化学反应工程-模拟题一及答案
(完整word版)化学反应工程-模拟题一及答案
中国石油大学(北京）远程教育学院模 拟 考 试 卷化学反应工程 试卷A (开卷）答案一、在体积为2.5m 3的理想BR 反应器中进行液相等温一级基元反应A P →，k ＝2.78×10-3 s —1，进口摩尔流率F A0＝11。
4 mol/s ，反应物A 初始浓度04/A C mol L =，求： （1）当反应器中A 的转化率为80％，求所需的时间?（6分）（2）若将反应移到CSTR 中进行,其它条件不变，求所需反应器体积？（6分） （3）若将反应移到PFR 中进行，其它条件不变,求所需反应器体积？(6分） 解:（1）由BR 设计方程可得反应所需的时间为：31111ln ln 579()1 2.78*1010.8t s k x -===-- （2）由CSTR 的设计方程可得反应器的体积为：003011.40.84100.7()(1) 2.78104(10.8)-⨯====--⨯⨯⨯-A A A A A A A F X F X V L r kC X （3）由PFR 的设计方程可得反应器的体积为：0030111.4ln ln51650()(1)(1) 2.78104-=====---⨯⨯⎰⎰AAX X A A A A A A A A A A dX FdX F V F L r kC X kC X二、在一个等温活塞流反应器中进行气相反应：C B A →+2，该反应对A 和B 均是一级.反应器的入口体积流率为2.5L/min ，进料为等摩尔的组分A 和B 。
入口温度和压力分别是727℃和10atm.在此温度下的反应速率常数k ＝4L/mol ·min 。
求： （1）反应器入口处（即X A =0时)A 的浓度？ （4分） （2）反应器入口处（即X A =0时）的反应速率？（4分) （3）当A 的转化率为40％时的浓度？(4分） （4)当A 的转化率为40％时的反应速率？（6分）解：对于反应C B A →+2,2211-=--=δ入口处：F A0＝F B0,则y A0＝0.5，所以10-=⨯=δεA y （1）由理想气体定律可得入口处A 的浓度为:A0A0y P 0.510atmC 0.061(mol /L)RT 0.082(L atm /mol K)(727273)K⨯===⋅⋅⨯+ （2)入口处的反应速率：223A A0B0A0r kC C kC 40.0610.061 1.4910(mol /dm L)--===⨯⨯=⨯⋅(3）当A 的转化率为40%时A 的浓度为：A A0A0A01X 1X C C C C 0.061(mol /L)1X 1X --⎛⎫⎛⎫==== ⎪ ⎪+ε-⎝⎭⎝⎭（4)当A 的转化率为40%时B 的浓度为：B B A0A0A0b 2X 1X 12X 10.8a 1C C C C 0.0610.0203(mol /L)1X 1X 1X 10.4⎛⎫⎛⎫Θ-- ⎪ ⎪--⎛⎫====⨯= ⎪ ⎪ ⎪+ε---⎝⎭ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭3A A B r kC C 40.0610.0203 4.9610(mol /L min)--==⨯⨯=⨯⋅三、有如下平行反应：3.01B A P C C k r =，8.15.02B A S C C k r =,其中121==k k ，(1)当A 和B 的初始浓度为L mol C C B A /2000==，A 和B 均从反应器入口加入,计算A 的转化率为0.9时的瞬时选择性。
《化学反应工程》试题及答案
精心整理《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/m3·h，速率常数k的因次为m3/kmol·h。
6.7.8.9.105倍。
10.11.12.13.反应14.n倍15.n倍16.17.对于特定的活化能，温度越低温度对反应速率的影响越大。
18.某平行反应主副产物分别为P和S，选择性S P的定义为(n P-n P0)/(n S-n S0)。
19.某反应目的产物和着眼组分分别为P和A其收率ΦP的定义为(n P-n P0)/(n A0-n A)。
20.均相自催化反应其反应速率的主要特征是随时间非单调变化，存在最大的反应速率。
21.根据反应机理推导反应动力学常采用的方法有速率控制步骤、拟平衡态。
22.对于连续操作系统，定常态操作是指温度及各组分浓度不随时间变化。
23.返混的定义：不同停留时间流体微团间的混合。
24.平推流反应器的返混为0；全混流反应器的返混为∞。
25.空时的定义为反应器体积与进口体积流量之比。
26. 针对着眼组分A 的全混流反应器的设计方程为AA A r x F V-=0。
27. 不考虑辅助时间，对反应级数大于0的反应，分批式完全混合反应器优于全混流反应器。
28. 反应级数>0时，多个全混流反应器串联的反应效果优于全混流反应器。
29. 反应级数<0时，多个全混流反应器串联的反应效果差于全混流反应器。
30. 反应级数>0时，平推流反应器的反应效果优于全混流反应器。
31. 反应级数<0时，平推流反应器的反应效果差于全混流反应器。
32. 对反应速率与浓度成正效应的反应分别采用全混流、平推流、多级串联全混流反应器其反应器体积的大小关33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 采用无因次化停留时间后，F (θ)与F (t)的关系为F (θ)=F (t)。
化学反应工程综合复习有答案
