化學(xué)反應(yīng)工程試題

.PAGE化學(xué)反應(yīng)工程原理一、選擇題1、氣相反應(yīng)進(jìn)料時(shí)無(wú)惰性氣體，與以1∶2摩爾比進(jìn)料，則膨脹因子=__A_。A.-2B.-1C.1D.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η=1.0時(shí)，該反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)n___B__。A.＜0B.=0C.≥0D.＞05、對(duì)于單一反應(yīng)組分的平行反應(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)n＞0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50000kg產(chǎn)物R/天，=60，則反應(yīng)器的體積V為_C_。A.19.6B.20.2C.22.2D.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.400B.460C.500D.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.1B.2C.3D.412、全混流反應(yīng)器的容積效率η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.＜0B.=0C.≥0D.＞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.=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___C__無(wú)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(guò)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.≈0B.=1C.→3D.≈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(wú)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(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(wú)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(xiàng)不屬于流化床反應(yīng)器按深度而分的第Ⅱ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(wú)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.0.1～0.4B.1.5～10C.10～15D.0.4～1.521、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(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+B→Prp=klCACB，2A→RrR=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DA．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AA.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)τ

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

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

C.R/2

D.R/329、對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)n＞0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(wèn)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)均為一級(jí)不可逆反應(yīng)，若＞，選擇性Sp與濃度無(wú)關(guān)，僅是溫度的函數(shù)。4、對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)n＞0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(lái)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(lái)描述。8、催化劑在使用過(guò)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，這種擴(kuò)散稱為努森擴(kuò)散。10、絕熱床反應(yīng)器由于沒(méi)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(lái)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(guò)，而其余部分則全部以氣泡的形式通過(guò)。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(guò)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(guò)程。15、三傳一反是化學(xué)反應(yīng)工程的基礎(chǔ)。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(lái)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(lái)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。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(guò)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(lái)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的球粒子直徑，表達(dá)式dv=__(6VP/π)1/3_。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。（①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。（①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。（①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。（②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)，（①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且濃度為的流體，（①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。（①分）對(duì)應(yīng)的曲線為F（t），。（②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(guò)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(lái)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(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(guò)，而其余部分以（U0-Umf）則全部以氣泡的形式通過(guò)；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(guò)在氣膜和液膜內(nèi)的穩(wěn)定的分子擴(kuò)散過(guò)程來(lái)進(jìn)行傳質(zhì)的，通過(guò)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(guò)程模擬成串聯(lián)的穩(wěn)定的雙膜分子擴(kuò)散過(guò)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)具有相同的停留時(shí)間四、計(jì)算題1、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；2）在此反應(yīng)條件下醋酸轉(zhuǎn)化成乙烯酮的選擇性。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，則相加得將其積分1） 當(dāng)轉(zhuǎn)化率為99%時(shí)2） 瞬時(shí)選擇性為積分得2、反應(yīng)A→B為n級(jí)不可逆反應(yīng)。已知在300K時(shí)要使A的轉(zhuǎn)化率達(dá)到20%需12.6分鐘，而在340K時(shí)達(dá)到同樣的轉(zhuǎn)化率僅需3.20分鐘，求該反應(yīng)的活化能E。解：即達(dá)20%時(shí)，式中M為常數(shù)∴E=29.06（kJ/mol）3、氣相反應(yīng)在400K時(shí)的速率式，求。4、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(lái)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？解：①分②分則每個(gè)反應(yīng)器的停留時(shí)間為①分對(duì)第一個(gè)釜進(jìn)行物料衡算①分整理得