反应工程习题
反应工程课后习题参考答案
1 绪论1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+ 32222CH OH 3O 2CO 4H O +→+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）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：0.629Y S 0.961196.11%X 0.720====（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2由甲醇的转化率达72%2y x +=72%; 4.27x=69.2% 解得x=18.96; y=0.77 所以，反应器出口气体组成为： CH 3OH:%100221004.27⨯++--y x yx =6.983%空气：%1002210023279.54⨯++--y x y x =40.19% 水： %10022100281.17⨯++++y x y x =34.87%HCHO: %10022100⨯++y x x=17.26%CO 2: %10022100⨯++y x y=0.6983%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：23CO 2H CH OH +⇔23222CO 4H (CH )O H O +⇔+242CO 3H CH H O +⇔+24924CO 8H C H OH 3H O +⇔+222CO H O CO H +⇔+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，可凝组份变为液体即为粗甲醇，不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩机后与原料气混合返回合成塔中。
下图是生产流程示意图放空气体 Akmol/h原料气和冷凝分离后的气体组成如下：组分 原料气 冷凝分离后的气体 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 21.460.82CH40.55 3.62N22.92 10.29粗甲醇的组成为CH3OH 89.15%,(CH3)2O 3.55%,C3H9OH 1.10%,H2O 6.20%,均为重量百分率。
反应工程习题
一、选择题1. 对于气固相催化反应的反应机理难以确定的主要原因，正确的是A. 中间物种的浓度低；B. 中间物种的寿命短；C. 中间物种虽然具有正常化合物的结构和性质，但由于仪器灵敏度的原因难以进行检测；D. 中间物种往往不具有正常化合物的结构和性质2. 气相变容反应322NH 2H 3N ⇔+，原料中混入了一定量的Ar 气（与N 2和H 2的转化率为零时的初始总摩尔数比为1/2，N 2与H 2的比例为计量比），则膨胀率2N ε为A. -0.5；B. -1/3；C. -1/6；D. -5/63. 关于积分法和微分法，认识正确的是A. 积分法和微分法是两种求取动力学参数的数据处理方法，前者对数据的精度要求比后者低；B. 微分法处理过程比积分法简单得多；C. 积分法不能处理动力学较为复杂的（反应物和产物不止一种、正反应和逆反应的反应级数不同）可逆反应；D. 积分法得到的动力学参数比微分法可靠4. 对于一级恒容和一级变容不可逆反应，下面叙述正确的是A. 在同一平推流反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的；B. 在同一全混流反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的；C. 在同一间歇式反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的；D. 在同一平推流反应器或间歇式反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的5. 对于瞬时收率和总收率，下列正确的判断是A. 对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等；B. 对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等；C. 对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；D. 对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；6. 纯气体A (浓度2 mol/L ，摩尔流率100mol/min)在平推流反应器里分解生成一系列产物，其动力学为A A C r products A )min 10(,5.21-=-→在一个22 L 的反应器里进行反应所能达到的转化率为A. 70%；B. 80%；C. 90%；D. 100%7. 关于E 函数和F 函数，下面正确的是A. ⎰∞=0dt )t (E )t (F ；B. ⎰=t0dt )t (E )t (F ；C. dt /)t (dF )t (E =； D. 1dt )t (E )(F 0==∞⎰∞8. 轴向分散系数与扩散系数，下面论述正确的是A. 两者实质上是相同的，都符合Fick 定律；B. 两者实质上是不同的，轴向分散系数的定义实际上是借用了Fick 定律的形式；C. 轴向分散系数是与流动有关系的；D. 扩散系数是物质本身的一种属性9. 宏观流体和微观流体是流体凝集态的两种极端形式，流体的凝集态不同，对反应结果一般有明显的影响，但对于 是例外。
