化學(xué)反應(yīng)工程期末考試試題及答案

1、化學(xué)反應(yīng)工程試題XXX大學(xué) 化學(xué)反應(yīng)工程 試題B（開）卷（答案）20112012學(xué)年第一學(xué)期 1、 單項(xiàng)選擇題： （每題2分，共20分）1反應(yīng)器中等溫進(jìn)行著AP(1)和AR(2)兩個(gè)反應(yīng)，當(dāng)降低A的濃度后，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)生成P的量顯著降低，而R的生成量略降低，表明(A ) A反應(yīng)(1)對(duì)A的反應(yīng)級(jí)數(shù)大于反應(yīng)(2) B反應(yīng)(1) 對(duì)A的反應(yīng)級(jí)數(shù)小于反應(yīng)(2)C反應(yīng)(1)的活化能小于反應(yīng)(2) D反應(yīng)(1)的反應(yīng)速率常數(shù)大于反應(yīng)(2)2.四只相同體積的全混釜串聯(lián)操作，其無因次停留時(shí)間分布的方差值為( B ) A 1.0 B. 0.25 C0.50 D03對(duì)一平行連串反應(yīng)，P為目的產(chǎn)物，若活化能次序?yàn)椋篍

2、2<E1<E3，為了目的產(chǎn)物的收率最大，則最佳操作溫度序列為（ B）。A先高后低 B.先低后高 C高溫操作 D低溫操作4兩個(gè)等體積的全混流反應(yīng)器進(jìn)行串聯(lián)操作，反應(yīng)為一級(jí)不可逆，則第一釜的反應(yīng)速率-rA1與第二釜的反應(yīng)速率-rA2之間的關(guān)系為( A )。兩釜反應(yīng)溫度相同。A-rA1 > -rA2 B-rA1 = -rA2 C-rA1 < -rA2 D.不能確定何者為大5. 已知一閉式反應(yīng)器的，該反應(yīng)器若用多釜串聯(lián)模型來描述，則模型參數(shù)N為（ B ）。 A 4.5 B. 5.6 C3.5 D4.06固體催化劑之所以能起催化作用，是由于催化劑的活性中心與反應(yīng)組分的氣體分子主要

3、發(fā)生( C)。 A物理吸附 B化學(xué)反應(yīng) C化學(xué)吸附 D質(zhì)量傳遞7包括粒內(nèi)微孔體積在內(nèi)的全顆粒密度稱之為( B )A堆(積)密度 B顆粒密度 C真密度 D平均密度8在氣固催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究中，內(nèi)循環(huán)式無梯度反應(yīng)器是一種( C )。 A平推流反應(yīng)器 B. 軸向流反應(yīng)器 C. 全混流反應(yīng)器 D. 多釜串聯(lián)反應(yīng)器9某液相反應(yīng)，其反應(yīng)式可寫成A+CàR+C這種反應(yīng)稱為(B ) A均相催化反應(yīng) B自催化反應(yīng) C鏈鎖反應(yīng) D.可逆反應(yīng)10高徑比不大的氣液連續(xù)鼓泡攪拌釜，對(duì)于其中的氣相和液相的流動(dòng)常可近似看成( B ) A氣、液均為平推流 B氣、液均為全混流 C氣相平推流、液相全混流 D氣相全混流、

4、液相平推流二、填空題（每題5分，共30分）1一不可逆反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)溫度從25升高到35時(shí)，反應(yīng)速率增加一倍，則該反應(yīng)的活化能為 52894 Jmol 。解：， 2一氣固催化反應(yīng)，若本征反應(yīng)速率方程為： 則該反應(yīng)可能的反應(yīng)機(jī)理為3間歇釜反應(yīng)器中進(jìn)行如下反應(yīng)： (1) rA1k1CAa1 (2) rA2=k2CAa2在CA0和反應(yīng)時(shí)間保持不變下，降低反應(yīng)溫度，釜液中CP/CS增大，表明活化能E1與E2的相對(duì)大小為 E1<E2 ；在溫度和反應(yīng)時(shí)間保持不變下，增高反應(yīng)濃度，釜液中CP/CS增大，表明反應(yīng)級(jí)數(shù)al、a2的相對(duì)大小為 al>a2 。 Aal>a2 Bal<a2 C活化

5、能El<E2 D活化能El>E24從反應(yīng)器停留時(shí)間分布測(cè)定中,求得無因次方差,反應(yīng)器可視為 全混流反應(yīng)器 又若求得無因次方差,則反應(yīng)器可視為 活塞流反應(yīng)器 。 5有兩個(gè)有效容積不等的全混流反應(yīng)器串聯(lián)操作，反應(yīng)為二級(jí)不可逆反應(yīng)AP，若大釜在先，小釜在后，出口轉(zhuǎn)化率為xA1，小釜在先、大釜在后，則出口轉(zhuǎn)化率為xA2，兩種情況下，進(jìn)料流速、進(jìn)料濃度和反應(yīng)溫度均相同，比較xA1和xA2的相對(duì)大小為 xA1<xA2 。6. 在固定床反應(yīng)器中，分別進(jìn)行一級(jí)和二級(jí)不可逆氣固催化反應(yīng)，試比較a、b兩處的值大?。╝處靠近反應(yīng)器的進(jìn)口，b處靠近反應(yīng)器的出口），并說明理由。（1）一級(jí)放熱反應(yīng)，絕熱

6、操作；a>b（2）二級(jí)反應(yīng)，等溫操作。a<b三、問答題（每題6分，共12分）1.液相復(fù)合反應(yīng), 若為使目的產(chǎn)物P的選擇性高，應(yīng)選擇：(1) 若采用間歇反應(yīng)釜，其加料方式為？(2) 若采用管式反應(yīng)器，其進(jìn)料方式為？(3) 若E1>E2，則反應(yīng)溫度應(yīng)盡可能采用高溫或低溫？答：為使目的產(chǎn)物P的選擇性高，應(yīng)選擇：(1)若采用間歇反應(yīng)釜，其加料方式為 A一次性加入，B連續(xù)滴加 ；(2)若采用管式反應(yīng)器，其進(jìn)料方式為 A從反應(yīng)器進(jìn)口處加入，B沿管長(zhǎng)多處加入 ；(3)若E1>E2，則反應(yīng)溫度應(yīng)采用 高溫 。2. 在四段絕熱式固定床反應(yīng)器中進(jìn)行n級(jí)不可逆反應(yīng),各段的催化劑量相同,且控制

