化學(xué)反應(yīng)工程總復(fù)習(xí)

1、化學(xué)反應(yīng)工程綜合復(fù)習(xí)資料一、填空題1.多級(jí)混合模型的唯一模型參數(shù)為 ，軸向擴(kuò)散模型的唯一模型參數(shù)為 。2.在均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)中，利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求取化學(xué)反應(yīng)速率方程式的兩種最主要的方法為 和 。3.反應(yīng)級(jí)數(shù) （可能/不可能）是0，基元反應(yīng)的分子數(shù) （可能/不可能）是0。4.測(cè)定非理想流動(dòng)的停留時(shí)間分布函數(shù)時(shí)，兩種最常見的示蹤物輸入方法為 和 。5.某一級(jí)液相反應(yīng)在間歇式反應(yīng)器中進(jìn)行，5min轉(zhuǎn)化率為50，則轉(zhuǎn)化率達(dá)到80需時(shí)間_ _min。6.某反應(yīng)的速率方程式為 mol/(m3.h)，則反應(yīng)級(jí)數(shù)n為2時(shí)，k的單位為 _。7.某反應(yīng)的計(jì)量方程為，則其反應(yīng)速率表達(dá)式 。8.所謂“三傳一反”是化學(xué)反應(yīng)工

2、程學(xué)的基礎(chǔ)，其中“三傳”是指 、 和 ，“一反”是指 。9.完全混合反應(yīng)器（全混流反應(yīng)器）內(nèi)物料的溫度和濃度 ，并且 （大于/小于/等于）反應(yīng)器出口物料的溫度和濃度。10.在一個(gè)完整的氣固相催化反應(yīng)的七大步驟中，屬于本征動(dòng)力學(xué)范疇的三步為 、 和 。二、選擇題1.對(duì)于瞬時(shí)收率和總收率，下列正確的說法有 （多項(xiàng)選擇）。A. 對(duì)于平推流反應(yīng)器，反應(yīng)的瞬時(shí)收率與總收率相等；B. 對(duì)于全混流反應(yīng)器，反應(yīng)的瞬時(shí)收率與總收率相等；C. 對(duì)于平推流反應(yīng)器，反應(yīng)的瞬時(shí)收率與總收率之間是積分關(guān)系；D. 對(duì)于全混流反應(yīng)器，反應(yīng)的瞬時(shí)收率與總收率之間是積分關(guān)系；2.某反應(yīng)速率常數(shù)的單位為m3/(mol.hr)，該反

3、應(yīng)為 級(jí)反應(yīng)。A. 零級(jí) B. 一級(jí) C. 二級(jí) D. 不能確定. 3.對(duì)于平行反應(yīng)，活化能E1>E2，反應(yīng)級(jí)數(shù)n1<n2，如果目的產(chǎn)物是R的話，我們應(yīng)該在 條件下操作。A. 高溫、反應(yīng)物A高濃度； B. 高溫、反應(yīng)物A低濃度；C. 低溫、反應(yīng)物A高濃度； D. 低溫、反應(yīng)物A低濃度4.關(guān)于E函數(shù)和F函數(shù)，下面正確的是 。（多項(xiàng)選擇）A. B. ；C. D. 5.是 A. 平推流的E函數(shù) B. 全混流的E函數(shù)；C. 平推流串聯(lián)全混流的E函數(shù) D. 全混流串聯(lián)平推流的E函數(shù)6.關(guān)于E函數(shù)和F函數(shù)，下面不正確的是 。A. ； B. ；C. ； D. 7.對(duì)于一級(jí)恒容和一級(jí)變?nèi)莶豢赡娣磻?yīng)

4、，下面敘述正確的是 A. 在同一平推流反應(yīng)器內(nèi)、在同樣條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率是一樣的；B. 在同一全混流反應(yīng)器內(nèi)、在同樣條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率是一樣的；C. 在同一間歇式反應(yīng)器內(nèi)、在同樣條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率是一樣的；D. 在同一平推流反應(yīng)器或間歇式反應(yīng)器內(nèi)、在同樣條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率是一樣的8.對(duì)于瞬時(shí)收率和總收率，下列正確的判斷有 （多項(xiàng)選擇）。A. 對(duì)于平推流反應(yīng)器，反應(yīng)的瞬時(shí)收率與總收率相等；B. 對(duì)于全混流反應(yīng)器，反應(yīng)的瞬時(shí)收率與總收率相等；C. 對(duì)于平推流反應(yīng)器，反應(yīng)的瞬時(shí)收率與總收率之間是積分關(guān)系；D. 對(duì)于全混流反應(yīng)器，反應(yīng)的瞬時(shí)收率與總收率之間是積分