(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。
化学反应工程期末考试复习题省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件
7、停留时间——指流体微元从反应器入口到出口经历旳时间。 8、空间时间——反应器有效容积VR与流体特征体积流率V0之比值。 9、腾涌——在流化床旳内径较小而床高与床径比较大时，气泡在上升过 程中因聚并而增大，气泡有可能占据整个床层截面，气流将床层一节节地 往上做柱塞式推动，在上升到某一位置而崩落，流化床旳正常操作被破坏。 这种情况称腾涌。 10、均匀中毒模型——假设有毒物质旳吸附比扩散慢得多，颗粒内表面各 处均匀缓慢失活。
K
nK 0 。nK
nK 0
5、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 。 6、流体旳混合程度常用调匀度S、流体旳混合态来描述 78、、一化级学不反可应逆工反程应中旳旳动“力三学传方一反-r”A=中__旳__三__传__是__指，_其传积质分、式传为热k、C动t=_量_l传n__C递_A_C；_A_0。 9、固定床中旳传热实质上涉及粒内传热、颗粒与流体间旳传热以及床层与器壁旳传 热 几种方面。 10、在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式旳一般式为累 积量=输入量-输出量。
3、气—固相催化反应旳宏观动力学环节? 答：1）反应物从气流主体向催化剂旳外表面和内孔扩散；2）反应物在催化剂
表面上吸附；3）吸附旳反应物转化成反应旳生成物； 4）反应生成物从催化剂表 面上脱附下来；5）脱附下来旳生成物向催化剂外表面、气流主体中扩散
4、流化床反应器与固定床反应器相比较，其优缺陷是什么？ 答：优点：流化床旳Cat粒径范围宽，粒径小使流体与Cat传热面积大， 使Cat旳给热系数增大可及时传热反应器近似于等温；传质系数和面积大， 有利于传质；在操作上Cat处于稳定流动状态，可连续装卸操作简朴，适 合于大规模生产。
三、名词解释
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12A 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1Ar -～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 ＝ 。
0.00.10.20.30.40.50.60.71/(-r A )x AEqual areas二、某气相一级不可逆反应：→+A R S2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。
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_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。
反应工程习题
(4) P=P0 (1+ yA0xA)=10.393atm
对于反应速率方程为旳液相反应，为到达一定旳生产 能力，试讨论当n＞0、n=0和n＜0时，怎样选择型式 （平推流或全混流）使反应器体积最小，并简朴阐明 理由，并在图上表达反应器旳体积。
• 解：当n=0时，反应速率与反应物浓度无关，故与反应器 型式无关。
解：（1）Vm
FA0 kC A0
• xA 1 xA
VP
FA0 kC A0
ln 1 Vm 1 xA VP
xA 1 xA
1 / ln
1 xA
2.94
（2）Vm/Vp=1，一样得到：
km xA / ln 1 2.94 kP 1 xA 1 xA
km
k e
E RTm
0
kp
k e
E RT p
0
e 2.94 E R
ln(1 0.75) ln(1 0.5)
10 min
• 二级反应：
t
C
A0
xA 0
kC
2
A0
dx A (1
xA
)2
1 kC A0
• xA 1 xA
t0.75
t0.5
0.75 1 0.75
• 1 0.5 0.5
15 min
对于气相反应：A→3P 其反应速率方程为-rA=kCA，在一平推 流反应器中进行等温恒压反应。已知反应器体积为V，原料体积 流量为v0，初始浓度为CA0。试推导：其反应器设计方程，并以 A组分转化率xA表达成易积分旳形式。假定原料为纯A，气体符 合理想气体。
CB = CB0- CR-CS=4.0-1.5-0.1=2.4 mol/L
在等温恒容条件下进行下列气相反应：A→2R其反应速率方程
反应工程考试习题库及答案
第一章 绪论1。
化学反应工程是一门研究______________的科学。
(化学反应的工程问题） 2. 化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以_______作为研究对象，又以_______为研究对象的学科体系。
（化学反应、工程问题) 3。
_______是化学反应工程的基础.（ 三传一反)4。
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、半分批式）5. 化学反应工程中的“三传一反"中的三传是指_______、_______、_______.(传质、传热、动量传递）6. 不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述,也就要用数学式来表达个参数间的关系,简称_______.(数学模型)7. 在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_______。