7、進(jìn)入各段的反應(yīng)物料溫度相等.若n>0,試問(1) 哪一段的凈轉(zhuǎn)化率最大?哪一段最小?(2) 若段間采用冷激方法進(jìn)行降溫,試問第一段與第二段之間和第二段與第三段之間哪處需加入的冷激劑量多?為什么?解:(1)雖然各段進(jìn)口溫度相等,在催化劑量相同的情況下,凈轉(zhuǎn)化率也按1至4段的順序遞減,第一段最大,第二段次之, 第三段再次之，第四段最小.(2)因第一段反應(yīng)量大于第二段反應(yīng)量,所以1-2段間要取出的熱量比2-3段間要取出的熱量大,因而1-2段間需要的冷激量也大于2-3段間需要的冷激劑量.四、計(jì)算題：（第1，2題均為12分，第3題為14分，共38分）1.在反應(yīng)體積為1 m3的釜式反應(yīng)器中，環(huán)氧丙烷

8、的甲醇溶液與水反應(yīng)生產(chǎn)丙二醇-1，2：該反應(yīng)對(duì)環(huán)氧丙烷為一級(jí)，對(duì)水為零級(jí)，反應(yīng)溫度下反應(yīng)速率常數(shù)等于0.98h-1，原料液中環(huán)氧丙烷的濃度為2.1kmol/m3，環(huán)氧丙烷的最終轉(zhuǎn)化率為90%。（1）若采用間歇操作，輔助時(shí)間為0.65h，則丙二醇-1，2的日產(chǎn)量是多少？（2）有人建議改在定態(tài)下連續(xù)操作，其余條件不變，則丙二醇-1，2的日產(chǎn)量又是多少？（3）為什么這兩種操作方式的產(chǎn)量會(huì)有不同？解：（1） 一級(jí)不可逆反應(yīng)：丙二醇的濃度=丙二醇的產(chǎn)量=(2) 采用定態(tài)下連續(xù)操作所以Q0=0.109m3/h丙二醇的產(chǎn)量=（3）因連續(xù)釜在低的反應(yīng)物濃度下操作，反應(yīng)速率慢，故產(chǎn)量低。2.對(duì)一閉式反應(yīng)器進(jìn)行停

9、留時(shí)間分布實(shí)驗(yàn)測(cè)定，在Q300L/min下，得到E(t)t關(guān)系如下圖所示。由于該圖放置已久，縱坐標(biāo)模糊不清。試根據(jù)E(t)函數(shù)性質(zhì)確定并計(jì)算：（1）E(t) E(t) /min1（2）F(t)（3）該反應(yīng)器體積為多少？（4）多級(jí)串聯(lián)模型參數(shù)N為多少？(5)無因次方差為多少？（6）軸向擴(kuò)散模型參數(shù)為多少？ 0 10 20 t/min答：（1）E(t) -1/200(t-20) (2）F(t) -t2/400+0.1t （3）V 2 m3 （4）多級(jí)串聯(lián)模型參數(shù)N 2 (5)無因次方差（6） 3某一級(jí)不可逆氣固催化反應(yīng)，在反應(yīng)溫度150下，測(cè)得kP=5s-1,有效擴(kuò)散系數(shù)DeA=0.2cm2/s。

10、求：（1） 當(dāng)顆粒直徑為0.1mm時(shí)，內(nèi)擴(kuò)散影響是否已消除？（2） 欲保持催化劑內(nèi)擴(kuò)散有效因子為0.8，則顆粒直徑應(yīng)不大于多少？解：湖北XX大學(xué)化學(xué)反應(yīng)工程試題一、選擇題1、氣相反應(yīng)進(jìn)料時(shí)無惰性氣體，與以12摩爾比進(jìn)料，則膨脹因子=_A_。A. -2 B. -1 C. 1 D. 22、一級(jí)連串反應(yīng)在間歇式反應(yīng)器中，則目的產(chǎn)物P的最大濃度_A_。A. B. C. D. 3、串聯(lián)反應(yīng)A P（目的）R + S，目的產(chǎn)物P與副產(chǎn)物S的選擇性=_C_。A. B. C. D. 4、全混流反應(yīng)器的容積效率=1.0時(shí)，該反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)n_B_。A. 0 B. =0 C. 0 D. 05、對(duì)于單一反應(yīng)組分的平行

11、反應(yīng)，其瞬間收率隨增大而單調(diào)下降，則最適合的反應(yīng)器為_B_。A. 平推流反應(yīng)器 B. 全混流反應(yīng)器C. 多釜串聯(lián)全混流反應(yīng)器 D. 全混流串接平推流反應(yīng)器6、對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)n0的不可逆等溫反應(yīng)，為降低反應(yīng)器容積，應(yīng)選用_A_。A. 平推流反應(yīng)器 B. 全混流反應(yīng)器C. 循環(huán)操作的平推流反應(yīng)器 D. 全混流串接平推流反應(yīng)器7、一級(jí)不可逆液相反應(yīng)， 出口轉(zhuǎn)化率，每批操作時(shí)間，裝置的生產(chǎn)能力為50000 kg產(chǎn)物R/天，=60，則反應(yīng)器的體積V為_C_。A. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D. 23.48、在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行等溫一級(jí)反應(yīng)A B，當(dāng)時(shí)，求反應(yīng)至所需時(shí)間t=_B_秒。A. 40

