化學反應工程期末考試真題

1、化學反應工程原理11一、選擇題1、氣相反應CO+3H2_-CH4+H2O進料時無惰性氣體，CO與H2以1：2摩爾比進料，則膨脹因子CO=_A_cA.-2B.-1C.1D.2KiK2c2、一級連串反應A»P»S在間歇式反應器中，則目的產(chǎn)物P的最大濃度Cp,maxAA.K2K1、Cao()K2CaoB.(K2/K1)1/2 12 cK2K2 T1Cao ()K1D.Cao(K1/K2)1/2123、串聯(lián)反應A-P(目的)-R+S,目的產(chǎn)物嗎副產(chǎn)物S的選擇性SP=_C_npnponpnponpnponpnpoAnA0nAb門人0CnSnSOdnRnR04、全混流反應器的容積效率固

2、=1.0時，該反應的反應級數(shù)n_B_oA.<0B.=0C.上0D.>0kp住)p隨CA增大而單調(diào)下降，則最適合的反應器為A皿八5、對于單一反應組分的平行反應S11),其瞬間收率B_oA.平推流反應器B.C.多釜串聯(lián)全混流反應器D.全混流反應器全混流串接平推流反應器6、對于反應級數(shù)n>0的不可逆等溫反應，為降低反應器容積，應選用A_,A.平推流反應器B.全混流反應器C.循環(huán)操作的平推流反應器D.全混流串接平推流反應器7、一級不可逆液相反應A 2 2R , CA032.30kmol/mxA,出口轉(zhuǎn)化率xA0.7,每批操作時間tt02.06h,裝置的生產(chǎn)能力為50000kg產(chǎn)物R/

3、天，MR=60,則反應器的體積V為_C_m3A. 19.6 B. 20.2C. 22.2 D. 23.4ln(K2/K1)ln(K1 /K2)ln(K2/K1)A K2 K1 B K2 K1C . K1K2Dr.10、分批式操作的完全混合反應器非生產(chǎn)性時間t0不包括下列哪一項B ，8、在間歇反應器中進行等溫一級反應A-B,rA0.01CAmol/1s,當CA01mol時，求反應至CA0.01mol/l所需時間=B秒。A.400B.460C.500D.5609、一級連串反應A-p-S在全混流釜式反應器中進行，使目的產(chǎn)物p農(nóng)度最大時的最優(yōu)空時0ptD_1K1K2A.加料時間B.反應時間C.物料冷卻

4、時間D.清洗釜所用時間11、全混流反應器中有B個穩(wěn)定的定常態(tài)操作點。A.1B.2C.3D.412、全混流反應器的容積效率固小于1.0時，且隨著A的增大而減小，此時該反應的反應級數(shù)ndA.<0B.=0C.>0D.>013、當反應級數(shù)n_p_時，微觀流體具有比宏觀流體高的出口轉(zhuǎn)化率。A.=0B.=1C.>1D.<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_g_無關(guān)。A.示蹤劑的種類B.示蹤劑的輸入方式C.管內(nèi)的流動狀態(tài)D.檢測位置15、對于氣-液相反應幾乎全部在液相中進行的極慢反應，為提高反應速率，應選用C裝置。D.A.填料塔B.噴灑塔C.鼓泡塔kdCm

5、d,當平行失活對反應物有強內(nèi)擴散阻力時，d16、催化劑在使用過程中會逐漸失活，其失活速率式為dt為第一D.A.、0B.=1C.-317、不屬于氣固相催化反應固定床反應器擬均相二維模型的特點是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18、屬于氣固相催化反應固定床反應器擬均相二維模型的特點是AoA.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.床層徑向有濃度梯度19、下列哪一項不屬于流化床反應器按深度而分的第n級模型的特點_c_oA.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、

6、流化床反應器中的操作氣速U0是根據(jù)具體情況定的，一般取流化數(shù)U0/Umf在_B_范圍內(nèi)。A.0.10.4B.1.510C.1015D.0.41.521、全混流反應器進行放熱反應時，要使反應器操作在穩(wěn)定的定常態(tài)，則必須滿足以下條件CA.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熱速率隨溫度的變化率22、氣固催化反應本征速率是指排除C阻力后的反應速率。A.外擴散阻力B.內(nèi)擴散C.內(nèi)外擴散D.吸附和脫附223、等溫減相反應A+B-PrP=kCO,2A-Rr口=上。P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

7、適宜選用DA.間歇釜式反應器，站口BL次性加入；B.全混流反應器；C.半間歇釜式反應器，A一次性加入，B連續(xù)滴加；D.半間歇釜式反應器，BL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)一段時間反應后，苯乙烯生成量不再增加，乙苯仍大量存在，表明這是一個B反應A.慢速B.可逆C.自催化D.不可逆K1K225、等溫恒容下進行各步均為一級不可逆串聯(lián)反應AAPAS若保持相同的轉(zhuǎn)化率xa,調(diào)節(jié)反應溫度使k2/ki降低，則P的收率將AA.增大B.減小C.不變D.先增后減26、在全混流反應器中，反應器的有效容積與進料流體的容積流速之比為AoA.空時pB.反應時間tC.停留時間tD.平均停留時間

