化學反應工程期末考試真題

1、化學反應工程原理一、選擇題1、氣相反應CO + 3b2CH4 + H2O進料時無惰性氣體，CO與H 2以1 ： 2摩爾比進料,則膨脹因子 CO =_A.2、3、4、5、6、7、8、9、A. -2B. -1C. 1D. 2一級連串反應Ca0(0)A. K2K2K"B.串聯(lián)反應A - p （目的）np np0A. nA0 nAB.全混流反應器的容積效率71A. <0K2A S在間歇式反應器中，則目的產物C .p的最大濃度 p,m ax_ACa0K2(K2/K1)1/212 c.K2 . kT1CA0 ()K1D.CA0(K"K2)1/2 12R + S ,目的產物 嗎副產

2、物S的選擇性Sp =_Cnp np。np np0npnp0nA0= 1.0 時,B. =0對于單一反應組分的平行反應B_oA.平推流反應器C.多釜串聯(lián)全混流反應器C. nsn S0D.nRnR0該反應的反應級數(shù)nB.C.D.>0B.D.SM，其瞬間收率全混流反應器P隨CA增大而單調下降，則最適合的反應器為全混流串接平推流反應器對于反應級數(shù)n>0的不可逆等溫反應，為降低反應器容積，應選用A.平推流反應器C.循環(huán)操作的平推流反應器A一級不可逆液相反應AB.D.全混流反應器；2RC A0全混流串接平推流反應器3人一2.30kmol/m , “云 xA 07 尸,出口轉化率xA ,每批操作

3、時間t to 2.06h ,裝置的生產能力為350000 kg產物R/天，M R =60,則反應器的體積V為_C_mA. 19.6B. 20.2C. 22.2D. 23.4在間歇反應器中進行等溫一級反應A- B, rA 0.01CAmol/l s,當Ca0 1mol時，求反應至CA0.01mo1 / 1所需時間1=B秒。A. 400B. 460C. 500D. 560一級連串反應A - p - S在全混流釜式反應器中進行,使目的產物p濃度最大時的最優(yōu)空時optln(K2/K1)ln(K1/K2)ln(K2/K1)A K2 K1 r.B.K2 K1C.,K1K2D.10、分批式操作的完全混合反應

4、器非生產性時間t0不包括下列哪一項A.加料時間B. 反應時間 C.物料冷卻時間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. 1 B. 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)n d。A. <0 B. =0C.>0 D.>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化率。A. =0 B. =1C.>1 D.< 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。A.示蹤劑的種類B.示蹤劑的輸入方式C.管內的流動狀態(tài) D.檢測位置15、對于

5、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。A.填料塔 B. 噴灑塔 C. 鼓泡塔 D. 攪拌釜kdCmd16、催化劑在使用過程中會逐漸失活，其失活速率式為dt,當平行失活對反應物有強內擴散阻力時,為_CA.、0 B. =1C.f3 D.、117、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_oA.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A oA.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

6、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D.參數(shù)值與氣泡大小有關20、流化床反應器中的操作氣速U 0是根據具體情況定的，一般取流化數(shù)U0U mf在_B3圍內A. 0.1 0.4 B. 1.510 C. 10D. 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

7、。A.外擴散阻力B .內擴散 C .內外擴散D .吸附和脫附223、等溫減相反應 A+B-P r P=kCO, 2A -R r 口=上。P為目的產物，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。反應24、乙苯在催化劑上脫氫生成苯乙烯，經一段時間反應后，苯乙烯生成量不再增加，乙苯仍大量存在，表明這是一個 BA.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A S若保持相同的轉化率xa

8、,調節(jié)反應溫度使k2/k i降低，則P的收率將A.減小A.增大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A.空時pB.反應時間tC.停留時間tD.平均停留時間27、階躍示蹤法測定停留時間分布對應曲線為_B_.A. E (t)曲線B. F (t)曲線C. I（t ）曲線D.y (t)曲線28、氣固催化反應的內擴散模數(shù)，其中L為特征長度，若顆粒為球形則L=DA.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

9、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）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共停留了多少時間。（分）由于平推流反應器內物料不發(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的流體，（分）同時保持系統(tǒng)內流

10、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容?CaC 一 一=A0。（分）答：參與反應的各物質均處于同一個相內進行的化學反應稱為均相反應。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

11、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 ）反應物氣相組分A從氣液相界面擴散入液相，并在液相內反應;3）液相內的反應產物向濃度下降方向擴散，氣相產物則向界面擴散;4）氣相產物向氣相主體擴散。6、簡述固定床反應器的優(yōu)缺點？1）催化劑在床層內不易磨損;2）床層內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能力;3）固定床中的傳熱較差；4）催化劑的更換必須停產進行

