《化學反應過程及設備》期末復習題

《化學反應過程及設備》期末復習題一、單項選擇題1.在反應設備內，任取一尺度遠小于反應器內物料體積的微元單位，在微元內不存在組成和溫度的差異，且整個反應器內的物料均達到分子尺寸的均勻，這種體系稱為（）體系。（）。A．均相體系B．液相體系C．恒溫體系D．絕熱體系2.一反應關鍵組分A的轉化率為96%，對A產物的選擇性為75%，則該反應中A的收率為（）。A．0.77B．0.75C．0.74D．0.723.某反應的溫度由300K上升10K時，反應速率常數(shù)增大為原來的4倍，如果此反應的溫度由400K上升10K時，反應速率常數(shù)增大為400K時的（）4倍A．＜B．=C．＞D．無法判斷4.可逆反應達到平衡狀態(tài)時，正、逆反應的速率的關系為：r正（）r逆。A．＜B．=C．＞D．無法判斷5.等溫恒容條件下，某不可逆反應的達到一定轉化率所需的反應時間與初始濃度有關，初始濃度越高，所需時間越短，那么該反應為（）。A．零級B．一級C．二級D．三級6.不同停留時間的質點之間的混合稱為（）。A．返混B．混合C．擴散D．凝聚7.對于反應A+B→R+S，對于A、B都是一級反應，當配料比大到反應中消耗的B組分可以忽略，該反應可以視為（）。A．零級B．一級C．二級D．三級8.物料圍繞攪拌軸做圓周運動，稱為切向流或環(huán)向流，特別是切線流嚴重時，釜內液體在離心力的作用下，會沿著釜內壁上升，中心液面下降，形成一個大的漩渦，即出現(xiàn)（）。A．擴散B．打漩C．對流D．渦流9.氣固相催化劑反應的7個步驟里，可能存在最難進行的一步，即其阻力最大、速度最慢，其它步驟的速度都很大，可瞬間達到平衡狀態(tài)。速度最慢的這一步稱為（）。A．擴散步驟B．控制步驟C．表面反應步驟D．吸附步驟10.以顆粒（非球形顆粒）體積相等的球體的直徑表示的顆粒直徑，稱為（）直徑。A．體積相當B．外表面積相當C．比表面積相當D．平均11.均相反應的基本特點是反應體系已達到（）尺度上的均勻混合（）。A．工業(yè)B．實驗室C．分子D．原子12.等溫恒容條件下，某不可逆反應的達到一定轉化率所需的反應時間與初始濃度無關，僅與轉化率有關，那么該反應為（）。A．二級反應B．三級反應C．零級反應D．一級反應13.在連續(xù)操作反應器內，對于同一個簡單的正級數(shù)反應，在相同的反應條件下，為達到相同的轉化率，為達到相同的轉化率，（）反應器所需反應器體積最小。A．平推流B．全混流C．間歇D．半間歇14.化學反應，其中化學反應計量系數(shù)為+2的是哪種物質A．B．C．D．15.關于化學動力學方程描述錯誤的是（）。A反應分子數(shù)與反應級數(shù)相等B定量描述反應速率與影響反應速率因素之間的關系式稱為化學反應動力學方程C影響反應速率的因素有反應溫度組成壓力溶劑性質催化劑性質等D對于絕大多數(shù)的反應，主要的影響因素是反應物的濃度和反應溫度16.關于流化床的基本結構及其作用說法錯誤的是（）A流化床基本結構包括殼體氣體分布裝置內部構件及固體顆粒的加入和卸出裝置B氣體分布裝置是保證獲得良好流化質量的關鍵C反應器內部構件目的是使大氣泡破碎，改善氣固相的接觸，減小返混，提高反應效果，其形式有擋網(wǎng)擋板和填料D氣固分離裝置常由旋風分離器來完成，其作用是回收氣體所夾帶的細粒，并將其輸送到床層中去17.化學反應過程與設備以化學反應為研究核心，研究在（）的尺寸下，傳遞和流體流動對化學反應的相互影響（）。A．工業(yè)設備B．實驗室C．中試D．小試18.對于氣相反應：aA+bB→rR+sS，系統(tǒng)中每有1mol的A組分發(fā)生反應，引起系統(tǒng)總物質的量的變換量稱為（）。A．膨脹因子B．反應速率C．反應級數(shù)D．速率常數(shù)19.對于平行反應：A→P（目的產物）；A→S（副產物），當主副反應級數(shù)相同時，下列做法能夠提高目的產物的選擇性的是（）。A．增大主反應的活化能B．增大k1/k2的比值C．提高物料中反應物A的濃度D．提高反應溫度20.目前采用（）法來確定停留時間的分布規(guī)律。A．示蹤B．模型C．經驗D．理論模型21.