5、關(guān)系；9.關(guān)于基元反應(yīng)的認(rèn)識(shí)，正確的是 。A. 分子數(shù)可以是任意的整數(shù)；B. 基元反應(yīng)的計(jì)量系數(shù)與對(duì)應(yīng)物種的反應(yīng)級(jí)數(shù)之間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系；C. 基元反應(yīng)和意義是一樣的；D. 基元反應(yīng)的總反應(yīng)級(jí)數(shù)可能是小數(shù)。10.對(duì)于瞬時(shí)收率和總收率，下列正確的判斷是 A. 對(duì)于全混流反應(yīng)器，反應(yīng)的瞬時(shí)收率與總收率相等；B. 對(duì)于平推流反應(yīng)器，反應(yīng)的瞬時(shí)收率與總收率相等；C. 對(duì)于平推流反應(yīng)器，反應(yīng)的瞬時(shí)收率與總收率之間是積分關(guān)系；D. 對(duì)于全混流反應(yīng)器，反應(yīng)的瞬時(shí)收率與總收率之間是積分關(guān)系；11.軸向分散系數(shù)與擴(kuò)散系數(shù)，下面論述正確的是 A. 兩者實(shí)質(zhì)上是相同的，都符合Fick定律；B. 兩者實(shí)質(zhì)上是不同的，

6、軸向分散系數(shù)的定義實(shí)際上是借用了Fick定律的形式；C. 軸向分散系數(shù)是與流動(dòng)有關(guān)系的；D. 擴(kuò)散系數(shù)是物質(zhì)本身的一種屬性12.對(duì)于一個(gè)氣固相催化反應(yīng)，減小外擴(kuò)散和內(nèi)擴(kuò)散影響的措施正確的是 A. 提高反應(yīng)器內(nèi)氣體的流速，減小催化劑顆粒的直徑；B. 降低反應(yīng)器內(nèi)氣體的流速，減小催化劑顆粒的直徑；C. 降低反應(yīng)器內(nèi)氣體的流速，增大催化劑顆粒的直徑；D. 增加催化劑顆粒的直徑，提高反應(yīng)器內(nèi)氣體的流速13.對(duì)于化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識(shí)，下面正確的是 A. 化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、目的產(chǎn)物的收率僅與化學(xué)反應(yīng)本身和使用的催化劑有關(guān)系；B. 化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、目的產(chǎn)物的收率不僅與化學(xué)反應(yīng)本身和使用的催化劑有關(guān)，而且還與反應(yīng)

7、器內(nèi)流體的流動(dòng)方式有關(guān)；C. 反應(yīng)器僅僅是化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的場(chǎng)所，與反應(yīng)目的產(chǎn)物的選擇性無關(guān)；D. 反應(yīng)器的類型可能直接影響到一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物分布14.關(guān)于非理想流動(dòng)與停留時(shí)間分布，論述正確的是 A. 一種流動(dòng)必然對(duì)應(yīng)著一種停留時(shí)間分布；B. 一種停留時(shí)間分布必然對(duì)應(yīng)著一種流動(dòng)；C. 一種停留時(shí)間分布可能對(duì)應(yīng)著多種流動(dòng)；D. 流動(dòng)與停留時(shí)間分布存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系15.對(duì)于一個(gè)串聯(lián)反應(yīng)，目的產(chǎn)物是中間產(chǎn)物，適宜的反應(yīng)器是 A. 全混流反應(yīng)器 B. 平推流反應(yīng)器；C. 循環(huán)反應(yīng)器 D. 平推流與全混流串聯(lián)在一起的反應(yīng)器16.Langmuir吸附等溫的四個(gè)假定：均勻表面、單層吸附、吸附機(jī)理相同和無相互作