化学反应工程模拟题答案一、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×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;二、多项选择题：1．关于理想的间歇式反应器、平推流反应器和全混流反应器,下列描述正确的是 A, C, DA. 三者同为理想反应器,但理想的内涵是不同的；B. 理想的间歇式反应器和全混流反应器的理想的内涵是一样的,都是反应器内温度和组成处处相同；C. 理想的间歇式反应器和全混流反应器的理想的内涵是不一样的,虽然都是反应器内温度和组成处处相同,但前者随着时间的变化温度和组成可能都发生变化,而后者则不随时间变化；D. 平推流和全混流反应器都是连续流动式反应器,前者的返混为零,后者为无穷大2．关于积分法和微分法,认识正确的是 A, BA. 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. 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；C. 积分法得到的动力学参数比微分法可靠3．对于一级恒容和一级变容不可逆反应,下面叙述正确的是 CA. 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4．对于瞬时收率和总收率,下列正确的判断是 A, CA. 对于全混流反应器,反应的瞬时收率与总收率相等；B. 对于平推流反应器,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；5．气相变容反应22+⇔,原料中混入了一定量的惰性气体惰性气体A B C与A和B的转化率为零时的初始总摩尔数比为1：1,A与B的比例为计量比,则膨胀率ε为 CAA. ；B. -1/3；C. -1/6；D. -5/66． 纯气体A 浓度2 mol / L,摩尔流率100 mol / 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 L 的反应器里进行反应所能达到的转化率为 AA. 70%；B. 80%；C. 90%；D. 100%7． 关于E 函数和F 函数,下面正确的是 B, C, DA. Ft= Et ；B. ⎰=t 0dt )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 B, C, DA. 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 A, B 是例外;A. 一级不可逆反应；B. 在平推流反应器内进行反应；C. 在全混流反应器内进行反应；D. 零级反应10． 对于一个气固相催化反应,减小外扩散和内扩散影响的措施正确的是 AA. 提高反应器内气体的流速,减小催化剂颗粒的直径；B. 降低反应器内气体的流速,减小催化剂颗粒的直径；C. 降低反应器内气体的流速,增大催化剂颗粒的直径；D. 增加催化剂颗粒的直径,提高反应器内气体的流速11． 关于基元反应的认识,正确的是 A, BA. 分子数是针对基元反应的概念；B. 基元反应的计量系数与对应物种的反应级数之间存在一一对应关系；C. 基元反应R A →和R 2A 2→意义是一样的；D. 有的基元反应的总反应级数可能是小数12． 对于一个均相变容反应,针对反应物A 的反应速率,下面表述正确的是 B,D A. dt dC r A A -=-；B. dt dx x 1C r A A A 0A A ⋅ε+=-；C. dt )x 1x (d C r A A A 0A A ε+=-； D. dtdN V 1r A A ⋅-=- 13． 对于平行反应S A R A 222111n ,E ,k n E ,k −−−→−−−−→−，,活化能E 1< E 2,反应级数n 1< n 2,如果目的产物是R 的话,我们应该在 D 条件下操作;A. 高温、反应物A 高浓度；B. 高温、反应物A 低浓度；C. 低温、反应物A 高浓度；D. 低温、反应物A 低浓度14． 对于化学反应的认识,下面正确的是 B, DA. 化学反应的转化率、目的产物的收率仅与化学反应本身和使用的催化剂有关系；B. 化学反应的转化率、目的产物的收率不仅与化学反应本身和使用的催化剂有关,而且还与反应器内流体的流动方式有关；C. 反应器仅仅是化学反应进行的场所,与反应目的产物的选择性无关；D. 反应器的类型可能直接影响到一个化学反应的产物分布15． 对于一个串联反应,目的产物是中间产物,适宜的反应器是 BA. 全混流反应器；B. 平推流反应器；C. 循环反应器；D. 平推流与全混流串联在一起的反应器16． 关于非理想流动与停留时间分布,论述正确的是 A, CA. 一种流动必然对应着一种停留时间分布；B. 一种停留时间分布必然对应着一种流动；C. 一种停留时间分布可能对应着多种流动；D. 流动与停留时间分布存在一一对应关系17． t /t e t1)t (E -=是 BA. 平推流的E 函数；B. 全混流的E 函数；C. 平推流串联全混流的E 函数；D. 全混流串联平推流的E 函数18． 对于轴向分散模型,选择不同的边界条件,计算公式和结果都有所不同,这说明 DA. 边界条件是人为设定的,是为了便于有关公式的推导；B. 边界条件可以自由选取；C. 边界条件决定于操作条件和反应装置的本身；D. 边界条件不同,直接影响到反应器内的流动和反应;19．对于一个气固相催化反应过程,下列属于动力学因素的是 C, DA. 气膜扩散；B. 孔内扩散；C. 反应物的吸附和产物的脱附；D. 表面反应20．Langmuir吸附模型的四个假定：均匀表面、单层吸附、吸附机理相同和无相互作用这几点应该说是非常苛刻的,实际情况很难满足上述要求;然而,对于多数的化学反应,应用这几点假定进行有关的推导,结果一般是可以接受的,其主要原因在于 AA. 实际反应过程中催化剂表面吸附物种的覆盖度很低；B. 实际的催化剂表面一般很平整；C. 实际的催化剂表面上活性位间的距离较远；D. 实际的催化剂表面上活性位的数量有限21．关于指前因子和活化能描述正确的是 BA. 指前因子理论上与温度无关,活化能的取值永远都是正的,活化能大、温度低,反应速率对温度的变化更敏感；B. 