《化學反應工程原理》第二版復習題

1、1化 1106 反應工程復習題一.填空題1-化學反應速率可以表為（）A前提是_。（反應體積恒定 考點：反應速率的定義，恒容）dt2. 化學反應過程按操作方法分為 _、_、_ 操作。（間歇操作、連續(xù)操作、半間歇操作）（理解連續(xù)與間歇）p3.aAaA + + bBbB-pPpP + + sSsS對于反應，則rP_（A）。（同）（考點：反應物和產(chǎn)物的速率之比等于其化學計量系數(shù)之比）4 化學反應速率式為rAKCCACB，用濃度表示的速率常數(shù)為 Kc，假定符合理想氣體狀態(tài)方程， 如用壓力表示的速率常數(shù)Kp，則 Kc=_Kp。（RT）（）（以濃度表示的速率常數(shù)與分壓速率常數(shù)的換算關系）5 在構(gòu)成反應機理的

2、諸個基元反應中，如果有一個基元反應的速率較之其他基元反應慢得多，該步驟的反應 速率即代表整個反應的速率，其他基元反應可視為處于 _。（擬平衡態(tài)）（考點：理解擬平衡態(tài)、速率控制步驟 的定義，用于推導非基元反應動力學）.P（主）A 6 如果平行反應S（副）均為一級不可逆反應，若E E主E副，提高選擇性應 _。（提高溫度）（考點：主反應活化能大于副反應活化能，升溫提高選擇性，反之則反，還應注意主反應級數(shù)高于副反應級數(shù)時 應采用高濃度操作，對應應該采用什么樣的加料方式或什么類型的反應器？）K1K21/17 一級連串反應A AP P S S在平推流反應器中，為提高目的產(chǎn)物 P 的收率，應 _k2/k1。

3、（降低）（考點：提高連串反應選擇性的途徑，還包括間歇反應釜中的最佳反應時間和連續(xù)反應器的體積（OR 空時 OR 停留時間）問題）8 氣體在固體表面上的吸附中物理吸附是靠 _ 結(jié)合的，而化學吸附是靠 _結(jié)合的。物理吸附的吸附熱要_化學吸附熱，物理吸附是 _分子層吸附，而化學吸附是 _ 分子層吸附（范德華力、化學鍵力、小于、多、單） （考點：比較物理和化學吸附的區(qū)別，包括結(jié)合力）吸附層數(shù)，吸附熱等區(qū)別）9 氣體在固體表面上發(fā)生吸附時，描述在一定溫度下氣體飽和吸附量 與吸附壓力（或吸附物質(zhì)在相中濃度）的關系式稱為 _ 。（吸附等溫方程）（吸附等溫式的定義，注意是飽和吸附量）10. 在軸擴散模型中，彼

4、克萊準數(shù)Pe_, （UL） Pe 很大時，即擴散系數(shù)相對非常小，反應器中物料De的流動形態(tài)接近_ 。（平推流或活塞流）11. 在軸擴散模型中，彼克萊準數(shù)愈大軸向返混程度就 _。（愈?。?2 對于多孔性的催化劑，分子擴散很復雜，當孔徑較大時，擴散阻力是由分子間碰撞所致，這種擴散通常稱為_。分子擴散（容積擴散）13 對于多孔性的催化劑，分子擴散很復雜，當微孔孔徑在約0.1um 時，分子與孔壁的碰撞為擴散阻力的主要因素，這種擴散稱為_。（努森擴散）（分子擴散的四種形式和區(qū)別）14 氣一固相催化反應的西勒模數(shù)=_ ，它是表征內(nèi)擴散影響的重要參數(shù)，其中L 定義為 _。2（LkCb，催化劑顆粒的特征長度）

5、（西勒模數(shù)的定義，含義，表達了什么？并且注意與坦克萊準數(shù)進行Y De深刻對比，記住球形和圓柱形催化劑顆粒的特征長度各為多少）15.工業(yè)催化劑的三個要求是： _ 、_、_ 。（活性好、選擇性高、壽命長）16 具有良好攪拌裝置的釜式反應器按 _ 反應器處理，而管徑小，管子較長和流速較大的管式反應器按_ 反應器處理。（全混流反應器、平推流）（要深刻理解全混流與平推流的特征，什么情況下，工業(yè)反應 器可以近似用 MR 什么時候可用 PR 近似處理）17 反應器的空時T是 _ 與_之比。（反應器的反應體積、進料流體的體積流量，同時還要理解空速和平均停留時間的概念， 注意空速中的體積流量是標態(tài)下， 而非空時