8、用這幾點(diǎn)應(yīng)該說是非?？量痰?，實(shí)際情況很難滿足上述要求。然而，對(duì)于多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)用這幾點(diǎn)假定進(jìn)行有關(guān)的推導(dǎo)，結(jié)果一般是可以接受的，其主要原因在于 A. 實(shí)際反應(yīng)過程中催化劑表面吸附物種的覆蓋度很低；B. 實(shí)際的催化劑表面一般很平整；C. 實(shí)際的催化劑表面上活性位間的距離較遠(yuǎn)；D. 實(shí)際的催化劑表面上活性位的數(shù)量有限三、計(jì)算題1、在一反應(yīng)器入口輸入理想脈沖示蹤物后，不同時(shí)間檢測(cè)出口示蹤物的濃度C，結(jié)果如下所示：時(shí)間，min05101520253035CA，mol/L0411105420現(xiàn)有某液相反應(yīng)物A在該反應(yīng)器中進(jìn)行分解反應(yīng)，速率方程為： , k = 0.30 min-1， 若用多級(jí)混合流模

9、型預(yù)測(cè)時(shí)，該反應(yīng)器的出口轉(zhuǎn)化率為多少？2、液體反應(yīng)物A(CA01mol/L)通過兩個(gè)串聯(lián)的全混流反應(yīng)器發(fā)生某不可逆反應(yīng)，第一個(gè)反應(yīng)器出口的濃度為0.5 mol/L，兩個(gè)反應(yīng)器的體積比V2/V1=2，反應(yīng)級(jí)數(shù)為2：2 mol/(L.min)求第二個(gè)反應(yīng)器出口的濃度。3、某一級(jí)液相反應(yīng)在一只全混流反應(yīng)器中進(jìn)行，轉(zhuǎn)化率為90，如果再串連一只同樣的全混流反應(yīng)器，使轉(zhuǎn)化率仍維持在90，試問處理量增加多少？ 4、某速率常數(shù)為0.37min-1的一級(jí)不可逆反應(yīng)在一非理想反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，示蹤結(jié)果表明，和分別為17min和0.25。求用多級(jí)混合流模型預(yù)測(cè)的轉(zhuǎn)化率。5、純組分A發(fā)生下述平行反應(yīng)， A的起始濃度為

10、2mol/L, 反應(yīng)在恒溫的條件下進(jìn)行，試確定在全混流反應(yīng)器中目的產(chǎn)物S所能達(dá)到的最大濃度。6、反應(yīng)物A反應(yīng)首先生成R (k1=5 hr-1)，R進(jìn)一步反應(yīng)生成S (k2=3 hr-1)和T (k3=1 hr-1)。如果濃度為1.0 mol/L的純A在一個(gè)全混流反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，求R濃度達(dá)到最大值的空時(shí)及R的最大濃度。7、某速率常數(shù)為0.15 min-1的一級(jí)不可逆反應(yīng)在一非理想反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，示蹤結(jié)果表明，和分別為15min和0.21。求用多級(jí)混合流模型預(yù)測(cè)的轉(zhuǎn)化率。8、純組分A發(fā)生下述平行反應(yīng)，A的起始濃度為2mol/L，反應(yīng)在恒溫的條件下進(jìn)行，試確定在平推流反應(yīng)器中目的產(chǎn)物S所能達(dá)到的

11、最大濃度。四、推導(dǎo)題1.假設(shè)含反應(yīng)物A的新鮮原料進(jìn)入體積為V的全混流反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，其組成為CA0，空時(shí)為，出口轉(zhuǎn)化率為XA，出口處的反應(yīng)速率為-rA，請(qǐng)推導(dǎo)全混流反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程。答案一、填空題1. 串聯(lián)的全混區(qū)的個(gè)數(shù)N 、 Pe 2. 積分法 、 微分法 。3. 可能、不可能4. 脈沖法 、 階躍法 。5. 11.586. m3/(mol.h)7. 不能確定 8. 質(zhì)量傳遞 、 動(dòng)量傳遞 和 熱量傳遞 、反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 9. 均一 、 等于 10. 反應(yīng)物吸附 、 表面反應(yīng)、 反應(yīng)產(chǎn)物的脫附二、選擇題1. BC 2. C 3. B 4. BCD 5. B 6. A 7. C 8. BC 9.