指前因子理论上与温度有关,但与指数项相比其随温度的变化可以忽略,活化能的取值永远都是正的,活化能大、温度低,反应速率对温度的变化更敏感；C. 指前因子理论上与温度有关,活化能的取值不可能永远都是正的,活化能小、温度高,反应速率对温度的变化更敏感；22． 对于一级不可逆反应S R A 21k k −→−−→−,产物R 的最大浓度通常 C A. 只与速率常数的大小有关；B. 只与反应温度有关；C. 与A 的初始浓度和速率常数的大小有关；D. 只与A 的初始浓度有关23． 测定停留时间分布常用的方法有脉冲示踪法和阶跃示踪法,关于这两种方法,下列描述正确的是 A,B,DA. 这两种方法都是物理示踪法；B. 根据脉冲示踪法得到的实验数据,可以直接得到E 函数；C. 根据阶跃示踪法得到的实验数据,可以直接得到E 函数；D. 根据阶跃示踪法得到的实验数据,可以直接得到F 函数三、计算题：1. 某一级液相反应A R →在一只全混流反应器中进行,转化率为95％,如果再串联一只同样的全混流反应器,使转化率仍维持在95％,试问处理量应增加多少解： 当反应在一个全混流反应器内进行时,根据全混流反应器的设计方程,有1111τ+=-k x A ……………….1 当两个等体积全混流反应器串联时,转化率不变,则有2)21(11τ+=-k x A (2)根据式1,得1τk =19；根据式2,得=τk ;进料体积流率之比等于空时的反比,即010*******.5,2//2v v V V v v R R =∴==ττττ;也就是说,串联后进料体积流率应为原来的倍,即需增加倍;2. 某速率常数为 min -1的一级不可逆反应在一非理想反应器内进行反应,示踪结果表明,t 和2θσ 分别为15 min 和;求用多级混合流模型预测的转化率;解：根据多级混合流模型无因次方差与N 之间的关系,有2/1N θσ= =根据一级不可逆反应多级混合流模型转化率的表达式,有3. 反应物A 反应首先生成R k 1 = 6 hr -1,R 进一步反应生成S k 2 = 3 hr -1和Tk 3 = 1 hr -1;如果浓度为 mol / L 的纯A 在一个全混流反应器内进行反应,求R 浓度达到最大值的空时及R 的最大浓度;解：根据一级不可逆串联反应在全混流反应器中进行反应时中间物种最大浓度及达到最大浓度空时的公式,有：=+=τ)(1321k k k opt hr说明：上述两公式也可通过对反应物A 和产物R 两次应用全混流反应器设计方程,求得产物R 的浓度表达式,然后令R dC =0d τ,求出 opt 和C R, max 的值; 4．某一级恒容反应AP 在一平推流和一全混流反应器所组成的串联反应器组中进行,两反应器的有效容积均为Vr,进料为纯A,初始体积流率为v 0,试证明最后的总转化率与这两个反应器的串联顺序无关;假设两反应器的温度相等且保持恒定,反应器被反应物全部充满解: 反应速率方程：A A r kC -=(a) 全混流在前,平推流在后由全混流的设计方程,得：010101A A A A RA A C C C C V v r kC τ--===- 故：0101A A R C C V k v =+ 由平推流的设计方程得： 则：00//001011R R kV v kV v k A A Af A R C C C C e e e V k k v ττ---===++ 其中0R V v τ= b 平推流在前,全混流在后对平推流： 10100001ln A A A X C RA A A A C A A A V dx dC C C v r kC k C τ===-=--⎰⎰得：10k A A C C e τ-= 对全混流：110A Af A Af RA Af C C C C V v r kC τ--===- 得：0111k A A Af C C C e k k τττ-==++ 即：两各反应器的排列顺序不影响反应结果化学反应工程名词解释★在大型装置中,传热和控温往往是头等难题,甚至根本不可能达到与小装置相同的温度条件,因此,就出现“放大效应”;★间歇式反应器：一次性加料,经过一段时间出料的反应器;★膨胀因子：当反应物A 或产物P 每消耗或生成1mol 时,所引起的整个物系总物质的量mol 的增加或减少值;★膨胀率：表征变容程度的参数,仅适用于物系体积随转化率变化呈线性关系的情况; ★返混：停留时间不同的流体颗粒之间的混合;★平推流：指反应物料以一致的方向向前移动,在整个截面上各处的流速完全相等; ★全混流：指刚进入反应器的新鲜物料与已存留在反应器中的物料能达到瞬间的完全混合,以致在整个反应器内各处物料的浓度和温度完全相同,且等于反应物出口物料的温度和浓度;★停留时间：指从反应物进入反应器时算起至离开反应器时为止所经历的时间;★停留时间分布：由于同时进入反应器的物料颗粒在反应器中的停留时间可能有长有短,因而形成一个分布;★空时：在规定的条件下,进入反应器的物料通过反应器体积所需的时间;★空速：在规定的条件下,单位时间内进入反应器的物料体积相当于几个反应器的空积,或单位时间内通过单位反应器的物料体积;★工业催化剂所必备的三个主要条件：活性好、选择性高、寿命长;③焦姆金型物理法④BET型化学法★反应的控制步骤答：气体在催化剂存在下进行化学反应可以设想是由下列步骤组成的①反应物从气流主体扩散到催化剂的外表面外扩散过程②反应物进一步向催化剂的微孔内扩散进去内扩散过程③反应物在催化剂的表面上被吸附吸附过程④吸附的反应物转化成反应的生成物表面反应过程⑤反应生成物从催化剂表面上脱附下来脱附过程⑥脱附下来的生成物分子从微孔内向外扩散到催化剂外表面处内扩散过程⑦生成物分子从催化剂外表面扩散到主流气流中被带走外扩散过程。
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. 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。
化学反应工程第一阶段作业答案作