（累积量=输入量—输出量）8。
“三传一反”是化学反应工程的基础,其中所谓的一反是指_______。
（D ）A ．化学反应B 。
反应工程 C. 反应热力学 D 。
反应动力学 9.“三传一反”是化学反应工程的基础,下列不属于三传的是_______。
（A ）A 。
能量传递 B. 质量传递 C 。
热量传递 D. 动量传递 第二章 均相反应动力学1. 均相反应是指_。
（参与反应的物质均处于同一相）2。
aA + bBpP + sS 对于反应，则=P r _______)(A r -。
（a p）3.着眼反应组分K 的转化率的定义式为_______。
（00K KK K n n n -=χ）4。
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)5。
化学反应速率式为βαB AC A C C K r =-，用浓度表示的速率常数为C K ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数P K ，则C K =_______P K .（)()(βα+RT ）6。
高等反应工程复习题
例 1.1 拟在等温间歇反映器进行氯乙醇的皂化反映: ClCH2CH2OH＋NaHCO3→OHCH2CH2OH＋NaCl＋CO2乙二醇产量为20kg／h。
使用15％的NaHCO3水溶液及30％(均为质量)的氯乙醇水溶液作原料, 摩尔比为1∶1, 混合液密度为1.02kg/L。
该反映对氯乙醇和碳酸氢钠均为一级, 在反映温度下反映速率常数等于5.2L／(mol·h)。
规定氯乙醇转化率达成95％。
(1)若辅助时间为0.5h, 试计算反映器的有效体积。
(2)若装填系数取0.75, 试计算反映器的实际体积。
例1.4拟定由纯乙烷裂解年产3亿磅乙烯, 转化率为80%时所需活塞流反映器体积。
反映为不可逆且遵循基元反映速率方程, 反映在6atm和1100K的条件下等温操作。
已知1000K时, k=0.072s-1, 活化能为82kcal/mol。
1磅=0.4536kg。
例1.3乙二醇可用作抗冻剂和生产聚酯、瓶子及胶片。
希望年产2亿磅乙二醇, 反映器等温操作。
浓度为16mol/l的环氧乙烷水溶液A与等体积具有0.9％（质量）的硫酸催化剂水溶液一起加入反映器中。
假如达成80％转化率, 拟定反映器体积。
反映速率常数为0.311min-1 ,1磅=0.4536kg乙烯氧化生产环氧乙烷。
乙烯和氧气按化学计量比进入260℃等温操作填充床反映器中, 10atm下乙烯进料流率为136.2mol/s假定用10个管束式反映器, 每个反映器中有100根直径为1.5in 装有催化剂的管子。
反映流体的性质与该温度压力下空气性质相同, 催化剂颗粒直径为0.635cm, 颗粒密度为1.923g/cm3, 空隙率为0.45。
若使转化率达成60%, 计算所需催化剂的质量。
（等温反映）260℃时k=0.0141mol/(atm ·g ·h), A 为乙烯。
根据绝热反映热量衡算式, 当进口温度T0一定期, 热容项的大小会影响x~T 曲线斜率。
反应工程练习题
1
C(t)
0 0
1
2 3 t (min)
4
试求： （1） 该反应器的停留时间分布函数 F(θ )及分布密度函数 E(θ )。 （2） 数学期望 及方差 。 （3） 若用多釜串联模型来模拟该反应器，则釜的个数 N； （4） 若在此多釜串联反应器内进行一级不可逆反应，反应速率常数 k=1min-1，且 无副反应，试求反应器出口转化率。
要求最终转化率为 90%，试问在什么温度下操作所需的反应体积最小？ 解：由（2.31）式：
2
解： （1）由图可知 C0=C(∝)=1.0，而 F(θ )=F(t)=C(t)/ C(∝)，所以：
0 t 2, F ( ) F ( t ) t 2 2 t 3, 1 t 3,
0.8 0.8 1.2 1.2
如下图所示： 平均停留时间：
3.工业生产中的含酚废液及废气可用催化法将酚烧成二氧化碳和水，使其符合排放 标准。现拟设计一固定床绝热反应器在0.1013MPa下燃烧含酚气体中的苯酚。标准 状态下含酚气体处理量为1200m3/h， 苯酚摩尔分数为0.0008， 于473K下进入反应器， 要求燃烧后气体中苯酚摩尔分数为0.0001。采用直径为8mm以氧化铝为载体的氧化 铜球形催化剂，在该催化剂上苯酚燃烧反应为一级不可逆反应，反应速率常数与温 度的关系为：������ = 7.03 × 106 exp −
SOP
19 1 dC A 0.732 0.5 1 19 1 1 C A
SP
1 0.5 1 CA
k k 6. 在等温活塞流反应器中进行一级不可逆反应， 正逆反应的反应速率常数 和 与
温度的关系如下：
5000 9000 k 2 106 exp( ), k 3.5 109 exp( ) T T
反应工程练习题
一、单项选择题：1.固体催化剂之所以能起催化作用，是由于催化剂的活性中心与反应组分的气体分子主要发生( C)。
A ．物理吸附B ．化学反应C ．化学吸附D ．质量传递2.包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为( B )A ．堆(积)密度B ．颗粒密度C ．真密度D ．平均密度3.某液相反应，其反应式可写成A+CR+C 这种反应称为(B )A ．均相催化反应B ．自催化反应C ．链锁反应 D.可逆反应4.下列不属于Langmuir 型等温吸附的假定的是_______。
（B ）A. 均匀表面B. 多分子层吸附C. 分子间无作用D. 吸附机理相同6.下列属于理想吸附等温方程的是_______。