12、。7、對于反應rR2k1CA,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物的收率?dx dt dy dtd(xd(x y)將其積分CA0 (x y)(k1 k2)dtInCaoCao (Xy)(K k2)trk eE1/ RTk E2 E1QrRk10ek10 RTSR77k eE2/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。

13、所謂完全混合流反應器是指器內的反應流體瞬間達到完全混合，器內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，所有的物料在器內具有相同的停留 時間。11、簡述氣固流化床反應器鼓泡床模型的特點？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 反應器是指器內的反應流體瞬間達到完全混合，器內物料與反應器出口物料具

14、有相同的溫度和濃度。所謂平推流反應器是 指器內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：CH3COOHk1CH 2 CO H2OCH3COOHk2CH 4 CO211已知在916，c時 k14.65s , k2 3.74s，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化成乙烯酮的選擇性。 C”解：設在時間t時乙烯酮和甲烷的濃度分別為x和y,初始為A0 ,則k1（CA0 X y）k2（C ao x y）相加得 dt） （k1 k2）（CA

15、0 x y）1）當轉化率為99%寸x y 0.99C A04.65 3.74In1 0.990.549s2)瞬時選擇性為kiSpdxdy4.65積分得yk23.7455.4%2、反應A - B為n級不可逆反應。已知在300K寸要使A的轉化率達到20嘀12.6分鐘，而在340K寸達到同樣的轉化率僅需3.20分鐘，求該反應的活化能Eo解:AdCAdtkCACACaodCAcAtdt即 n 1cAktn 1 Cao達20%寸，Ca0.8Cao(n 1)C式中M為常數(shù)n 1A0(1.25n1)k30012.6k3403.2,k340ln 一卜300E=29.06 (kJ/mol )lnM /3.2M

16、/12.68.314(300340)15min ,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kCACB Cao Cbo 12mol/l23、氣相反應在400K寸的速率式rA3.66Pa atm/ h ,求kC2 ，一 .2 -4、有一個反應器測其方差t 112.5 min ,t這個反應器中進行液相反應 A + B - 2R,已知rAk 1l/mol min ,求反應器的出口轉化率?解:2 tt2112.51520.5分分則每個反應器的停留時間為157.5min分對第一個釜進行物料衡算C A0 C A1 ( A1 ) 12C A1 kC A1 1分r2整理得 7.5C A1 C A1 1

17、分解彳#Ca10.30mol/l分同理對第二個釜進行物料衡算C A1 C A2 ( rA2 ) 22 CA2 kCA2 2分解彳導CA20.144mol/l分XaCao C A2 1C A00.14485.6%6、在間歇釜中一級不可逆反應，液相反應 A - 2R,rAkC A kmol/m3 - h, k=9.52_9_ _ _ x 109exp-7448.4/T hkmol/m3, M R 60, Cro0,若轉化率Xa0.7 ,裝置的生產能力為50000 kg產物R/天。求50c等溫操作所需反應器的有效容積？(用于非生產性操作時間10=0.75 h )解：反應終了時R的濃度為CR 2cA0

18、xA 3.22(kmol /m3)CA0xa dxA0 kCA1 Xa dxA1 ,1一 lnk 0 1 xAk 1 xA97448 4k 9.52 109exp0.92273 501 ln0.92 110.71.31(h)VCrMr 50000t to2450000 2.0624 3.22 60322.2(m )二、選擇題(每題2分，共20分)1 .對于反應 aA + bB » pP + sS，則 rPA ( rA)PPA. |a |B. aC.2.對于一非恒容均相化學反應很Adn adnBrBrBA.VdtB.VdtCa|a|PD. P°BB,反應產物B的化學反應速率r

19、B _B_odCA rB dtdCB rB d.dt3. 氣相反應4A + B f 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_c(A) 1/4(B) 2/3(C)- 1/4(D) - 2/34.反應 C4H 102c2H4 + H 2 k2.0s1,則反應級數(shù)n=B.(A) 0(B) 1(C) 2(D)5.串聯(lián)反應A f P （目的）-R + S,目的產物P的得率X P=AA.6.A.7.A.8.A.9.A.nP nP0nP nP0nPn P0nPn P0nA0 nA一級連串反應K1K2B.nA0C.n s n so dnR n roB.S在平推流管式反應器中進行，使目的產物ln(Ki /K2)ln(K2/ K1)K2 KiC.K2Ki氣一液相反應中的膜內轉化系數(shù)< 0.02B. 0.02<<2氣固催化反應的內擴散模數(shù)L厚度/2下列不屬于 均勻表面B. RC. R/2在.C.P濃度最大時白反應時間t0PtD.ln(K2/K1)K1K2B范圍內，反應為中等速率的反應。D. R/3D.>2，其中L為特征長度，若顆粒為圓柱形則 L=10.A. 0四、1.LangmuirB.全混流流動的B. 0分析與推導題E (t)（每題A+2B輪墟Ck2解:BrCrD型等溫吸附的假定的是 吸附