實際的連續(xù)操作釜式反應器滿足理想混合的必要條件是：葉輪的排料速率為進料流量的（）倍。。A．5B．5-10C．1D．1-222.熱不穩(wěn)定性主要是由于反應過程的熱效應與傳熱過程耦合產生的，一般表現(xiàn)為（）。A．反應溫度的突然大幅度變化B．傳熱障礙C．熱敏感性D．抗干擾性23.對于某一復雜的、人為地作出某些假設，忽略次要因素，設想出一個可以用數(shù)學描述且接近于實際過程的數(shù)學模型，這種方法稱之為（）。A．模型法B．解析法C．逐級放大法D．物理法24.分子經過一次反應即生成產物的反應，稱為（）。A．簡單B．復雜C．非基元反應D．基元反應25.溫度驟升通常稱為（）A．飛溫B．反應過程熱效應C．熱平衡性D．熱穩(wěn)定性26.氣相反應進料時無惰性氣體，與以1∶2摩爾比進料，則膨脹因子=A．-1B．-2C．1D．227.不同停留時間的質點之間的混合稱為（）。A．返混B．混合C．擴散D．凝聚28.關于反應速率描述和表示方法錯誤的是（）。A化學反應速率是指某一物資在單位時間單位反應區(qū)域內的反應量B反應區(qū)域是指反應器體積C在反應速率錢賦予負號，表示該物質為消耗速率D在反應速率前取正號，表示該物質的生成速率29.關于固定床反應器的類型和特點說法錯誤的是。A．固定床適合使用細小的催化劑B．固定床主要分為絕熱式和換熱式兩種C．催化劑不易磨損可長期使用D．固定床反應器可用于高溫高壓反應二、多項選擇題1.化學工業(yè)品的生產的主要階段包括（ABCD）A．原料的預處理B．化學反應過程C．產物的分離D．產物的凈化2.關于平行反應的特征，下列表達正確的是（ABCD）A．當主副反應級數(shù)相同時，從動力學上要想改變產物的分布，可以通過調整主反應和副反應的反應速率常數(shù)的比值來實現(xiàn)B．當主反應的活化能大于副反應的活化能，提高反應溫度有利于平行反應的選擇性C．當主反應的反應級數(shù)大于副反應的反應級數(shù)，提高物料中反應物濃度有利于目的產物的生成D．平行反應一般分為主反應和副反應3.下列措施可以降低返混程度的是（ABCD）。A．橫向分割B．縱向分割C．串聯(lián)多級反應釜D．物理設備控制4.連續(xù)操作釜式反應器（理想混合反應器）的特點有（ABCD）。A．流入反應器的物料在瞬間與反應器內的物料完全返混均勻B．反應器內各處的T，cA，rA等均一致，且不隨時間而變化，是一定態(tài)過程C．反應器出口組成和器內組成相同D．操作穩(wěn)定性高5.氣固相催化反應的步驟有（ABCD）A．外擴散B．內擴散C．吸附、脫附D．表面化學反應6.一般來說，調高反應溫度可能導致（ABCD）A．提高反應速率B．液相某一組分會達到沸點C．某些組分的腐蝕性增大D．影響反應的選擇性，從而使副反應加劇7.理想置換模型的特點有（ABCD）。A．所有物料質點在反應器中具有相同的停留時間，反應器中不存在返混B．沿著物料的流動方向，物料的溫度、濃度不斷變化C．在垂直于物料流動方向的任一截面上，物料的所有參數(shù)都相同D．在定常態(tài)下操作，反應器內狀態(tài)只隨軸向位置改變，不隨時間改變8.攪拌槳葉的結構和形狀有（ABCD）A．槳式B．渦輪式C．螺旋槳式D．錨式9.連續(xù)操作釜式反應器（理想混合反應器）的特點有（ABCD）。A．流入反應器的物料在瞬間與反應器內的物料完全返混均勻B．反應器內各處的T，cA，rA等均一致，且不隨時間而變化，是一定態(tài)過程C．反應器出口組成和器內組成相同D．操作穩(wěn)定性高9.示蹤劑應滿足（ABCD）A．與原物料混溶，但與原物料不發(fā)生化學反應B．示蹤劑的加入必須對主流體的流動形態(tài)沒有影響C．示蹤劑必須是能用簡單而又精確的方法加以確定的物系D．盡量選用無毒、不燃、無腐蝕同時又價格較低的物質三、判斷題1.間歇式操作適用于大批量產品的生產（×）。2.一般情況下，單程轉化率大于全程轉化率（×）。3.對于高徑比較大的流化床反應器，常在其內部裝置橫向擋板，以減少返混（√）。4.達到同樣的轉化率，多釜串聯(lián)比單釜的體積要大（×）。5.連串反應的選擇性隨轉化率的升高而升高（×）。