6、中的反應器進口狀態(tài)下的體積流量，要注意物料 PFR中的停留時間即為物料在PFR 中的反應時間，由此理解為什么 恒容反應時，空時相當于間歇反應器中的反應時間）18 對于恒容的平推流管式反應器 _ 、_一致。（平均停留時間、空時。考點與上題一致，）19.對于循環(huán)操作的平推流反應器，當循環(huán)比 0 時為_ 反應器，而當時則相當于 _反應器。（平推流、全混流）（如何理解循環(huán)反應器是 PFR 與 CSTR 相互轉(zhuǎn)化的范例）20 對于反應級數(shù) n 0 的反應，為降低反應器容積，應選用 _ 反應器為宜。（平推流）（比較 CSTR 和 PFR 所需要的體積，通過作圖很直觀，一個的空時是曲線下面的面積，一個是矩形

7、的面積）21 平推流管式反應器tt時，f (t)=o (DO)平推流管式反應器tt時，f (t)=o (0)平推流管式反應器tt時，F(xiàn) (t)=o (1 1)平推流管式反應器t PCHS-CHA106104100048106 104=48,9 484648總摩爾收率F“ =S血=90.6%*100% =90.6%單耗=1.總質(zhì)董收=1/0.889=1.1251-2.甲醛和乙塊在催化刑作用下生成丁塊二醇，其反應式為2HCHO +C.HjCOi.在涓流床反應器進行反應，原料分離回收循環(huán)操作.某工 廠測得如下救據(jù)：進反應器的豬甲醛農(nóng)度為10%質(zhì)量分數(shù)），出反應器的甲 醛的濃度為1.6%（質(zhì)量分數(shù)），

8、丁煥二醇的初始濃度為譏出口濃度為7.65,假設分離回收中無損失試計界反應過程的轉(zhuǎn)化買 選擇李單程收率和總單程收車7,65/86j4%F10總收車網(wǎng)如：未反應枷件分離回收鯉桑使用，若不計原料在分離it強 館損軾則其加總轉(zhuǎn)牝車為100%則有始化了執(zhí)初轉(zhuǎn)終100-464&9100-46= 90.6%單程摩爾收益船心48100=45%總質(zhì)量收率YA P= SA_P.-*100% = 8S.9%100-46解：2A +B今P602686初始100轉(zhuǎn)化7.65*60/867.65終了L67.65所以；10-1.6七=亠= 84%TQ60 S610-1.6=63.5%54i收軍.以100份計|17總

9、吹卑 Y=S r =63.5% *100% = 63.5%182-1,某一反應化學計量式A+2B2P若以反應物4表示的反疸速率為r, = 2c 試寫出以反弦物B和產(chǎn)物P表示的“速率無a=牝:知iy=ii活化能分別為：53.59,9531,210J2,573.43,582出kJjnoP3丄於辭乙軸反應為二級反應在問朝應器中進行，Hniii轉(zhuǎn)化 車為也試枠化車為叮5需駅加多少時間？解；二級反應：一二一 4叫阪（1-審心1-心2 丄竺 u 丄_2LkcAQ1 - 0.5 Ac如1 - 075t=15inm A t=15-5=lOmul32有一05級反應4今匕在間軌反應器中l(wèi)Omin轉(zhuǎn)化率0.75,試

10、 冋3 （hniii的轉(zhuǎn)化率為多少？解：f = E応詣（雞廠；汕7）7或二-召二依-1)和今-(1-心嚴-1CA 5-0.5* *10 = ；(1- 0.巧嚴-104匕=占;(1 1嚴14當KA=1 時1 t=20min25段反應溫度上升1QC反應速率增丸】佻為使這一規(guī)律成主 活化能與溫度間應保持什么關系？并求出300L400K.600K.8（H）K10（）K溫 度時的洽化能*ln2 =4 10五斤+10)竺三片任4-10）二05763斤（耳+10）19所嘰30min時丫轉(zhuǎn)北卑為120394IBSTRA+B-P已Ml謎*f|tk=6J5L/(mol.b)CAH307mol12治試計燦9蜩時 和

11、亂解：等宋反應耳=比-tee(l- xJr也之見 _工-唄嘰地(7)廠心7XA=0.5 時1=4*7711=-0 5-0.53 h645x03071-0.5tj)%= 52.47h伉明：對二圾反加箱化豐趟希反應時間越出不能草純追求軫化電4L苑丙烷熱裂解為乙烯的反應GHCGHHm反應準772V等 溫條件下進行1其反應動力學方程為rA=kcA)其中kMMh匕若采用理想流動 管式反應器，p=0.1MP進科量時0血h,當苦化率XA=0.5時， 求所需 的PFR的體積.解：由題意，此反應為一級不可逆交容 G 則G = frC1=歸二直F17 j=心匕亠一v珂(1 + 6兒聲14 西九盧代入輛料方程：%