12、B 10. AC 11. BCD 12. A 13. BD 14. AC 15. B 16. A 三、計(jì)算題1、在一反應(yīng)器入口輸入理想脈沖示蹤物后，不同時(shí)間檢測(cè)出口示蹤物的濃度C，結(jié)果如下所示：時(shí)間，min05101520253035CA，mol/L0411105420現(xiàn)有某液相反應(yīng)物A在該反應(yīng)器中進(jìn)行分解反應(yīng)，速率方程為： , k = 0.30 min-1， 若用多級(jí)混合流模型預(yù)測(cè)時(shí)，該反應(yīng)器的出口轉(zhuǎn)化率為多少？解：根據(jù)脈沖示蹤數(shù)據(jù)可得：15min=45.83min20.204故：則：2、液體反應(yīng)物A(CA01mol/L)通過兩個(gè)串聯(lián)的全混流反應(yīng)器發(fā)生某不可逆反應(yīng)，第一個(gè)反應(yīng)器出口的濃度為0

13、.5 mol/L，兩個(gè)反應(yīng)器的體積比V2/V1=2，反應(yīng)級(jí)數(shù)為2：2 mol/(L.min)求第二個(gè)反應(yīng)器出口的濃度。解：全混流反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程：得：所以：同理：由： 得：故：解得： CA20.25mol/L3、某一級(jí)液相反應(yīng)在一只全混流反應(yīng)器中進(jìn)行，轉(zhuǎn)化率為90，如果再串連一只同樣的全混流反應(yīng)器，使轉(zhuǎn)化率仍維持在90，試問處理量增加多少？ 解： 當(dāng)反應(yīng)在一個(gè)全混流反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行時(shí)，根據(jù)全混流反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程，有 .(1)當(dāng)兩個(gè)等體積全混流反應(yīng)器串聯(lián)時(shí)，轉(zhuǎn)化率不變，則有 .(2)根據(jù)式（1），得=9；根據(jù)式（2），得4.32處理量之比等于空時(shí)的反比，即。也就是說，處理量為原來的2.08倍，增加了

14、1.08倍。4、某速率常數(shù)為0.37min-1的一級(jí)不可逆反應(yīng)在一非理想反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，示蹤結(jié)果表明，和分別為17min和0.25。求用多級(jí)混合流模型預(yù)測(cè)的轉(zhuǎn)化率。解：根據(jù)多級(jí)混合流模型無因次方差與N之間的關(guān)系，有 =4 根據(jù)一級(jí)不可逆反應(yīng)多級(jí)混合流模型轉(zhuǎn)化率的表達(dá)式，有5、純組分A發(fā)生下述平行反應(yīng)， A的起始濃度為2mol/L, 反應(yīng)在恒溫的條件下進(jìn)行，試確定在全混流反應(yīng)器中目的產(chǎn)物S所能達(dá)到的最大濃度。解：S的瞬時(shí)收率： 對(duì)于全混流反應(yīng)器: 故：令 ,得：解得：CA1mol/L故：mol/L6.反應(yīng)物A反應(yīng)首先生成R (k1=5 hr-1)，R進(jìn)一步反應(yīng)生成S (k2=3 hr-1)和T

15、 (k3=1 hr-1)。如果濃度為1.0 mol/L的純A在一個(gè)全混流反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，求R濃度達(dá)到最大值的空時(shí)及R的最大濃度。解：根據(jù)一級(jí)不可逆串聯(lián)反應(yīng)在全混流反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)時(shí)中間物種最大濃度及達(dá)到最大濃度空時(shí)的公式，有 0.22 hr說明：上述兩公式也可通過對(duì)反應(yīng)物A和產(chǎn)物R兩次應(yīng)用全混流反應(yīng)器設(shè)計(jì)方程，求得產(chǎn)物R的濃度表達(dá)式，然后R的濃度對(duì)空時(shí)求導(dǎo)，并令導(dǎo)數(shù)為零，推導(dǎo)求出。7.某速率常數(shù)為0.15 min-1的一級(jí)不可逆反應(yīng)在一非理想反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，示蹤結(jié)果表明，和分別為15min和0.21。求用多級(jí)混合流模型預(yù)測(cè)的轉(zhuǎn)化率。解：根據(jù)多級(jí)多級(jí)混合流模型知：則：8.純組分A發(fā)生下述平行反應(yīng)，A的起始濃度為2mol/L，反應(yīng)在恒溫的條件下進(jìn)行，試確定在平推流反應(yīng)器中目的產(chǎn)物S所能達(dá)到的最大濃度。解：對(duì)于平推流反應(yīng)器：當(dāng)CA曲線下的面積最大，即