12、0 B. 460 C. 500 D. 5609、一級(jí)連串反應(yīng)A P S在全混流釜式反應(yīng)器中進(jìn)行，使目的產(chǎn)物P濃度最大時(shí)的最優(yōu)空時(shí)_D_。A. B. C. D. 10、分批式操作的完全混合反應(yīng)器非生產(chǎn)性時(shí)間不包括下列哪一項(xiàng)_B_。A. 加料時(shí)間 B. 反應(yīng)時(shí)間 C. 物料冷卻時(shí)間 D. 清洗釜所用時(shí)間11、全混流反應(yīng)器中有_B_個(gè)穩(wěn)定的定常態(tài)操作點(diǎn)。A. 1 B. 2 C. 3 D. 412、全混流反應(yīng)器的容積效率小于1.0時(shí)，且隨著的增大而減小，此時(shí)該反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)n _ D_ 。A. 0 B. =0 C. 0 D. 013、當(dāng)反應(yīng)級(jí)數(shù)n_D_時(shí)，微觀流體具有比宏觀流體高的出口轉(zhuǎn)化率。A. =

13、0 B. =1 C. 1 D. 114、軸向分散模型的物料衡算方程的初始條件和邊界條件與_C_無關(guān)。A. 示蹤劑的種類 B. 示蹤劑的輸入方式 C. 管內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài) D. 檢測(cè)位置15、對(duì)于氣-液相反應(yīng)幾乎全部在液相中進(jìn)行的極慢反應(yīng)，為提高反應(yīng)速率，應(yīng)選用_C_裝置。A. 填料塔 B. 噴灑塔 C. 鼓泡塔 D. 攪拌釜16、催化劑在使用過程中會(huì)逐漸失活，其失活速率式為，當(dāng)平行失活對(duì)反應(yīng)物有強(qiáng)內(nèi)擴(kuò)散阻力時(shí)，d為_C_。A. 0 B. =1 C. 3 D. 117、不屬于氣固相催化反應(yīng)固定床反應(yīng)器擬均相二維模型的特點(diǎn)是_A_。A. 粒子與流體間有溫度差 B. 粒子與流體間無溫度差C. 床層徑向有

14、溫度梯度 D. 床層軸向有溫度梯度18、屬于氣固相催化反應(yīng)固定床反應(yīng)器擬均相二維模型的特點(diǎn)是_A_。A. 粒子與流體間有濃度差                  B. 粒子與流體間無濃度差C. 床層徑向有溫度梯度                 &#

15、160;  D. 床層徑向有濃度梯度19、下列哪一項(xiàng)不屬于流化床反應(yīng)器按深度而分的第級(jí)模型的特點(diǎn)_C_。A. 各參數(shù)均為恒值 B. 參數(shù)值不隨床高而變C. 參數(shù)值與氣泡大小無關(guān) D. 參數(shù)值與氣泡大小有關(guān)20、流化床反應(yīng)器中的操作氣速是根據(jù)具體情況定的，一般取流化數(shù)在_B_范圍內(nèi)。A. 0.10.4 B. 1.510 C. 1015 D. 0.41.521、全混流反應(yīng)器進(jìn)行放熱反應(yīng)時(shí)，要使反應(yīng)器操作在穩(wěn)定的定常態(tài)，則必須滿足以下條件 C A移熱速率>放熱速率 B移熱速率<放熱速率C移熱速率隨溫度變化率>放熱速率隨溫度的變化率D移熱速率隨溫度變化率<放

16、熱速率隨溫度的變化率22、氣固催化反應(yīng)本征速率是指排除 C 阻力后的反應(yīng)速率。A外擴(kuò)散阻力 B內(nèi)擴(kuò)散 C內(nèi)外擴(kuò)散 D吸附和脫附23、等溫液相反應(yīng) A+BP rp=klCACB， 2AR rR=k2CA2P為目的產(chǎn)物，有下列四種方案可供選擇，從提高P的收率著眼適宜選用 D A 間歇釜式反應(yīng)器，A和B一次性加入； B全混流反應(yīng)器；C半間歇釜式反應(yīng)器，A一次性加入，B連續(xù)滴加；D半間歇釜式反應(yīng)器，B一次性加入，A連續(xù)滴加。24、乙苯在催化劑上脫氫生成苯乙烯，經(jīng)一段時(shí)間反應(yīng)后，苯乙烯生成量不再增加，乙苯仍大量存在，表明這是一個(gè) B 反應(yīng)。A慢速 B可逆 C自催化 D不可逆25、等溫恒容下進(jìn)行各步均為一

17、級(jí)不可逆串聯(lián)反應(yīng) 若保持相同的轉(zhuǎn)化率xA，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度使k2/k1降低，則P的收率將 A A.增大 B減小 C不變 D先增后減26、在全混流反應(yīng)器中，反應(yīng)器的有效容積與進(jìn)料流體的容積流速之比為_A_。A. 空時(shí)         B.反應(yīng)時(shí)間t        C. 停留時(shí)間t       D. 平均停留時(shí)間 27、階躍示蹤法測(cè)定停留時(shí)間分布 對(duì)應(yīng)曲線為_B_。A. E（t）曲線&

18、#160;     B. F（t）曲線        C. I（t）曲線      D.y（t）曲線28、氣固催化反應(yīng)的內(nèi)擴(kuò)散模數(shù) ，其中L為特征長(zhǎng)度，若顆粒為球形則L=_D_。A. 厚度/2          B. R        &#

19、160;        C. R/2            D. R/329、對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)n0的不可逆等溫反應(yīng)，為降低反應(yīng)器容積，應(yīng)選用_A_。A. 平推流反應(yīng)器 B. 全混流反應(yīng)器C. 循環(huán)操作的平推流反應(yīng)器 D. 全混流串接平推流反應(yīng)器二、填空題1、化學(xué)反應(yīng)工程是一門研究 化學(xué)反應(yīng)的工程問題 的科學(xué)。2、化學(xué)反應(yīng)速率式為，如用濃度表示的速率常數(shù)為，用壓力表示的速率常數(shù)，則=。3、平行反應(yīng)均為一

