反应速率出现一极大值;3)而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。
18、简述气-液反应的宏观过程:A(g) + bB(l)→产物(l)?1)反应物气相组分从气相主体传递到气液相界面,在界面上假定达到气液相平衡; 2)反应物气相组分A从气液相界面扩散入液相,并在液相内反应; 3)液相内的反应产物向浓度下降方向扩散,气相产物则向界面扩散; 4)气相产物向气相主体扩散。
19、简述固定床反应器的优缺点?
1)催化剂在床层内不易磨损; 2)床层内流体的流动接近于平推流,与返混式反应器相比,用较少的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力; 3)固定床中的传热较差; 4)催化剂的更换必须停产进行。
20
、对于反应
A
,2
1A
R
C
k
r=,其活化能为1E;A
S
C
k
r
2
=,其活化
能为2E,当1E>2E时如何选择操作温度可以提高产物的收率?
答:对于平行反应A RT E E A RT E RT
E S R R C e k k C e k e k r r S 12212010/20/10---===,所以,当1E >2
E 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
21、简述气固流化床反应器气泡两相模型的特点?
1)以U 0的气速进入床层的气体中,一部分在乳相中以起始流动速度
U mf 通过,而其余部分以(U 0-U mf )则全部以气泡的形式通过; 2)床
层从流化前的高度L mf 增高到流化时的高度L f ,完全是由于气泡的体积
所造成; 3)气泡相为向上的平推流,大小均一; 4)反应完全在乳相中进行; 5)气泡与乳相间的交换量Q 为穿流量q 与扩散量之和。
22、简述双膜理论?
该模型设想在气-液两相流的相界面处存在着呈滞流状态的气膜和液膜,而把气液两相阻力集中在这两个流体膜内,而假定气相主体和液相主体内组成均一,不存在传质阻力。
组分是通过在气膜和液膜内的稳定的分子扩散过程来进行传质的,通过气膜传递到相界面的溶质组分瞬间的溶于液体且达到平衡。
因此,把复杂的相间传质过程模拟成串联的稳定的双膜分子扩散过程的叠加,相间传质总阻力等于传质阻力的加和。
23、简述理想反应器的种类?
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。