化学反应工程习题测试

一、填空

1. 某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式

为 。

2. 某反应速率常数的单位为m 3/(mol.hr)，该反应为 级反应。

3. 对于反应23A B R +→，各物质反应速率之间的关系为：(-r A ):(-r B ):r R

＝ 。

4. 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30min, 而在80℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 。

5. 在间歇反应器中进行一恒压气相反应32A B R +→，原料为A 和B 的混合物，

其中A 含量为20%(mol)，若物料初始体积为1升，则A 转化50％时，物料的总体积为 。

6. 某液相反应A R →于50℃下在间歇反应器中进行，反应物A 转化80％需

要10min ，如果于相同条件下在平推流反应器中进行，则达到同样的转化率需要的空时为 ；如果同样条件下在全混流反应器中进行，达到同样的转化率需要的空时是 。

7. 有一液相反应12

A R →，A 的初始浓度为0.5mmol/L 和2mmol/L 的条件下

均在30min 内转化了15％，该反应的反应级数为n = 。速率常数k = .

8. 某液相基元反应A R →，在一恒温循环反应器中进行，循环比R=1时，A

的转化率为2/3，如果关闭循环物流，转化率应为 。 9. 某反应的

1

A

r -～X A 曲线示于图2，反应在一循环反应器中进行，出口转化率为60％，则最优循环比R ＝ 。

0.0

0.10.20.30.40.50.60.7

1/(-r A )

x A

Equal areas

二、某气相一级不可逆反应：

→+

A R S

2

在等温，等压条件下在一间歇反应器中进行，原料中含A 75％（mol），8分钟后体积增加了一倍，求A的转化率以及此温度下的速率常数。（15分）

三、两个反应器串联，一个为全混流反应器，另一个为平推流反应器，对于

基元反应A R

，请问这两个反应器如何排列能使A的转化率最大，为什么?（15分）

在一只全混流反应器中进行，转化率为95％，如四、某一级液相反应A R

果再串连一只同样的全混流反应器，使转化率仍维持在95％，试问处理量增加多少？（15分）

+→+，速率常数k=1 L/(mmol.min)，在循环反五、基元自催化反应A R R R

应器中进行反应，进料中只含A(C A0＝10mmol/L, C R0=0，10mmol/min)，要想使A的转化率达到90％，求使反应器体积达到最小的循环比以及最小反应器体积。（15分）

六、用一个2升的全混流反应器来确定某反应A R

的动力学方程，A的液相溶液分别以不同的流率和不同的初始浓度加入反应器，并测定A的出口浓度，得到如下表所示的数据。假设反应速率只与A有关，求反应速率方程式。（如果有必要作图，可采用下面所附的图面。）(20分)

v0 L/min

C A0

mmol/L

C A

mmol/L

0.449.1418.34 0.564.4023.60 1103.2041.14 2153.2068.10 2180.8075.72

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

102030405060

708090100

T, C

o

C o n v e r s i o n , %

5

3

2

1

0.5

0.30.2

0.1

0.05

0.03-r A =

C A0=1mol/L

E q u

l i b r i u m

例1；根据下图，画出在平推流反应器中的最佳温度进程，当使A 的转化率达到 80%.计算所需反应器体积及空时大小 ，已知CA0= 1 mol/liter, FA0=1000 mol/min ，允许的最高操作温度为95oC ，反应方程为 A ⇔R

例2.某基元液相反应A ⇔R , ∆Hr = -75000 J/mol, CPA=CPR=1500 J/molA ⋅K,欲采用全混流反应器(CA0= 2 mol/liter, FA0=800 mol/min)，使A 的转化率达到 70%. 下页图中给出了该反应的XA ～T 关系。若采用绝热操作， (a) 反应器中的反应速率多大能使反应器体积最小？ (b) 最小的反应器体积为多少？

(c) 在上述操作中，物料进入反应器和离开反应器时的温度分别为多少？

例3.某基元液相反应A R , 欲采用循环反应器(CA0= 4 mol/liter, FA0=1000 mol/min)，操作线如下图

(a) 求循环比R

(b) 求新鲜物料温度，反应器入口温度及出口温度

(c) 求反应器体积