20、級(jí)不可逆反應(yīng)，若，選擇性Sp與 濃度 無關(guān)，僅是 溫度 的函數(shù)。 4、對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)n0的反應(yīng)，為降低反應(yīng)器容積，應(yīng)選用 平推流 反應(yīng)器為宜。5、對(duì)于恒容的平推流管式反應(yīng)器 平均停留時(shí)間、反應(yīng)時(shí)間、空時(shí) 一致。6、若流體是分子尺度作為獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元來進(jìn)行混合，這種流體稱為_微觀流體_。7、流體的混合程度常用 調(diào)勻度S 、 流體的混合態(tài) 來描述。8、催化劑在使用過程中，可能因晶體結(jié)構(gòu)變化、融合等導(dǎo)致表面積減少造成的_物理 失活，也可能由于化學(xué)物質(zhì)造成的中毒或物料發(fā)生分解而造成的_化學(xué)_失活。9、對(duì)于多孔性的催化劑，分子擴(kuò)散很復(fù)雜，當(dāng)微孔孔徑在約_0.1um _時(shí)，分子與孔壁的碰撞為擴(kuò)散阻力的主要因素

21、，這種擴(kuò)散稱為 努森擴(kuò)散 。10、絕熱床反應(yīng)器由于沒有徑向床壁傳熱，一般可以當(dāng)作平推流處理，只考慮流體流動(dòng)方向上有溫度和濃度的變化，因此一般可用擬均相一維模型來計(jì)算。11、對(duì)于可逆的放熱反應(yīng)，存在著使反應(yīng)速率最大的最優(yōu)溫度和平衡溫度，二者的關(guān)系為_。12、描述流化床的氣泡兩相模型，以的氣速進(jìn)入床層的氣體中，一部分在乳相中以起始流化速度通過，而其余部分則全部以氣泡的形式通過。13、描述流化床的數(shù)學(xué)模型，對(duì)于氣、乳兩相的流動(dòng)模式一般認(rèn)為_氣_相為平推流，而對(duì)_乳_相則有種種不同的流型。14、多相反應(yīng)過程是指同時(shí)存在 兩個(gè)或更多 相態(tài)的反應(yīng)系統(tǒng)所進(jìn)行的反應(yīng)過程。15、 三傳一反 是化學(xué)反應(yīng)工程的基礎(chǔ)

22、。16、不論是設(shè)計(jì)、放大或控制，都需要對(duì)研究對(duì)象作出定量的描述，也就要用數(shù)學(xué)式來表達(dá)個(gè)參數(shù)間的關(guān)系，簡(jiǎn)稱_數(shù)學(xué)模型_。17、一級(jí)連串反應(yīng)在平推流反應(yīng)器中，則目的產(chǎn)物P的最大濃度_、_。、）18、著眼反應(yīng)組分K的轉(zhuǎn)化率的定義式為_。19、一級(jí)連串反應(yīng)在間歇式全混流反應(yīng)器中，則目的產(chǎn)物P的最大濃度_、_。、）20、化學(xué)反應(yīng)速率式為，如用濃度表示的速率常數(shù)為，用壓力表示的速率常數(shù)，則=_。21、理想反應(yīng)器是指 全混流反應(yīng)器、平推流反應(yīng)器 。22、具有良好攪拌裝置的釜式反應(yīng)器按 全混流 反應(yīng)器處理，而管徑小，管子較長(zhǎng)和流速較大的管式反應(yīng)器按 平推流 反應(yīng)器處理。23、全混流反應(yīng)器穩(wěn)定的定常態(tài)操作點(diǎn)的判

23、據(jù)為 、 , 24、平推流反應(yīng)器的返混為_0_。25、一個(gè)可逆的均相化學(xué)反應(yīng)，如果正、逆兩向反應(yīng)級(jí)數(shù)為未知時(shí)，采用_初始速率法_法來求反應(yīng)級(jí)數(shù)。26、分批式完全混合反應(yīng)器操作的優(yōu)化分析是以_平均生產(chǎn)速率 最大_、_生產(chǎn)經(jīng)費(fèi)最低_為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化的。27、軸向分散模型的數(shù)學(xué)期望值 _ _，方差 _ _。28、測(cè)定氣-液相反應(yīng)速率的方法與均相反應(yīng)時(shí)不同之點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)時(shí)要排除氣相和液相中的_擴(kuò)散阻力_，使反應(yīng)在動(dòng)力學(xué)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。29、在流化床中為了傳熱或控制氣-固相間的接觸，常在床內(nèi)設(shè)置內(nèi)部構(gòu)件，但很少使用水平構(gòu)件，它對(duì)顆粒和氣體的上下流動(dòng)起一定的阻滯作用，從而導(dǎo)致床內(nèi)產(chǎn)生明顯的_溫度_梯度和_濃度_梯度

24、。30、對(duì)于氣-固系統(tǒng)的流化床反應(yīng)器的粗顆粒系統(tǒng)，氣速超過起始流化速度后，就出現(xiàn)氣泡，氣速愈高，氣泡的聚并及造成的擾動(dòng)亦愈劇烈，使床層波動(dòng)頻繁，這種流化床稱為_聚式流化床_。31、當(dāng)前用于描述氣-液兩相流相間傳質(zhì)的模型有兩大類：一是按穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散來處理的_雙膜模型_；一是按非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散處理模型，如_溶質(zhì)滲透模型_和_表面更新模型_。32、在建立數(shù)學(xué)模型時(shí)，根據(jù)基礎(chǔ)資料建立物料衡算式的一般式為_輸入量=輸出量+反應(yīng)量+ 累積量_。33、活化能的大小直接反映了_反應(yīng)速率_對(duì)溫度的敏感程度。34、生成主產(chǎn)物的反應(yīng)稱為_主反應(yīng)_，其它的均為_副反應(yīng)_。35、固定床中顆粒的體積相當(dāng)直徑定義為具有相同體積Vp的