12、K _反應器體積：=or已鈾 6-Y= 1 y.&尸1，-r = (1 +1)In - 0.5龍216110.41-0.54 3.沁 fe 反應A+B今P,動力學方粉皿2代時速串常數(shù)加9t92x10Jm3/(kmoLs),物料初始 X 度仃尸。kinoUniS礦。血畑皿皿 求在PFR中反應器出口限刑丘皿物韓化卑0於時所富軸空時.dx.1耳1七”球積分廠一西兒。卩170.4叫=v3r 2.216x0.8=17726 in(1十屯人*)五身21解：二級反應,Ait, B為限制組分r = c 因 SJHCBQ“ rs代入積分整理得“丄丄mms代入數(shù)搪“加(1+A0UM =弘二細=1一 = 0

13、.25% 0.08r =-1-丄1口上爛二2竺二7906A2.196h0.08*9.92*10 025(1+02碘095)5L已知一圾反應在PFR中進行， 岀口牯化豐為09現(xiàn)將一反應移 到一水CSTR中進律若兩種反應器體積相同I且其他條件不虬問該反 應在C5TR的出口苗代車應為多少？因體積相同:V相同f所以騎=如4丄hl=丄丄 J4 hl=k 】- k 17血1-0,9 1-心和 曇6972%$2某財35速車方程込 在CSTR中反則 在一 定工藝條件下所得韓鎧車為0民今將皈應務到一個比它犬6信的CSTR中進行反應，其他條件不變，其能達到曲軫化車是多少？-% _ 勺皿丫- 1兀n口 屜加-1)2

14、% (1-心$嚴 曲_ 1 1譏心7門 f弘-。=E = 1心q辰上(7)上1心解:22住占 5% (1- S)因巧=石卩肥其它條件不變卩壽丸不變235 3.某演湘反虛A-P為一確不可道反厘,反虛制t能E詔工6kJ/moh在15吒等溫管式反應器中進行，轉(zhuǎn)化車為0血現(xiàn)改用等依積的CSTR,處理量不變，要求轉(zhuǎn)化車達到0工問此時的CSIR什么溫度下操作？解“計僉皿_ L S fc2c10(l-xJ2)k21-AJ2因V制珂不變：所以刁二$1 I 110.7111- = -&1-0.6 fr:1-0.72.5465 =F 11II2.5465 = -I- )RA兀3.6x1/1S3141502

15、734T2=4403K約167.3C65有一中間試驗反應備其停留時間分布函教為(00r0.4求：(1)平均停常時間F (RA今P k凱8紆】，等溫棵昨，若進斤固栩 顆粒反良其轉(zhuǎn)化車為多少?(3)若用FF&停留時間為OJs,后接一個平 均停留時間為(18啲CSTK,問此時轉(zhuǎn)化車是多少？解：助 2 如41,二嚴心用dt(1)心：圧(加心廠口陽nf=L2s(2)彗反應看作若干4 BSTH一級反應乙=處In =或5 = &血e = c0S/CJOc.io該反應器，E=1.2站攻皿代入仙天25屛如=0442824254 7；= 1-1-04428-05572%(3) PFR-CSTR4

16、PFR :s - %嚴予韓化車心=1空=畑72瓠2)相氐CJ0解：性桶f卯曲巴巴應用教值枳分法求枳分(折線下面積)：辛法：cAdt =#0 + 2(5 + S) + 4(0.1 +10+4) = 1318.4梯：5旳=単(0 + 0)斗48(0,1 + 5 + 10 + 8 + 4) = 1300,S甘9r工牡E)禺工咔求均值心-二 -=259.13 s乞馳)禺工Eg)=1J=14 CSTR t算仝匚空% 1+匕1+0,8 *0.8=0,4428洞&t)上各塊礎環(huán))000.000.00001480000.00002960.0|0.000031440.1140.000141925.012

17、4&0.0031524010.0484. S0.007662SS8.091680.006173364.01204 S0.00308鷲斗0.0B00.&0.00006-7.用脈沖法測得示蹤物烈度試計昴半均停留時間若在反應器中進行一級反應，4今P, k=7.5xloV?束平均轉(zhuǎn)化豐若分別用CSTR帝PFR,其平均 停留時問相飢轉(zhuǎn)化率為多少？-0 8*0 426一級反應：心按PFR: - = s能*kr_7.5*10-5*25.131 + Zrr_1 + 7.5 *10-3* 259.137 - 2己二酸(A)和己醇以筈摩爾反應空成聘酸樹脂在 7LC時 以硫酸作催化劑進行縮聚反應實驗測得速率方程為：(為)=左丘 mof L mink= t.97 L/ ( min k moltFz = 0 IM)4kmoy L若每尺處理 2 400kgQr酸，每批操作的非生產(chǎn)時問為設反應器 裝料系數(shù)為 0 .75,求：(1) 在間歇反應器屮己二酸轉(zhuǎn)化率分別