反应工程试题

I.填空题 1.(1)

_______是化学反应工程的基础。

2.(1)

不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称_______。

3.(2)

一级连串反应A_______、

K1PK2S在平推流反应器中，则目的产物P的最大浓度CP,maxtopt______。

4.(1)

着眼反应组分K的转化率的定义式为_______。

5.(2)

一级连串反应ACP,maxK1PK2S在间歇式全混流反应器中，则目的产物P的最大浓度

_______、

topt______。

6.(1)

化学反应速率式为rAKCCACB，如用浓度表示的速率常数为KC，用压力表示的速率常数KP，则KC=_______KP。

7.(2)

理想反应器是指_______、_______。

8.(2)

具有良好搅拌装置的釜式反应器按_______反应器处理，而管径小，管子较长和流速较大的管式反应器按_______反应器处理。

9.(2)

全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为_______、_______。

10.(1)

平推流反应器的返混为_______。

II.单项选择 1.(2)

气相反应CO + 3H2CH4 + H2O进料时无惰性气体，CO与H2以1∶2摩尔比进料，则膨胀

因子CO=_______。

A. -2 B. -1 C. 1 D. 2

2.(2)

一级连串反应A_______。

K2K1PK2S在间歇式反应器中，则目的产物P的最大浓度CP,maxK22K1CA0KKCA0(1)K2K1CA0(2)K1/22K2K1A. B. [(K2/K1)1] C.

CA01/22[(K/K)1]12 D.

3.(2)

串联反应A → P（目的）→R + S，目的产物P与副产物S的选择性SP=_______。

nPnP0nPnP0nPnP0nPnP0nnA B. nA0 C. nSnS0 D. nRnR0 A. A04.(2)

全混流反应器的容积效率η=1.0时，该反应的反应级数n_______。

A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0

5.(2)

P(主)AS(副)，对于单一反应组分的平行反应其瞬间收率P随CA增大而单调下降，则最

适合的反应器为_______。

A. 平推流反应器 B. 全混流反应器

C. 多釜串联全混流反应器 D. 全混流串接平推流反应器

6.(2)

对于反应级数n＞0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用_______。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器

C. 循环操作的平推流反应器 D. 全混流串接平推流反应器

7.(2)

一级不可逆液相反应A2R，CA02.30kmol/m， 出口转化率xA30.7，每批操作时

3MR=60，间tt02.06h，装置的生产能力为50000 kg产物R/天，则反应器的体积V为_____m。

A. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D. 23.4

8.(2)

C1mol/l时，求反

在间歇反应器中进行等温一级反应A → B，rA0.01CAmol/ls，当A0应至CA0.01mol/l所需时间t=_______秒。

A. 400 B. 460 C. 500 D. 560

9.(2)

一级连串反应A → P → S在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的最优空时opt_______。

ln(K2/K1)1ln(K2/K1)ln(K1/K2)K1K2A. K2K1 B. K2K1 C. D. K1K2

10.(2)

分批式操作的完全混合反应器非生产性时间0不包括下列哪一项_______。

A. 加料时间 B. 反应时间 C. 物料冷却时间 D. 清洗釜所用时间

t

III.简答题 1.(5)

简述均相反应及其动力学的研究内容？

2.(5)

对于可逆放热反应如何选择操作温度？

3.(5)

简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？

4.(5)

k1R2AS，rRk1CA，其活化能为E1；对于反应

时如何选择操作温度可以提高产物的收率？

k2rSk2CA，其活化能为E2，当E1＞E25.(5)

简述理想反应器的种类？

IV.计算题 1.(10)

反应A → B为n级不可逆反应。已知在300K时要使A的转化率达到20%需12.6分钟，而在340K时达到同样的转化率仅需3.20分钟，求该反应的活化能E。

2.(5)

2r3.66Patm/h，求kC。 AA气相反应在400K时的速率式

3.(5)

现有一有效容积为0.75m的搅拌釜反应器，其内设置有换热面积为5.0m的冷却盘管。欲利用改

反应器来进行A→R的一级不可逆的液相反应，其速率常数

3

2

.915525k1.0788109exp(h)J/molA，原料液中A的浓度T，反应热(Hr)20921CA00.2mol/l，但不含反应产物R。此原料液的密度ρ=1050g/l；定压比热CP2.9293v3m/h，0（J/g·℃）。要求原料液的进料流率为反应器出口的反应液中CA0.04mol/l。

总传热系数U=209.2（KJ/m·h·℃）。所用的冷却介质的温度为25℃。试全混流反应器的热稳

定性的判据来确定定常态操作是否稳定。

2

4.(10)

在间歇釜中一级不可逆反应，液相反应A → 2R，rAkCAkmol/m·h，k=9.52×9-13

10exp[-7448.4/T] h，CA02.3 kmol/m，MR60，CR00，若转化率xA0.7，装置的生

3

产能力为50000 kg产物R/天。求50℃等温操作所需反应器的有效容积？（用于非生产性操作时间t0=0.75 h）

化学反应工程期中自测试卷答案

1.(1)

三传一反

2.(1)

数学模型

3.(2)

k1k2[k2/(k2k1)]ln(k2/k1)kk1 、24.(1)

K5.(2)

nK0nKnK0

k1k2[k2/(k2k1)]ln(k2/k1)kk1 、26.(1) 7.(2) 8.(2)

(RT)()

理想混合（完全混合）反应器、平推流（活塞流或挤出流）反应器 理想混合反应器、平推流

9.(2)

dQrdQGQGQr、dTdT

10.(1)

零

1.(2)

A

2.(2)

A

3.(2)

C

4.(2)

B

5.(2)

B

6.(2)

A

7.(2)

C

8.(2)

B

9.(2)

D

10.(2)

B

1.(5)

参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。（①分）均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，（②分）并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。（②分）

2.(5)

1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度；（②分）

2）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；（②分）

3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。（①分）

3.(5)

空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。（①分）反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。（①分）停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。（①分）由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。（②分）

4.(5)

k10rRk10eE1/RTSRCeAE2/RTrSk20ek20对于平行反应

5.(5)

E2E1RT（②分），所以，当E1＞E2时应尽可

能提高反应温度，（②分）方可提高R的选择性，提高R的收率。（①分） 通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。（①分）所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。（②分）所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。（②分）

1.(10)

CA解：

rACACA0dCAnkCAdt ①分 tdtdCAn0tCA ①分

111n1n1ktCA0 即n1CA ②分

A0 ①分 达20%时，A111n1k(1.251)Mn1tt ①分 (n1)CA0C0.8C式中M为常数

11k340Mk300M3.2 ①分 12.6 ∴

kM/3.2E11ln340ln()k300M/12.68.314300340 ②分

E=29.06（kJ/mol） ①分

2.(5)

2kk(RT)CP解： ②分

kC3.66(0.082400)2120l/molh ③分

3.(5)

1解：

UAV(Hr)CA0k(1xA)E2v0CPv0CPRT ②分

dQr209.2511.113dT310502.929 ①分 dQG520921180.045525.90.4732dT310502.929308.6 ①分 dQrdQG∴dTdT ①分

该操作是稳定的。

4.(10)

解：反应终了时R的浓度为

CR2CA0xA3.22(kmol/m3) tCAA0xAdx0kC1xAdxA11Ak01xlnAk1xA k9.52109exp7448.4273500.92 t110.92ln10.71.31(h) VCRMRtt50000024 V500002.06

243.226022.2(m3)

①分

②分

②分

②分 ①分

②分