25、球粒子直徑，表達(dá)式dv=_(6VP/)1/3_。3、 分析解答題1、簡(jiǎn)述等溫恒容平推流反應(yīng)器空時(shí)、反應(yīng)時(shí)間、停留時(shí)間三者關(guān)系？空時(shí)是反應(yīng)器的有效容積與進(jìn)料流體的容積流速之比。（分）反應(yīng)時(shí)間是反應(yīng)物料進(jìn)入反應(yīng)器后從實(shí)際發(fā)生反應(yīng)的時(shí)刻起到反應(yīng)達(dá)某一程度所需的反應(yīng)時(shí)間。（分）停留時(shí)間是指反應(yīng)物進(jìn)入反應(yīng)器的時(shí)刻算起到離開反應(yīng)器內(nèi)共停留了多少時(shí)間。（分）由于平推流反應(yīng)器內(nèi)物料不發(fā)生返混，具有相同的停留時(shí)間且等于反應(yīng)時(shí)間，恒容時(shí)的空時(shí)等于體積流速之比，所以三者相等。（分）2、簡(jiǎn)述階躍示蹤法測(cè)停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)方法及其對(duì)應(yīng)曲線？階躍示蹤法是對(duì)于定常態(tài)的連續(xù)流動(dòng)系統(tǒng)，（分）在某瞬間t=0將流入系統(tǒng)的流體切換為

26、含有示蹤劑A且濃度為的流體，（分）同時(shí)保持系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)模式不變，并在切換的同時(shí)，在出口處測(cè)出出口流體中示蹤劑A的濃度隨時(shí)間的變化。（分）對(duì)應(yīng)的曲線為F（t），。（分）3、簡(jiǎn)述均相反應(yīng)及其動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容？答：參與反應(yīng)的各物質(zhì)均處于同一個(gè)相內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)稱為均相反應(yīng)。均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)是研究各種因素如溫度、催化劑、反應(yīng)物組成和壓力等對(duì)反應(yīng)速率、反應(yīng)產(chǎn)物分布的影響，并確定表達(dá)這些影響因素與反應(yīng)速率之間定量關(guān)系的速率方程。4、對(duì)于可逆放熱反應(yīng)如何選擇操作溫度？答：1）對(duì)于放熱反應(yīng)，要使反應(yīng)速率盡可能保持最大，必須隨轉(zhuǎn)化率的提高，按最優(yōu)溫度曲線相應(yīng)降低溫度； 2）這是由于可逆放熱反應(yīng)，由于逆反應(yīng)速率也隨反

27、應(yīng)溫度的提高而提高，凈反應(yīng)速率出現(xiàn)一極大值；3）而溫度的進(jìn)一步提高將導(dǎo)致正逆反應(yīng)速率相等而達(dá)到化學(xué)平衡。5、簡(jiǎn)述氣-液反應(yīng)的宏觀過程：A（g） + bB（l） 產(chǎn)物（l）？1）反應(yīng)物氣相組分從氣相主體傳遞到氣液相界面，在界面上假定達(dá)到氣液相平衡； 2）反應(yīng)物氣相組分A從氣液相界面擴(kuò)散入液相，并在液相內(nèi)反應(yīng)； 3）液相內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物向濃度下降方向擴(kuò)散，氣相產(chǎn)物則向界面擴(kuò)散； 4）氣相產(chǎn)物向氣相主體擴(kuò)散。6、簡(jiǎn)述固定床反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)？1）催化劑在床層內(nèi)不易磨損； 2）床層內(nèi)流體的流動(dòng)接近于平推流，與返混式反應(yīng)器相比，用較少的催化劑和較小的反應(yīng)器容積來獲得較大的生產(chǎn)能力； 3）固定床中的傳熱較差； 4

28、）催化劑的更換必須停產(chǎn)進(jìn)行。7、對(duì)于反應(yīng)，其活化能為；，其活化能為，當(dāng) 時(shí)如何選擇操作溫度可以提高產(chǎn)物的收率？答：對(duì)于平行反應(yīng)，所以，當(dāng)時(shí)應(yīng)盡可能提高反應(yīng)溫度，方可提高R的選擇性，提高R的收率8、簡(jiǎn)述氣固流化床反應(yīng)器氣泡兩相模型的特點(diǎn)？1）以U0的氣速進(jìn)入床層的氣體中，一部分在乳相中以起始流動(dòng)速度Umf通過，而其余部分以（U0-Umf）則全部以氣泡的形式通過； 2）床層從流化前的高度Lmf增高到流化時(shí)的高度Lf，完全是由于氣泡的體積所造成； 3）氣泡相為向上的平推流，大小均一； 4）反應(yīng)完全在乳相中進(jìn)行； 5）氣泡與乳相間的交換量Q為穿流量q與擴(kuò)散量之和。9、簡(jiǎn)述雙膜理論？該模型設(shè)想在氣-液兩

29、相流的相界面處存在著呈滯流狀態(tài)的氣膜和液膜，而把氣液兩相阻力集中在這兩個(gè)流體膜內(nèi)，而假定氣相主體和液相主體內(nèi)組成均一，不存在傳質(zhì)阻力。組分是通過在氣膜和液膜內(nèi)的穩(wěn)定的分子擴(kuò)散過程來進(jìn)行傳質(zhì)的，通過氣膜傳遞到相界面的溶質(zhì)組分瞬間的溶于液體且達(dá)到平衡。因此，把復(fù)雜的相間傳質(zhì)過程模擬成串聯(lián)的穩(wěn)定的雙膜分子擴(kuò)散過程的疊加，相間傳質(zhì)總阻力等于傳質(zhì)阻力的加和。10、簡(jiǎn)述理想反應(yīng)器的種類？通常所指的理想反應(yīng)器有兩類：理想混合（完全混合）反應(yīng)器和平推流（活塞流或擠出流）反應(yīng)器。所謂完全混合流反應(yīng)器是指器內(nèi)的反應(yīng)流體瞬間達(dá)到完全混合，器內(nèi)物料與反應(yīng)器出口物料具有相同的溫度和濃度。所謂平推流反應(yīng)器是指器內(nèi)反應(yīng)物料