作业第1题对于反应级数n＞0的不可逆气相等温反应，为降低反应器体积，应选用_______。
您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P24第2题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_______。
您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P24第3题下列单位不属于反应速率的是_______。
您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P12第4题下面反应器中不属于理想反应器的是_______。
您的答案：D题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P12第5题下面哪种反应器组合形式可以最大程度降低反应器体积_______。
您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P31第6题“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓一反是指_______。
您的答案：D题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P12第7题“三传一反”是化学反应工程的基础，不属于三传的是_______。
您的答案：A题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P2第8题比较下面四个活化能，当反应活化能为_______，反应温度降低10℃时，其速率常数变化最大？您的答案：D题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P14第9题下列不属于间歇反应器特点的是_______。
您的答案：D题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P23第10题下列不属于全混流反应器特点的是_______。
您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P25第11题下列反应其中，_______的返混程度最大。
您的答案：B题目分数：0.5此题得分：0.5批注：《化学反应工程简明教程》P25第12题下列反应其中，_______的返混程度最小。
化学反应工程模拟题一及答案
一、在体积为2.5m 3的理想BR 反应器中进行液相等温一级基元反应A P →， k ＝2.78×10-3 s -1，进口摩尔流率F A0＝11.4 mol/s ，反应物A 初始浓度04/A C mol L =，求：（1）当反应器中A 的转化率为80％，求所需的时间？（6分）（2）若将反应移到CSTR 中进行，其它条件不变，求所需反应器体积？（6分）（3）若将反应移到PFR 中进行，其它条件不变，求所需反应器体积？（6分）二、在一个等温活塞流反应器中进行气相反应：C B A →+2，该反应对A 和B 均是一级。
反应器的入口体积流率为2.5L/min ，进料为等摩尔的组分A 和B 。
入口温度和压力分别是727℃和10atm 。
在此温度下的反应速率常数k ＝4L/mol ·min 。
求：（1）反应器入口处（即X A =0时）A 的浓度？ （4分）（2）反应器入口处（即X A =0时）的反应速率？（4分）（3）当A 的转化率为40%时的浓度？（4分）（4）当A 的转化率为40%时的反应速率？（6分）三、有如下平行反应：其动力学方程分别为：3.01B A P C C k r =，8.15.02B AS C C k r =，其中121==k k ， （1）当A 和B 的初始浓度为L mol C C B A /2000==，A 和B 均从反应器入口加入，计算A 的转化率为0.9时的瞬时选择性。
（6分）（2）对该平行反应，采用怎样的操作方式可以提高反应过程的选择性？（8分）四、在非等温反应器操作过程中，可能出现多态现象，请问什么是多态现象？请判断下图所示中，哪些点是稳定操作点，哪些点是不稳定操作点，并分析其原因？（12分）五、在实验室中用全混反应器等温下进行一级液相反应A →P ，当空时为25min 时，A 的转化率达62％。
将反应器放大进行中试，反应器型式为管式，其停留时间分布的实测结果如表所示，反应器的平均停留时间为43 min ，方差为233min 2。
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 -。
（ap）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 。
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-习题集(含答案)(2024版)
可编辑修改精选全文完整版《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_ 。
化学反应工程综合复习有答案
化学反应工程综合复习有答案Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】化学反应工程模拟题答案一、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×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。
《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。
化学反应工程试题及答案
化学反应工程试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 化学反应工程主要研究的是（）。