8、27、階躍示蹤法測定停留時間分布對應曲線為BoA.E（t）曲線B.F（t）曲線C.I（t）曲線D.y（t）曲線28、氣固催化反應的內(nèi)擴散模數(shù),其中L為特征長度，若顆粒為球形則L=D_A.厚度/2B.RC.R/2D.R/329、對于反應級數(shù)n>0的不可逆等溫反應，為降低反應器容積，應選用A。A.平推流反應器B.全混流反應器C.循環(huán)操作的平推流反應器D.全混流串接平推流反應器三、分析解答題1、簡述等溫恒容平推流反應器空時、反應時間、停留時間三者關(guān)系？空時是反應器的有效容積與進料流體的容積流速之比。（分）反應時間是反應物料進入反應器后從實際發(fā)生反應的時刻起到反應達某一程度所需的反應時間。（分）

9、停留時間是指反應物進入反應器的時刻算起到離開反應器內(nèi)共停留了多少時間。（分）由于平推流反應器內(nèi)物料不發(fā)生返混，具有相同的停留時間且等于反應時間，恒容時的空時等于體積流速之比，所以三者相等。（分）2、簡述階躍示蹤法測停留時間分布的實驗方法及其對應曲線?c階躍示蹤法是對于定常態(tài)的連續(xù)流動系統(tǒng)，（分）在某瞬間t=0將流入系統(tǒng)的流體切換為含有示蹤劑A且濃度為A0的流A的濃度隨時間的變化。（3、F（t）分）對應的曲線為F （t）,簡述均相反應及其動力學的研究內(nèi)容?Ca體，（分）同時保持系統(tǒng)內(nèi)流動模式不變，并在切換的同時，在出口處測出出口流體中示蹤劑答：參與反應的各物質(zhì)均處于同一個相內(nèi)進行的化學反應稱為均

10、相反應。均相反應動力學是研究各種因素如溫度、催化劑、反應物組成和壓力等對反應速率、反應產(chǎn)物分布的影響，并確定表達這些影響因素與反應速率之間定量關(guān)系的速率方程。4、對于可逆放熱反應如何選擇操作溫度?答：1）對于放熱反應，要使反應速率盡可能保持最大，必須隨轉(zhuǎn)化率的提高，按最優(yōu)溫度曲線相應降低溫度;2）這是由于可逆放熱反應，由于逆反應速率也隨反應溫度的提高而提高，凈反應速率出現(xiàn)一極大值;3）而溫度的進一步提高將導致正逆反應速率相等而達到化學平衡。5、簡述氣-液反應的宏觀過程：A （g） + bB （l）-產(chǎn)物（l） ?1）反應物氣相組分從氣相主體傳遞到氣液相界面，在界面上假定達到氣液相平衡;2 ）反

11、應物氣相組分A從氣液相界面擴散入液相，并在液相內(nèi)反應;3）液相內(nèi)的反應產(chǎn)物向濃度下降方向擴散，氣相產(chǎn)物則向界面擴散;4）氣相產(chǎn)物向氣相主體擴散。6、簡述固定床反應器的優(yōu)缺點？1）催化劑在床層內(nèi)不易磨損;2）床層內(nèi)流體的流動接近于平推流，與返混式反應器相比，用較少的催化劑和較小的反應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）催化劑的更換必須停產(chǎn)進行。7、對于反應2k1CA,其活化能為E1;rSk2CA,其活化能為E2,當E1>E2時如何選擇操作溫度可以提高產(chǎn)物的收率?dx dt dy dtd(xd(x y)將其積分CA0 (x y)(k1 k2)dtCA0Cao (x y)(

12、k1 k2)trkeE1/RTkE2E1QrRk10ek10RTSR77keE2/RTCA亡eCA,EE_答：對于平行反應Isk20ek20，所以，當匚1匚2時應盡可能提高反應溫度，方可提高R勺選擇性,提高R的收率10、簡述理想反應器的種類？通常所指的理想反應器有兩類：理想混合（完全混合）反應器和平推流（活塞流或擠出流）反應器。所謂完全混合流反應器是指器內(nèi)的反應流體瞬間達到完全混合，器內(nèi)物料與反應器出口物料具有相同的溫度和濃度。所謂平推流反應器是指器內(nèi)反應物料以相同的流速和一致的方向進行移動，不存在不同停留時間的物料的混合，所有的物料在器內(nèi)具有相同的停留時間。11、簡述氣固流化床反應器鼓泡床模