30、以相同的流速和一致的方向進(jìn)行移動(dòng)，不存在不同停留時(shí)間的物料的混合，所有的物料在器內(nèi)具有相同的停留時(shí)間。11、簡(jiǎn)述氣固流化床反應(yīng)器鼓泡床模型的特點(diǎn)？答：假定床頂出氣組成完全可用氣泡中的組成代表，而不必計(jì)及乳相中的情況，對(duì)氣泡的組成進(jìn)行計(jì)算便可以達(dá)到反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率12、簡(jiǎn)述理想反應(yīng)器的種類。答：通常所指的理想反應(yīng)器有兩類：理想混合（完全混合）反應(yīng)器和平推流（活塞流或擠出流）反應(yīng)器。所謂完全混合流反應(yīng)器是指器內(nèi)的反應(yīng)流體瞬間達(dá)到完全混合，器內(nèi)物料與反應(yīng)器出口物料具有相同的溫度和濃度。所謂平推流反應(yīng)器是指器內(nèi)反應(yīng)物料以相同的流速和一致的方向進(jìn)行移動(dòng)，不存在不同停留時(shí)間的物料的混合，所有的物料在器內(nèi)具有相

31、同的停留時(shí)間化學(xué)反應(yīng)工程期末試題I.填空題1.(1)化學(xué)反應(yīng)工程是一門研究_的科學(xué)。2.(1)化學(xué)反應(yīng)速率式為，如用濃度表示的速率常數(shù)為，用壓力表示的速率常數(shù)，則=_。3.(2)平行反應(yīng)均為一級(jí)不可逆反應(yīng)，若，選擇性Sp與_無關(guān)，僅是_的函數(shù)。 4.(1)對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)n0的反應(yīng)，為降低反應(yīng)器容積，應(yīng)選用_反應(yīng)器為宜。5.(3)對(duì)于恒容的平推流管式反應(yīng)器_、_、_一致。6.(1)若流體是分子尺度作為獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元來進(jìn)行混合，這種流體稱為_。7.(2)流體的混合程度常用_、_來描述。8.(2)催化劑在使用過程中，可能因晶體結(jié)構(gòu)變化、融合等導(dǎo)致表面積減少造成的_失活，也可能由于化學(xué)物質(zhì)造成的中毒或物料

32、發(fā)生分解而造成的_失活。9.(1)對(duì)于多孔性的催化劑，分子擴(kuò)散很復(fù)雜，當(dāng)微孔孔徑在約_時(shí)，分子與孔壁的碰撞為擴(kuò)散阻力的主要因素。10.(1)絕熱床反應(yīng)器由于沒有徑向床壁傳熱，一般可以當(dāng)作平推流處理，只考慮流體流動(dòng)方向上有溫度和濃度的變化，因此一般可用_模型來計(jì)算。11.(1)對(duì)于可逆的放熱反應(yīng)，存在著使反應(yīng)速率最大的最優(yōu)溫度和平衡溫度，二者的關(guān)系為_。12.(1)描述流化床的氣泡兩相模型，以的氣速進(jìn)入床層的氣體中，一部分在乳相中以起始流化速度通過，而其余部分_則全部以氣泡的形式通過。13.(2)描述流化床的數(shù)學(xué)模型，對(duì)于氣、乳兩相的流動(dòng)模式一般認(rèn)為_相為平推流，而對(duì)_相則有種種不同的流型。14

33、.(1)多相反應(yīng)過程是指同時(shí)存在_相態(tài)的反應(yīng)系統(tǒng)所進(jìn)行的反應(yīng)過程。II.單項(xiàng)選擇1.(2)一級(jí)連串反應(yīng)A P S在全混流釜式反應(yīng)器中進(jìn)行，使目的產(chǎn)物P濃度最大時(shí)的最優(yōu)空時(shí)_。A. B. C. D. 2.(2)全混流反應(yīng)器的容積效率小于1.0時(shí)，且隨著的增大而減小，此時(shí)該反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)n_。A. 0 B. =0 C. 0 D. 03.(2)當(dāng)反應(yīng)級(jí)數(shù)n_時(shí)，微觀流體具有比宏觀流體高的出口轉(zhuǎn)化率。A. =0 B. =1 C. 1 D. 14.(2)軸向分散模型的物料衡算方程的初始條件和邊界條件與_無關(guān)。A. 示蹤劑的種類 B. 示蹤劑的輸入方式 C. 管內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài) D. 檢測(cè)位置5.(2)對(duì)于氣

34、-液相反應(yīng)幾乎全部在液相中進(jìn)行的極慢反應(yīng)，為提高反應(yīng)速率，應(yīng)選用_裝置。A. 填料塔 B. 噴灑塔 C. 鼓泡塔 D. 攪拌釜6.(2)催化劑在使用過程中會(huì)逐漸失活，其失活速率式為，當(dāng)平行失活對(duì)反應(yīng)物有強(qiáng)內(nèi)擴(kuò)散阻力時(shí)，d為_。A. 0 B. =1 C. 3 D. 17.(2)不屬于氣固相催化反應(yīng)固定床反應(yīng)器擬均相二維模型的特點(diǎn)是_。A. 粒子與流體間有溫度差 B. 粒子與流體間無溫度差C. 床層徑向有溫度梯度 D. 床層軸向有溫度梯度8.(2)不屬于氣固相催化反應(yīng)固定床反應(yīng)器擬均相二維模型的特點(diǎn)是_。A. 粒子與流體間有濃度差 B. 粒子與流體間無濃度差C. 床層徑向有溫度梯度 D. 床層徑向