A. 反应器的设计B. 反应过程的优化C. 反应动力学D. 反应器的放大答案：B2. 反应速率常数k与温度的关系遵循（）。
A. 阿伦尼乌斯方程B. 范特霍夫方程C. 吉布斯自由能方程D. 亨利定律答案：A3. 在一个恒温恒压的容器中，如果反应物A的浓度增加一倍，反应速率将（）。
A. 增加一倍B. 增加两倍C. 不变D. 增加四倍答案：A4. 以下哪种类型的反应器是理想流动反应器（）。
A. 完全混合反应器B. 平推流反应器C. 活塞流反应器D. 循环流反应器答案：C5. 反应器的停留时间分布（RTD）是用来描述（）。
A. 反应物的转化率B. 反应器内的温度分布C. 反应器内的压力分布D. 反应物在反应器内的停留时间答案：D6. 在一个反应器中，如果反应物A的转化率增加，那么（）。
A. 反应速率一定增加B. 反应速率一定减少C. 反应速率可能增加也可能减少D. 反应速率不变答案：C7. 以下哪种催化剂是固体催化剂（）。
A. 酸催化剂B. 金属催化剂C. 酶催化剂D. 所有选项都是答案：D8. 反应器的体积效率是指（）。
A. 反应器体积与反应物体积的比值B. 反应器体积与催化剂体积的比值C. 反应器体积与产物体积的比值D. 反应器体积与反应物转化率的比值答案：B9. 在一个反应器中，如果反应物A的浓度增加，那么（）。
A. 反应速率一定增加B. 反应速率一定减少C. 反应速率可能增加也可能减少D. 反应速率不变答案：A10. 以下哪种类型的反应器是理想混合反应器（）。
A. 完全混合反应器B. 平推流反应器C. 活塞流反应器D. 循环流反应器答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 阿伦尼乌斯方程中，温度每增加10°C，反应速率常数k增加的倍数为______。
答案：e^(Ea/(R*10))2. 在一个反应器中，如果反应物A的浓度为[A]，反应速率常数为k，那么反应速率v可以表示为______。
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. 化学反应工程中，反应速率常数k与温度T的关系通常遵循什么定律？A. 阿伦尼乌斯定律B. 范特霍夫定律C. 莱·夏特利埃定律D. 牛顿冷却定律答案：A2. 在一个理想反应器中，如果反应物A的初始浓度为10 mol/L，反应速率为0.1 mol/(L·s)，那么反应物A的表观反应级数是多少？A. 0级B. 1级C. 2级D. 3级答案：B二、填空题1. 请写出化学平衡常数K的表达式：_________________。
答案：K = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b2. 某反应器中，反应物A的浓度从10 mol/L减少到1 mol/L，反应时间t为10分钟。
如果反应是一级反应，求反应速率常数k。
答案：k = 0.1 min^-1三、简答题1. 简述催化剂在化学反应中的作用。
答案：催化剂在化学反应中的作用主要是降低反应的活化能，从而加快反应速率，但催化剂本身在反应过程中不被消耗。
2. 描述连续搅拌槽式反应器（CSTR）的基本特点。
答案：连续搅拌槽式反应器是一种在反应过程中连续加入反应物，同时连续排出产物的设备。
它具有良好的混合特性，反应物和产物在反应器内浓度分布均匀。
四、计算题1. 假设某一级反应A → B，反应速率常数k=0.05 s^-1。
若初始时[A]=1 mol/L，求10秒后A的浓度。
答案：[A] = e^(-kt) × [A]₀ = e^(-0.05 × 10) × 1 = 0.38 mol/L2. 某反应A + B → C + D，反应速率为-rA = k[A][B]，其中k=0.02 L/mol·s。
初始时[A]₀=1 mol/L，[B]₀=2 mol/L。
若反应进行到[A]=0.5 mol/L时，求[B]的浓度。
答案：根据反应物A和B的消耗比例，[B] = 2 - 0.5 × (2/1) = 1 mol/L五、论述题1. 论述反应器设计中的安全因素考虑。
化学反应工程试题及答案
化学反应工程试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 化学反应工程主要研究的是（）。
A. 化学反应的速率B. 化学反应的机理C. 化学反应的平衡D. 化学反应的设备答案：A2. 反应速率常数k与温度的关系可以用（）来描述。
A. 阿伦尼乌斯方程B. 范特霍夫方程C. 吉布斯自由能方程D. 牛顿冷却定律答案：A3. 在固定床反应器中，催化剂的表面积对反应速率的影响是（）。
A. 增加催化剂表面积可以提高反应速率B. 增加催化剂表面积可以降低反应速率C. 催化剂表面积对反应速率无影响D. 催化剂表面积与反应速率成反比答案：A4. 以下哪种反应器属于非均相反应器（）。
A. 管式反应器B. 搅拌槽反应器C. 流化床反应器D. 所有选项都是答案：C5. 反应器设计时，如果希望提高反应物的转化率，应该考虑（）。
A. 提高反应温度B. 增加反应物浓度C. 增加催化剂用量D. 所有选项都是答案：D二、填空题（每题2分，共20分）1. 阿伦尼乌斯方程中，温度每升高10℃，反应速率常数k大约增加______倍。
答案：2-32. 反应器的停留时间分布可以通过______来描述。
答案：停留时间分布曲线3. 流化床反应器中，颗粒的流态化状态可以通过______来实现。
答案：鼓泡或喷动4. 反应器的体积传质系数通常用______表示。
答案：kLa5. 在反应器设计中，如果需要提高反应速率，可以采用______的方法。
答案：增加催化剂活性三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述反应器的类型及其特点。
答案：反应器的类型包括管式反应器、搅拌槽反应器、流化床反应器等。