（A ）A. Langmuir 型B. Freundlich 型C. Temkin 型D. BET 型7.催化剂颗粒扩散的Thiele 模数Φ值的大小反映了表面反应速率与_______之比。
（C ）A. 扩散速率B. 外扩散速率C. 内扩散速率D. 实际反应速率8.气固催化反应的内扩散模数e m S V L D C k L /1-=φ，其中L 为特征长度，若颗粒为圆柱形则L=_______。
（C ）A. 厚度/2B. RC. R/2D. R/39.如果连续操作的反应器达到定态，那么反应器中的浓度、温度等参数 AA.不随时间变化，可能随位置变化B.随时间变化，也随位置变化C.不随时间变化，也不随位置变化D.随时间变化，但不随位置变化10.“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指_______。
（D ）A ．化学反应 B. 反应工程 C. 反应热力学 D. 反应动力学11.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是_______。
（A ）A. 能量传递B. 质量传递C. 热量传递D. 动量传递12.下列属于非均相反应的是_______。
（B ）A. 乙酸和乙醇的酯化B. 加氢脱硫C. 氢气燃烧D. 烃类气相裂解13.化学反应O H N H NO 222222+⇔+，其中化学反应计量系数为+2的是哪种物质______。
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
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：
t2
试问： k 2 / k1 的比值为多少？间歇反应器中 P 的最大浓度为多少？并求此时 A 的转化 率？
4-1 在理想管式反应器中进行二级反应，当进料初浓度从 30%降到 4%，若要求反应结果的 残余浓度维持在 0.1%，问进料体积流量应作如何调整？ 4-2 丙烷热裂解为乙烯的反应
C3 H 8 → C2 H 4 + CH 4
c A0 = 0.004kmol / l 。
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。
反应工程复习题答案
反应工程复习题答案一、选择题1. 反应工程主要研究的是：A. 反应物的纯度B. 反应器的设计C. 反应速率的控制D. 反应条件的优化答案：C2. 以下哪个不是反应器的基本类型？A. 连续流反应器B. 间歇式反应器C. 半间歇式反应器D. 脉冲反应器答案：D3. 反应速率常数与温度的关系遵循：A. 阿累尼乌斯方程B. 范特霍夫方程C. 亨利定律D. 盖斯定律答案：A二、填空题1. 反应速率的表达式通常为：\[ r = k \cdot C_A^m \cdot C_B^n\]，其中\( k \)是________，\( C_A \)和\( C_B \)是反应物的浓度，\( m \)和\( n \)是反应级数。
答案：速率常数2. 反应器的体积流量与反应物的摩尔流量之间的关系为：\[ Q =\frac{F}{C} \]，其中\( Q \)表示体积流量，\( F \)表示摩尔流量，\( C \)表示反应物的________。
答案：浓度三、简答题1. 描述什么是催化反应，并举例说明。
答案：催化反应是指在催化剂的作用下，反应物分子的活化能降低，从而加速化学反应速率的过程。
催化剂在反应过程中不被消耗。
例如，汽车尾气中的NOx在催化剂的作用下可以被还原为氮气和水。
2. 阐述反应器设计中考虑的主要因素。
答案：反应器设计时需要考虑反应物的浓度、温度、压力、反应速率、反应器的体积和形状、物料的混合程度、热量的传递以及反应器的操作成本等。
四、计算题1. 假设一个一级反应，其速率常数\( k \)为0.1 min\(^{-1} \)，初始浓度\( C_0 \)为1 mol/L。
计算10分钟后反应物的浓度。
答案：根据一级反应的浓度随时间的变化公式\[ C = C_0 \cdote^{-kt} \]，代入数据得\[ C = 1 \cdot e^{-0.1 \cdot 10}\approx 0.37 \] mol/L。
五、论述题1. 讨论温度对化学反应速率的影响，并解释为什么在工业生产中需要控制反应温度。
（完整版）反应工程总复习题（答案）
（完整版）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（()A A x ~r 1-）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CSTRD 、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98.02=θσ，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02.02=θσ，则该反应器可近视为：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B ε是影响床层流体流动特性的重要参数，⼀般情况下当Bε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η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η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σ 0，则这个反应器近似可看作40、某反应器经脉冲⽰踪法测得的实验数据计算得⽅差2θ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 aC、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 bC 、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P ?