35、有濃度梯度9.(2)下列哪一項(xiàng)不屬于流化床反應(yīng)器按深度而分的第級(jí)模型的特點(diǎn)_。A. 各參數(shù)均為恒值 B. 參數(shù)值不隨床高而變C. 參數(shù)值與氣泡大小無關(guān) D. 參數(shù)值與氣泡大小有關(guān)10.(2)流化床反應(yīng)器中的操作氣速是根據(jù)具體情況定的，一般取流化數(shù)在_范圍內(nèi)。A. 0.10.4 B. 1.510 C. 1015 D. 0.41.5III.簡(jiǎn)答題1.(5)簡(jiǎn)述等溫恒容平推流反應(yīng)器空時(shí)、反應(yīng)時(shí)間、停留時(shí)間三者關(guān)系？2.(5)簡(jiǎn)述階躍示蹤法測(cè)停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)方法及其對(duì)應(yīng)曲線？3.(5)簡(jiǎn)述氣-液反應(yīng)的宏觀過程：A（g） + bB（l） 產(chǎn)物（l）？4.(5)簡(jiǎn)述固定床反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)？5.(5)簡(jiǎn)述氣

36、固流化床反應(yīng)器氣泡兩相模型的特點(diǎn)？6.(5)簡(jiǎn)述雙膜理論？IV.計(jì)算題1.(10)醋酸在高溫下可分解為乙烯酮和水，而副反應(yīng)生成甲烷和二氧化碳： 已知在916時(shí)，試計(jì)算：1）99%的醋酸反應(yīng)掉的時(shí)間；(6分)2）在此反應(yīng)條件下醋酸轉(zhuǎn)化成乙烯酮的選擇性。（4分）2.(10)有一級(jí)不可逆反應(yīng)AP，在85時(shí)反應(yīng)速率常數(shù)為3.45h-1，今擬在一個(gè)容積為10m3的釜式反應(yīng)器中進(jìn)行，若最終轉(zhuǎn)化率為，設(shè)該反應(yīng)的處理量為1.82m3/h，今若改用兩個(gè)容積相等的串聯(lián)釜操作，求反應(yīng)器的總?cè)莘e？3.(10)(A) (P) (S)反應(yīng)速度；，在恒溫恒容下求等容積的兩釜串聯(lián)全混流反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行這一反應(yīng)時(shí),求目的產(chǎn)物P的選

37、擇性，其中,，,。4.(10)有一個(gè)反應(yīng)器測(cè)其方差，如果這個(gè)反應(yīng)器可以用等體積多釜串聯(lián)模型來描述，并在這個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行液相反應(yīng)A + B 2R，已知，求反應(yīng)器的出口轉(zhuǎn)化率？5.(5)用多級(jí)全混流串聯(lián)模型來模擬一管式反應(yīng)裝置中的脈沖實(shí)驗(yàn)，已知，求1）推算模型參數(shù)N；（3分）2）推算一級(jí)不可逆等溫反應(yīng)的出口轉(zhuǎn)化率。（2分）化學(xué)反應(yīng)工程期末復(fù)習(xí)題答案( 1 )1.(1)化學(xué)反應(yīng)的工程問題2.(1)3.(2)濃度、溫度4.(1)平推流5.(3)平均停留時(shí)間、反應(yīng)時(shí)間、空時(shí)6.(1)微觀流體7.(2)調(diào)勻度S、流體的混合態(tài)8.(2)物理、化學(xué)9.(1)0.1um10.(1)擬均相一維11.(1)12.(

38、1)13.(2)氣、乳14.(1)兩個(gè)或更多1.(2)D2.(2)D3.(2)D4.(2)C5.(2)C6.(2)C7.(2)A8.(2)A9.(2)C10.(2)B1.(5)空時(shí)是反應(yīng)器的有效容積與進(jìn)料流體的容積流速之比。（分）反應(yīng)時(shí)間是反應(yīng)物料進(jìn)入反應(yīng)器后從實(shí)際發(fā)生反應(yīng)的時(shí)刻起到反應(yīng)達(dá)某一程度所需的反應(yīng)時(shí)間。（分）停留時(shí)間是指反應(yīng)物進(jìn)入反應(yīng)器的時(shí)刻算起到離開反應(yīng)器內(nèi)共停留了多少時(shí)間。（分）由于平推流反應(yīng)器內(nèi)物料不發(fā)生返混，具有相同的停留時(shí)間且等于反應(yīng)時(shí)間，恒容時(shí)的空時(shí)等于體積流速之比，所以三者相等。（分）2.(5)階躍示蹤法是對(duì)于定常態(tài)的連續(xù)流動(dòng)系統(tǒng)，（分）在某瞬間t=0將流入系統(tǒng)的流體切

39、換為含有示蹤劑A且濃度為的流體，（分）同時(shí)保持系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)模式不變，并在切換的同時(shí)，在出口處測(cè)出出口流體中示蹤劑A的濃度隨時(shí)間的變化。（分）對(duì)應(yīng)的曲線為F（t），。（分）3.(5)1）反應(yīng)物氣相組分從氣相主體傳遞到氣液相界面，在界面上假定達(dá)到氣液相平衡；分2）反應(yīng)物氣相組分A從氣液相界面擴(kuò)散入液相，并在液相內(nèi)反應(yīng)；分3）液相內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物向濃度下降方向擴(kuò)散，氣相產(chǎn)物則向界面擴(kuò)散；分4）氣相產(chǎn)物向氣相主體擴(kuò)散。分4.(5)凡是流體通過不動(dòng)的固體物料所形成的床層而進(jìn)行反應(yīng)的裝置都稱作固定床反應(yīng)器。（分）1）催化劑在床層內(nèi)不易磨損；（分）2）床層內(nèi)流體的流動(dòng)接近于平推流，與返混式反應(yīng)器相比，用較少的催化

40、劑和較小的反應(yīng)器容積來獲得較大的生產(chǎn)能力；（分）3）固定床中的傳熱較差；（分）4）催化劑的更換必須停產(chǎn)進(jìn)行。（分）5.(5)1）以U0的氣速進(jìn)入床層的氣體中，一部分在乳相中以起始流動(dòng)速度Umf通過，而其余部分以（U0-Umf）則全部以氣泡的形式通過；分2）床層從流化前的高度Lmf增高到流化時(shí)的高度Lf，完全是由于氣泡的體積所造成； 分3）氣泡相為向上的平推流，大小均一； 分4）反應(yīng)完全在乳相中進(jìn)行； 分5）氣泡與乳相間的交換量Q為穿流量q與擴(kuò)散量之和。分6.(5)該模型設(shè)想在氣-液兩相流的相界面處存在著呈滯流狀態(tài)的氣膜和液膜，（分）而把氣液兩相阻力集中在這兩個(gè)流體膜內(nèi)，而假定氣相主體和液相主體