13、型的特點？答：假定床頂出氣組成完全可用氣泡中的組成代表，而不必計及乳相中的情況，對氣泡的組成進行計算便可以達到反應的轉(zhuǎn)化率12、簡述理想反應器的種類。答：通常所指的理想反應器有兩類：理想混合（完全混合）反應器和平推流（活塞流或擠出流）反應器。所謂完全混合流反應器是指器內(nèi)的反應流體瞬間達到完全混合，器內(nèi)物料與反應器出口物料具有相同的溫度和濃度。所謂平推流反應器是指器內(nèi)反應物料以相同的流速和一致的方向進行移動，不存在不同停留時間的物料的混合，所有的物料在器內(nèi)具有相同的停留時間四、計算題1、醋酸在高溫下可分解為乙烯酮和水，而副反應生成甲烷和二氧化碳：CH3COOHk1CH2COH2OCH3COOHk

14、2CH4CO211已知在916，c時k14.65s,k23.74s，試計算:1）99%勺醋酸反應掉的時間;2）在此反應條件下醋酸轉(zhuǎn)化成乙烯酮的選擇性。C“c解：設(shè)在時間t時乙烯酮和甲烷的濃度分別為x和y,初始為A0,則k1（CA0Xy）k2（Caoxy）相加得 dt）（k1k2）（CA0xy）1）當轉(zhuǎn)化率為99%寸xy0.99CA01,1cctIn0.549s4.653.7410.99Sp2)瞬時選擇性為dxdyx積分得yki4.65k23.74xS55.4%y2、反應A-B為n級不可逆反應。已知在300K寸要使A的轉(zhuǎn)化率達到20嘀12.6分鐘，而在340K寸達到同樣的轉(zhuǎn)化率僅需3.20分鐘，

15、求該反應的活化能EdCAnakCA解:dtCAd2AtdtCA0或0T111即 n 1cAi CA01kt達20%時，Ca0.8Ca07(1.25(n 1)Cao1)式中M為常數(shù)卜30012.6卜34013.2,k340In k300,M/3.2E,11、In(一一)M/12.68.314300340E=29.06(kJ/moI)3、氣相反應在400K寸的速率式2rA3.66PAatm/h求A4、有一個反應器測其方差2-2-t112.5min,t15min,如果這個反應器可以用等體積多釜串聯(lián)模型來描述，并在QaCb Cao Cbo 12mol/l這個反應器中進行液相反應A+B-2R,已知rAk

16、1I/molmin,求反應器的出口轉(zhuǎn)化率?2解：2t112.50.515分分分則每個反應器的停留時間為t15一一7.5minN2對第一個釜進行物料衡算CA0CA1(A1)12CaikCA11分rlc2整理得7.5CA1CA11分解彳#Cai0.30mol/l分同理對第二個釜進行物料衡算CA1CA2(rA2)22CA2kCA22分解彳導CA20.144mol/l分XaCa0CA21CA00.14485.6%6、在間歇釜中一級不可逆反應，液相反應A-2R,rAkCAkmol/m3-h,k=9.52_9_x109exp-7448.4/Th-1Ca02.3kmol/m3,MR60,Cr00,若轉(zhuǎn)化率X

17、a0.7,裝置的生產(chǎn)能力為50000kg產(chǎn)物R/天。求50c等溫操作所需反應器的有效容積？（用于非生產(chǎn)性操作時間10=0.75h）解：反應終了時R的濃度為2cA0xa3.22(kmol/m3)Ca0oXAdxAxAdxA9.52kCA910exp1ln01Xa7448.4273500.92VCrMr10.7500001.31(h)tt0241lnk1Xa0.92V500002.06243.2260322.2(m)二、選擇題（每題2分,共20分）1.對于反應aA+bBPppP+sSrP_A(rA)oA.P|a|a|2.A.3.b.ac.PD.P對于一非恒容均相化學反應dnaBVdtBB.0AAd

18、nBVdtB的化學反應速率rBB_oBC.dCAdtrBD.dCBdt氣相反應4A+B-3R+S進料時無惰性氣體，A與B以3：1的摩爾比進料，則膨脹因子A=C(A)1/4(B)2/3(C)-1/4(D)-2/3111CCII.11I14 .反應C4H102C2c2H4+H2k2,0s，則反應級數(shù)n=B(A)0(B)1(C)2(D)35 .串聯(lián)反應A-P(目的)-R+S,目的產(chǎn)物P的得率XP=_A。A.nP nP0nA0 nAB.nP nP0n P n P0nA0 c nS nS0p nP。nR n R06 .一級連串反應A-P-S在平推流管式反應器中進行，使目的產(chǎn)物P濃度最大時白反應時間toptC1ln(K/K2)ln(K2/KJln(K2/KJA.K1K2B.K2K1C.K2K1d.K1K27 .氣一液相反應中的膜內(nèi)轉(zhuǎn)化系數(shù)在B_范圍內(nèi)，反應為中等速率的反應。A.<0.02B.0.02<<2C.上2D.>28.氣固催化反應的內(nèi)擴散模數(shù)L，其中L為特征長度，若顆粒為圓柱形則L=C _0A.厚度/2B.RC.R/2D.R/39.下列不屬于La