管式反应器适用于气体与固体催化剂的反应，优点是结构简单，易于放大；搅拌槽反应器适用于液体或液固反应，优点是混合均匀，反应速率快；流化床反应器适用于气固或液固反应，优点是传热传质效率高，反应速率快。
2. 描述如何通过实验测定反应速率常数k。
答案：通过改变反应物浓度或温度，测量反应速率的变化，然后利用阿伦尼乌斯方程或实验数据拟合，可以求得反应速率常数k。
反应工程考试题及答案
反应工程考试题及答案一、选择题（每题2分，共10题）1. 在反应工程中，反应速率常数k与温度T的关系是：A. k与T成正比B. k与T成反比C. k与T的指数成正比D. k与T的指数成反比答案：C2. 以下哪个参数不是反应器设计中需要考虑的因素？A. 反应物浓度B. 反应速率C. 反应器体积D. 反应器颜色答案：D3. 对于一个一级反应，其半衰期与反应物初始浓度的关系是：A. 与初始浓度成正比B. 与初始浓度成反比C. 与初始浓度无关D. 随初始浓度变化而变化答案：C4. 在连续搅拌釜式反应器（CSTR）中，如果反应物的转化率增加，以下哪个参数会减少？A. 反应速率B. 反应器体积C. 反应物浓度D. 反应时间答案：C5. 以下哪个不是反应工程中的基本概念？A. 反应速率B. 反应器类型C. 反应动力学D. 反应器的热力学答案：D二、填空题（每题3分，共5题）1. 反应速率方程通常表示为：\[ r = k[A]^m \]，其中r代表反应速率，k代表反应速率常数，[A]代表反应物A的浓度，m代表反应物A 的______。
答案：反应级数2. 对于一个反应器，如果其体积增大而其他条件不变，那么反应物的转化率将______。
答案：减少3. 在反应工程中，催化剂的作用是______反应速率，而不改变反应的______。
答案：增加；平衡位置4. 反应器的类型包括间歇式反应器、连续搅拌釜式反应器和______。
答案：管式反应器5. 反应器的设计需要考虑反应物的转化率、反应速率和______。
答案：反应器的热稳定性三、简答题（每题10分，共2题）1. 描述一级反应和二级反应在半衰期方面的主要区别。
答案：一级反应的半衰期与初始浓度无关，而二级反应的半衰期与初始浓度的平方根成反比。
2. 简述连续搅拌釜式反应器（CSTR）与间歇式反应器在操作方式上的主要区别。
答案：连续搅拌釜式反应器是连续操作的，反应物和产物连续进出反应器，而间歇式反应器是分批操作的，反应物一次性加入反应器，反应完成后产物一次性取出。
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）.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）.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：B 8. 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/2 2 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.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.标准答案：A12. 流化床反应器中的操作气速U0是根据具体情况定的，一般取流化数U0/ut在( )范围内。
化学反应工程课后习题答案
化学反应工程课后习题答案化学反应工程课后习题答案化学反应工程是化学工程学科中的重要分支之一，它研究的是化学反应在工业生产中的应用。
通过对反应过程的分析和优化，可以提高反应的产率、选择性和经济性。
在学习化学反应工程的过程中，我们经常会遇到一些习题，下面我将为大家提供一些常见习题的解答。
1. 习题一：对于一个一级反应A→B，初始浓度为C0的A，经过一段时间t后，浓度为Ct。
求该反应的速率常数k。
解答：根据一级反应的速率方程，可以得到d[A]/dt = -k[A]，其中d[A]/dt表示A的浓度随时间的变化率。
根据题意，我们可以得到d[A]/dt = (Ct - C0)/t。
将这两个式子相等，可以得到(Ct - C0)/t = -k[A]。
由于初始浓度为C0的A，所以[A] = C0。
将这个值代入上式，可以得到(Ct - C0)/t = -kC0。
整理一下，就可以得到k = (C0 - Ct)/C0t。
2. 习题二：对于一个二级反应A + B→C，初始浓度分别为C0的A和C1的B，经过一段时间t后，浓度分别为Ct的A和Ct+1的B。
求该反应的速率常数k。
解答：根据二级反应的速率方程，可以得到d[A]/dt = -k[A][B]，d[B]/dt = -k[A][B]。
根据题意，我们可以得到d[A]/dt = (Ct - C0)/t，d[B]/dt = (Ct+1 - C1)/t。
将这两个式子相等，可以得到(Ct - C0)/t = (Ct+1 - C1)/t = -k[A][B]。
由于初始浓度分别为C0的A和C1的B，所以[A] = C0，[B] = C1。
将这两个值代入上式，可以得到(Ct - C0)/t = (Ct+1 - C1)/t = -kC0C1。
整理一下，就可以得到k = (C0- Ct)/(C0C1t) = (Ct+1 - C1)/(C0C1t)。
3. 习题三：对于一个零级反应，初始浓度为C0的A，经过一段时间t后，浓度为Ct。
化学反应工程本阶段练习一答案
化学反应工程 (本)阶段练习一一、填空1)化学反应工程研究目是工业反应过程优化。
2)优化技术指标有反应速率、反应选择率、能量消耗。
3)优化决议变量有结构变量、操作方法、工艺条件。
4)排除一切传输过程影响动力学称为微观动力学（或本征动力学）。
5)包含传输过程影响动力学称为宏观动力学（或表观动力学）。
6)反应级数工程意义是反应速率对组分浓度改变敏感程度。
7)活化能工程意义是反应速率对温度改变敏感程度。