41、內(nèi)組成均一，不存在傳質(zhì)阻力（分）。組分是通過在氣膜和液膜內(nèi)的穩(wěn)定的分子擴(kuò)散過程來進(jìn)行傳質(zhì)的，通過氣膜傳遞到相界面的溶質(zhì)組分瞬間的溶于液體且達(dá)到平衡（分）。因此，把復(fù)雜的相間傳質(zhì)過程模擬成串聯(lián)的穩(wěn)定的雙膜分子擴(kuò)散過程的疊加（分），相間傳質(zhì)總阻力等于傳質(zhì)阻力的加和（分）。1.(10)解：設(shè)在時(shí)間t時(shí)乙烯酮和甲烷的濃度分別為x和y，初始為，則 分 分相加得 分將其積分 分1）當(dāng)轉(zhuǎn)化率為99%時(shí) 分 分2）瞬時(shí)選擇性為 分積分得 分 分2.(10)解：由于兩等體積釜串聯(lián)，則 分 分 分而 分即 分由 分反應(yīng)器的總?cè)莘e為 分3.(10)解：等容積釜串聯(lián)應(yīng)有 分對(duì)第二個(gè)全混流反應(yīng)器作物料衡算 分 分對(duì)于P

42、: 分+ 分 分 分 分 分4.(10)解： 分 分則每個(gè)反應(yīng)器的停留時(shí)間為 分對(duì)第一個(gè)釜進(jìn)行物料衡算 分整理得 分解得 分同理對(duì)第二個(gè)釜進(jìn)行物料衡算 分解得 分 分5.(5)解：1） 分 分取N=4 分 2） 分化學(xué)反應(yīng)工程期中復(fù)習(xí)題I.填空題1.(3)化學(xué)反應(yīng)工程中的“三傳一反”中的三傳是指_、_、_。2.(3)化學(xué)反應(yīng)過程按操作方法分為_、_、_操作。3.(1)活化能的大小直接反映了_對(duì)溫度的敏感程度。4.(2)一級(jí)連串反應(yīng)在全混流釜式反應(yīng)器中，則目的產(chǎn)物P的最大濃度_、_。5.(2)生成主產(chǎn)物的反應(yīng)稱為_，其它的均為_。6.(1)如果平行反應(yīng)均為一級(jí)不可逆反應(yīng)，若，提高選擇性應(yīng)_。7.

43、(3)對(duì)于恒容的平推流管式反應(yīng)器_、_、_一致。8.(2)全混流反應(yīng)器的空時(shí)是_與_之比。9.(1)對(duì)于可逆的放熱反應(yīng)，使反應(yīng)速率最大的反應(yīng)溫度_。10.(2)對(duì)于循環(huán)操作的平推流反應(yīng)器，當(dāng)循環(huán)比0時(shí)反應(yīng)器內(nèi)返混為_，而當(dāng)時(shí)則反應(yīng)器內(nèi)返混為_。II.單項(xiàng)選擇1.(2)如果平行反應(yīng)均為一級(jí)不可逆反應(yīng)，若，提高選擇性應(yīng)_。A. 提高濃度 B. 提高溫度 C. 降低濃度 D. 降低溫度2.(2)氣相反應(yīng)2A + B 3P + S進(jìn)料時(shí)無惰性氣體，A與B以21摩爾比進(jìn)料，則膨脹因子=_。A. -1 B. -1/2 C. 1/2 D. 13.(2)氣相反應(yīng)進(jìn)料時(shí)無惰性氣體，與以12摩爾比進(jìn)料，則膨脹因子

44、=_。A. -2 B. -1 C. 1 D. 24.(2)全混流釜式反應(yīng)器最多可能有_個(gè)定常態(tài)操作點(diǎn)。A. 1 B. 2 C. 3 D. 45.(2)對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)n0的不可逆等溫反應(yīng)，為降低反應(yīng)器容積，應(yīng)選用_。A. 平推流反應(yīng)器 B. 全混流反應(yīng)器C. 循環(huán)操作的平推流反應(yīng)器 D. 全混流串接平推流反應(yīng)器6.(2)全混流反應(yīng)器的容積效率=1.0時(shí)，該反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)n_。A. 0 B. =0 C. 0 D. 07.(2)一級(jí)連串反應(yīng)在全混流釜式反應(yīng)器中，則目的產(chǎn)物P的最大濃度_。A. B. C. D. 8.(2)在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行等溫二級(jí)反應(yīng)A B，當(dāng)時(shí)，求反應(yīng)至所需時(shí)間t=_秒。A. 850

45、0 B. 8900 C. 9000 D. 99009.(2)在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行等溫一級(jí)反應(yīng)A B，當(dāng)時(shí)，求反應(yīng)至所需時(shí)間t=_秒。A. 400 B. 460 C. 500 D. 56010.(2)對(duì)于自催化反應(yīng)，最合適的反應(yīng)器為_。A. 全混流反應(yīng)器 B. 平推流反應(yīng)器C. 循環(huán)操作的平推流反應(yīng)器 D. 全混流串接平推流反應(yīng)器III.簡(jiǎn)答題1.(5)簡(jiǎn)述均相反應(yīng)及其動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容？2.(5)簡(jiǎn)述理想反應(yīng)器的種類？3.(5)對(duì)于反應(yīng)，其活化能為；，其活化能為，當(dāng)時(shí)如何選擇操作溫度可以提高產(chǎn)物的收率？4.(5)簡(jiǎn)述等溫恒容平推流反應(yīng)器空時(shí)、反應(yīng)時(shí)間、停留時(shí)間三者關(guān)系？5.(5)簡(jiǎn)述分批式操作的完全混合反應(yīng)器？IV.計(jì)算題1.(1