6.對于平行反應，轉化率越大則主產物生成的量越大（×）。7.極慢反應類似于均相反應（√）。8.達到流化狀態(tài)后，當流速進一步提高，顆粒全部懸浮在向上流動的流體中，只要床層有明顯的界面，流化床即稱為密相流化床?！?.工業(yè)上常用的氣液相反應器氣液比小的，一般都是氣相為分散相而液相為連續(xù)相（√）。10.對于間歇反應器，延長反應時間可提高產品收率（√）。四、簡答題1.反應器的操作方式有哪些？答：反應器的操作方式主要有連續(xù)操作、間歇操作和半間歇（半連續(xù)）操作。2.連續(xù)操作釜式反應器的熱穩(wěn)定條件是什么？答：和>3.釜式反應器的攪拌器的作用是什么？如何選擇答：釜式反應器安裝攪拌器的作用是加強物料的均勻混合，強化釜內的傳熱和傳質過程。對低黏性均相液體混合，可選用任何形式的攪拌器；對非均相液體分散混合，選用旋槳式、渦輪式攪拌器為好；在有固體懸浮物存在，固液密度差較大時，選用渦輪式攪拌器，固液密度差較小時，選用槳式攪拌器；對于物料黏性很大的液體混合，可選用錨式攪拌器4.理想吸附模型的假設是什么？答：.①固體表面是均勻的，它對所有的分子吸附能力與機會都相同；②吸附只進行到單分子層為止，屬單分子層吸附；③每個吸附位只能吸附一個氣體分子，且吸附分子之間沒有相互作用；④吸附平衡是動態(tài)平衡，即達到平衡時吸附速率與脫附速率相等。5.工業(yè)反應器為何按照最佳溫度來操作？答：可逆放熱反應速率最大時的速率為最佳溫度，按照最佳溫度操作，可以保證反應在較大的速率下進行，從而達到高產的目標。6.簡述氣固相催化反應過程經歷的步驟答：一般而言，氣固相催化反應過程經歷以下七個步驟。①反應組分從流體主體向固體催化劑外表面?zhèn)鬟f（外擴散過程）；②反應組分從催化劑外表面向催化劑內表面?zhèn)鬟f（內擴散過程）；③反應組分在催化劑表面的活性中心吸附（吸附過程）；④在催化劑表面上進行化學反應（表面反應過程）；⑤反應產物在催化劑表面上脫附（脫附過程）；⑥反應產物從催化劑內表面向催化劑外表面?zhèn)鬟f（內擴散過程）；⑦反應產物從催化劑外表面向流體主體傳遞（外擴散過程）。7.物料衡算式、熱量衡算式、動量衡算式的一般形式是什么？答：無論是物料衡算式、熱量衡算式還是動量衡算式，它們的寫法在原則上是一致的，即取反應器中一個有代表性的單元體積，列出單位時間內物料、熱量、動量的輸入量、輸出量、消耗量及累積量，其一般形式為：輸入量=輸出量+消耗量+累積量。8.什么是反應級數(shù)？反應級數(shù)對化學反應速率有什么影響？答：應級數(shù)是指動力學方程中濃度項的冪數(shù)，總級數(shù)為各反應物的濃度之和，反映該物料濃度對于反應速率的影響程度。級數(shù)在一定溫度范圍內保持不變。級數(shù)的絕對值不會超過3，可以是分數(shù)，也可以是復數(shù)。反應級數(shù)不能獨立地預示反應速率的大小，只能反映該物料濃度對于反應速率的影響程度。對于復合反應的場合，可有效利用反應對各反應組分的反應級數(shù)的相對大小特征來改善反應產物分布。9.什么叫停留時間？如何用數(shù)學方法來描述停留時間？答：物料質點從進入反應器開始直到離開反應器所經歷的時間為停留時間。停留時間分布的密度函數(shù)為：停留時間分布函數(shù)為：10.什么是臨界流化速度答：臨界流化速度，也稱起始流化速度、最低流化速度，是指顆粒層由固定床轉為流化床時流體的表觀速度11.釜式反應器的傳熱方式有哪些，如何選擇答：反應釜的傳熱裝置主要有夾套式、蛇管式、外部循環(huán)式等。對于大型反應釜，需高速傳熱時，可在釜內安裝列管式換熱器。當反應在沸騰溫度下進行且反應熱效應很大時，可以采用回流冷凝法進行換熱，即使反應器內產生的蒸汽通過外部的冷凝器加以冷凝，冷凝液返回反應器中。采用這種方法進行傳熱，由于蒸汽在冷凝器以冷凝的方式散熱，可以得到很高的給熱系數(shù)。有時若進行反應釜小試時，還可以采用電加熱的方式。五．計算題（所有計算均需寫出公式及數(shù)據(jù)帶入過程）1.某固定床反應器所采用催化劑顆粒的堆積密度與顆粒表觀密度分別為828kg/m3和1300kg/m3，