8)经典化学反应大致可分为简单反应（包含自催化反应）; 可逆反应; 平行反应; 串连反应。
9)理想反应器包含理想间歇反应器和理想管式反应器10)一级反应关键特征是反应转化率与初浓度无关。
二、单选或多选题⑴消除了物理过程影响动力学称为 c 。
a.颗粒动力学b.宏观动力学c.本征动力学d.床层动力学⑵达成相同转化率所对应 a 相同是一级反应特征关键判据。
a. 反应时间b. 速率常数c. 初浓度d.残余浓度⑶技术指标包含 B, C, D ．a. 收率b.能耗c. 选择性d.反应速率⑷常见流固相反应模型包含B, C 。
a. 全混流模型b. 整体模型c. 收缩未反应芯模型d.平推流模型三、 图解题⑴简单反应A →P, n A A kc r =-)(, 在间歇反应器中反应。
试画出下列不一样级数时对应坐标关系曲线。
⑵画出自催化反应下列关系图。
三、 计算题⑴有下列两个反应: a. C 2H 4 二聚反应, 反应温度为200℃, 反应活化能mol kJ E /9.156=b. C 2H 6 二聚反应, 反应温度为200℃, 反应活化能mol kJ E /6.104=为使反应速率提升一倍, 计算所需提升温度为多少？并讨论所计算结果。
解: 反应速率提升一倍, 即212=k k A x t0=n A c 1t 2=n t1=n )(A r -tA r -1Ax21122222'11ln ()15690011ln 2()481.568.314473.158.410460011ln 2()485.868.314473.1512.7k E k R T T T K T T C T K T T C =-=-⇒=∆=︒'=-⇒='∆=︒分别提升温度为8.4C ︒和12.7C ︒结论: 不一样反应活化能（E ）, 化学反应速率对温度改变敏感程度不一样。
《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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中国石油大学（北京）远程教育学院模 拟 考 试 卷化学反应工程 试卷A (开卷)答案一、在体积为2.5m 3的理想BR 反应器中进行液相等温一级基元反应A P →， k ＝2.78×10-3 s -1，进口摩尔流率F A0＝11.4 mol/s ，反应物A 初始浓度04/A C mol L =，求：（1）当反应器中A 的转化率为80％，求所需的时间？（6分）（2）若将反应移到CSTR 中进行，其它条件不变，求所需反应器体积？（6分）（3）若将反应移到PFR 中进行，其它条件不变，求所需反应器体积？（6分） 解：（1）由BR 设计方程可得反应所需的时间为：31111ln ln 579()1 2.78*1010.8t s k x -===-- （2）由CSTR 的设计方程可得反应器的体积为：003011.40.84100.7()(1) 2.78104(10.8)-⨯====--⨯⨯⨯-A A A A A A A F XF X V L r kC X （3）由PFR 的设计方程可得反应器的体积为：00030000111.4ln ln51650()(1)(1) 2.78104-=====---⨯⨯⎰⎰A A X X A A A A A A A A A A dX F dX F V F L r kC X kC X 二、在一个等温活塞流反应器中进行气相反应：C B A →+2，该反应对A 和B 均是一级。
反应器的入口体积流率为2.5L/min ，进料为等摩尔的组分A 和B 。
入口温度和压力分别是727℃和10atm 。
在此温度下的反应速率常数k ＝4L/mol ·min 。
求：（1）反应器入口处（即X A =0时）A 的浓度？ （4分）（2）反应器入口处（即X A =0时）的反应速率？（4分）（3）当A 的转化率为40%时的浓度？（4分）（4）当A 的转化率为40%时的反应速率？（6分）解：对于反应C B A →+2，2211-=--=δ入口处：F A0＝F B0，则y A0＝0.5，所以10-=⨯=δεA y（1）由理想气体定律可得入口处A 的浓度为：A0A0y P 0.510atm C 0.061(mol /L)RT 0.082(L atm /mol K)(727273)K⨯===⋅⋅⨯+ （2）入口处的反应速率：223A A0B0A0r kC C kC 40.0610.061 1.4910(mol /dm L)--===⨯⨯=⨯⋅（3）当A 的转化率为40%时A 的浓度为：A A0A0A01X 1X C C C C 0.061(mol /L)1X 1X --⎛⎫⎛⎫==== ⎪ ⎪+ε-⎝⎭⎝⎭（4）当A 的转化率为40%时B 的浓度为：B B A0A0A0b 2X 1X 12X 10.8a 1C C C C 0.0610.0203(mol /L)1X 1X 1X 10.4⎛⎫⎛⎫Θ-- ⎪ ⎪--⎛⎫====⨯= ⎪ ⎪ ⎪+ε---⎝⎭ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭3A A B r kC C 40.0610.0203 4.9610(mol /L min)--==⨯⨯=⨯⋅三、有如下平行反应：其动力学方程分别为：3.01B A P C C k r =，8.15.02B AS C C k r =，其中121==k k ， （1）当A 和B 的初始浓度为L mol C C B A /2000==，A 和B 均从反应器入口加入，计算A 的转化率为0.9时的瞬时选择性。