：（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（ev s D k R =φ）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（ev s D k R =φ）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（ev s D k R =φ）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（ev s D k R =φ）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B ε是影响床层流体流动特性的重要参数，⼀般情况下当B ε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P ?：（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NANNkx+-=τ111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0.5分）1、装置结构、尺⼨、型式影响反应器内物料流动、混合、传热等，从⽽改变反应的动⼒学特性。
反应工程总复习题集(答案解析)
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（()AA x ~r 1-）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98.02=θσ，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02.02=θσ，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B ε是影响床层流体流动特性的重要参数，一般情况下当Bε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η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η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σ 0，则这个反应器近似可看作40、某反应器经脉冲示踪法测得的实验数据计算得方差2θ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P ∆： （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（ev s D k R =φ）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（ev s D k R =φ）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（ev s D k R =φ）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（ev s D k R =φ）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 AS C 、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 AS C 、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B ε是影响床层流体流动特性的重要参数，一般情况下当B ε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P ∆： （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N AN N k x ⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=τ111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0.5分）1、装置结构、尺寸、型式影响反应器内物料流动、混合、传热等，从而改变反应的动力学特性。
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。
(完整版)化学反应工程习题
2
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
33
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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dxA rA
cA0
xA 0
dxA 0.8cA20 1 xA
2
xA
0.8cA0 1 xA
t=4min时，解得XA=82.76%
3. 在催化剂上进行三甲基苯的氢解反应：
C6
H
3
(CH
）
33
H2
C6H4 (CH3 )2
CH 4
C6
H
4
(CH
）
32
H2