（6分）（2）对该平行反应，采用怎样的操作方式可以提高反应过程的选择性？（8分） 解：根据瞬时选择性的定义：5.15.08.13.05.0121---===B A B A S P C C C C k k r r S （1）由于A 和B 的初始浓度相同，而且反应过程二者的反应量相同，所以在整个反应过程中C A ＝C B ，当A 的转化率为0.9，选瞬时选择性A C S /1=，C A ＝C A0（1-0.9）＝2mol/l ，S ＝0.5；当A 的转化率为0.5，选瞬时选择性A C S =，C A ＝C A0（1-0.5）＝7.5mol/l ，S ＝C A ＝7.5；当A 的转化率为0.8，选瞬时选择性A0.9S C =，C A ＝C A0（1-0.8）＝1.36mol/l ，S B A +)(P 主反应→)(S 副反应→＝1.32；（2）由于5.15.0-=B AC C S ，所以在反应过程中，为了使S 尽可能大，需要使A 的浓度尽可能高，而B 的浓度尽可能低，为此可以采用以下方法：·用管式反应器，连续将B 注入反应器·用一系列的CSTR 反应器串联，在第一个反应器中注入A ，在每一个反应器中注入B ，这样进入下一个反应器之前B 基本反应完。
四、在非等温反应器操作过程中，可能出现多态现象，请问什么是多态现象？请判断下图所示中，哪些点是稳定操作点，哪些点是不稳定操作点，并分析其原因？（12分）解：（1）在同一操作条件下，反应器可能存在多个定常操作态，即反应器既可能在低温、低转化率下操作，也可能在高温、高转化率下操作，还可能在中等温度、中等转化率下操作，这种现象称为多态现象。
（4分）（2）对于C 点，体系温度稍微增加一些，在此位置上放热速率随温升的增量小于移热速率随温升的增量，体系内生成热量少，移出热量多，温度下降，重新回到C 点。
如果体系温度稍微降低，在此位置上放热速率随温升的增量大于移热R(T),G(T)速率随温升的增量，体系内生成热量多，移出热量少，温度升高，重新回到C 点。
所以在C 点，温度略升、略降，系统自动恢复到原来的热平衡状态，所以C 点属于稳态操作点。
（3分）（3）对于B 点，如果体系温度稍微增加一些，在此位置上放热速率随温升的增量大于移热速率随温升的增量，体系内生成热量多，移出热量少，体系温度持续升高，直到到达C 点；如果体系温度稍微降低，体系内移出热量多，生成热量少，体系温度持续下降，直到到达A 点。
所以，在B 点，温度稍微的变化，系统不能恢复到原来的热平衡状态，B 点为不稳定操作点。
（3分）（4）对于A 点，变化情况同C 点，在A 点，温度略升、略降，系统自动恢复到原来的热平衡状态，所以A 点属于稳态操作点。
（2分）五、在实验室中用全混反应器等温下进行一级液相反应A →P ，当空时为25min 时，A 的转化率达62％。
将反应器放大进行中试，反应器型式为管式，其停留时间分布的实测结果如表所示，反应器的平均停留时间为43 min ，方差为233min 2。
t,min0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 E(t) 0 0 0.00693 0.03 0.0283 0.0182 0.0102 0.00497 0.00241 0.00105 0 求（1）停留时间小于40 min 的物料所占的分率约为多少？（6分）（2）在与小试相同的温度及空时下操作，分别采用多釜串联模型预测反应器出口A 的转化率。
（12分）解：（1） 40010()(04*02*0.006934*0.030.0283)0.543E t dt =++++=⎰ 停留时间小于平均停留时间的物料所占的分率约为0.54。
（2）多釜串联模型首先根据实验室结果求出操作温度下的反应速率常数值。
对于一级反应：1k X k ττ=+ 10.620.06526min (1)(10.62)*25x k x τ-===-- 222143*437.94233t m t n σσΘ==== 7.9411110.91(1)(143*0.06526/7.94)ni X k τ=-=-=++六、用直径为1mm 的球形颗粒进行一级不可逆反应P A →，气流主体中A 的浓度为40mol/m 3，测得单位床层表观反应速率(－r A )obs ＝400kmol/(m 3.h)，组分A 在颗粒内有效扩散系数为0.002778 cm 2/s ，外部传质系数为K G ＝50m/h 。
请问：（1）外扩散对反应过程是否有影响？如果有影响，求外扩散有效因子。
（4分）（2）内扩散对反应过程是否有影响？如果有影响，求内扩散有效因子。
（10分）（3）当颗粒粒径为多少时才能基本消除内扩散阻力？（6分）解：（1）由Mears 判据得：15.01.0)/(04.0)/(501)(001.021))./((400)(33<=⨯⨯⨯⨯=-m kmol h m m h m kmol C k Rn r AG G obs A 可见外扩散无影响。
（2）由Weisz-Prater 判据得：由于外扩散无影响，所以C AS ＝C AG()15.2)/(04.0)/(001.0))(001.021())./((4003223221>=⨯⨯⨯=-==m kmol h m m h m kmol C D R obs r C As e A WPηφ 可见内扩散有影响。
()1coth 31121-=φφφη21 2.5ηφ＝计算得：1 1.72φ＝，0.845η＝可见，当颗粒粒径为1mm 时内扩散有效因子为0.845。
（3）当0.95η≥时，内扩散基本消除当'0.95η＝，1'0.9φ＝''11R Rφφ＝，'1*0.90.521.72R mm == 可见，当颗粒粒径为0.52mm 时才能基本消除内扩散阻力。
七、 学完《化学反应工程》这门课后，你认为该门课在实际工业生产中将起到什么作用？（9分）答：通过本课程的学习，我们了解了化学反应工程是研究化学反应的工程问题的科学，它研究工业化学反应器的基本原理，对反应器中所进行的化学反应过程特征进行分析，结合具体的反应装置，综合研究反应器中的反应过程和物理传递过程。
因此，该门课在实际工业生产中，可为正确选择反应器的型式和确定最经济的工艺路线和操作条件，对反应器进行最佳设计和最优控制，以及为工业反应过程的开发和反应器的放大提供技术依据。