C6 H 5CH 3
CH 4
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
解：⑴ 反应的选择性为：
S Y 0.692 100% 96.11% X 0.720
⑵ 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：
组分 CH3OH 空气
水 总计
摩尔分率yi0 2/（2+4+1.3）=0.2740 4/（2+1.3）=0.5479 1.3/（2+4+1.3）=0.1781
摩尔数（mol） 7.672 18.96 38.3 0.7672 0.8788 43.28
摩尔分率% 6.983 17.26 34.87 0.6983 0.7999 39.39
2. 在等温下进行液相反应A+B→C+D，在该条件下的反应速 率方程为：
rA 0.8C1A.5CB0.5mol / l min
结合上述反应的化学计量式，水（nW）、氧气（nO）和 氮气（nN）的摩尔数分别为：
nW=nW0+nP+2nC=38.30 mol
nO=nO0-1/2nP-3/2nC=0.8788 mol
nN=nN0=43.28 mol 所以，反应器出口气体组成为：
组分
CH3OH HCHO
H2O CO2 O2 N2
4.6 103 kmol
/
m3
CC
0.06654 0.06666
1.534 103
1.532 103 kmol
/ m3
CD
0.4667 0.06666
1.534
103
1.074
103
kmol
/
m3
CE
0.2001 0.06666
1.534 103
4.603 103 kmol
/
m3
则二甲苯的生成速率为：
RC
rA
rE
6300C
AC
0.5 B
3400CC
C
0.5 B
6300 1.534 103 (4.6 103 )0.5 3400 1.532 103 (4.6 103 )0.5
0.6555 0.3533 0.3022kmol / m3.h
4. 拟在等温间歇反应器中进行氯乙醇的皂化反应： CH2ClCH2OH NaHCO3 CH2OHCH2OH NaCl CO2 以生产乙二醇，产量为20㎏/h，使用15%（重量）的 NaHCO3水溶液及30%（重量）的氯乙醇水溶液作原料，反 应器装料中氯乙醇和碳酸氢钠的摩尔比为1：1，混合液的 比重为1.02。该反应对氯乙醇和碳酸氢钠均为一级，在反 应温度下反应速率常数等于5.2l/mol.h，要求转化率达到 95%。
率为80%时，其混合气体的氢含量为20%，试求：
（1） 此时反应器出口的气体组成。
（2） 若这两个反应的动力学方程分别为：
rA 6300CACB0.5kmol / m3 h
rE 3400CCCB0.5kmol / m3 h
则出口处二甲基苯的生成速率是多少？
解：以100kmol为计算基准，设X为三甲基苯的转化率， Y为生成的甲苯摩尔数。 用物料衡算求出口气体组成：
1.000
摩尔数ni0(mol) 27.40 54.79 17.81 100.0
设甲醇的转化率为XA，甲醛的收率为YP，则反应器出口
甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数nA、nP和nc分别为：
nA=nA0(1-XA)=7.672 mol；
nP=nA0YP=18.9608 mol；
nC=nA0XA-nP=0.7672 mol
若将A和B的初始浓度均为3mol/l的原料混合进行反应， 求反应4min时A的转化率。
解：由题中条件知是个等容反应过程，且A和B的初始 浓度均相等，即为1.5mol/l，故可把反应速率式简化，得
rA
0.8C1A.5CB0.5
0.8C
2 A
0.8C A2 0 (1
X A)2
t cA0
xA 0
1. 在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：
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%，甲醛的收率 为69.2%。试计算
⑴ 反应的选择性； ⑵ 反应器出口气体的组成。
（1） 若辅助时间为0.5h，试计算反应器的有效体积； （2） 若装填系数取0.75，试计算反应器的实际体积。
解：氯乙醇，碳酸氢钠，和乙二醇的分子量分别为80.5, 84 和 62kg/kmol,每小时产乙二醇：20/62=0.3226 kmol/h
组分名称 三甲基苯(A)
氢（B） 二甲基苯(C)
甲烷(D) 甲基苯（E）
∑
X=0时 33.33 66.67
0 0 0 100.0
X=0.8时 33.33（1-X） 66.67-33.33X-Y
33.33X-Y 33.33X+Y
Y 100.0
由题给条件可知，混合气中氢的含量为20%，所以有： 66.67-33.33X-Y=20 解得Y=66.67-33.33×0.8-20=20.01kmol（甲苯量） 生成的二甲基苯量：33.33×0.8-20.01=6.654kmol 生成的甲烷量：33.33×0.8+20.01=46.67kmol 剩余的三甲基苯量：33.33×（1-0.8）=6.666kmol 氢气含量为：20kmol 故出口尾气组成为：三甲基苯6.666%，氢气20%，二甲 基苯6.654%，甲烷46.67%，甲基苯20.01%。
（2） 由题给条件可知，各组分的出口浓度为：
C A0
pA0 RT
0.1 0.3333 8.314 103 523
7.669 103 kmol / m3
CA CA0(1 0.8) 7.669 103(1 0.8) 1.534 103 kmol / m3
CB
0.20 0.06666
1.534 103