(完整版)反應工程總復習題(答案)

1、化學反應工程試題答案一. 單選題：（共60小題，每題05分）1、化學反應工程是研究如下問題的學科：（AA、化學反應器工程問題E、化工單元操作C、反應器特性D、傳遞特性2、化學反應工程研究的對彖是：（AA、化學反應器E、單元操作C、化工流程D、化學工藝3、連續(xù)操作的反應器的獨立變量為（C）A、濃度B、反應時間C、反應器體積大小4、理想混合的間歇反應器的獨立變量為（E）A、反應速率E、反應時間C、反應空間5、連續(xù)操作的理想混合流反應器的獨立變量是：（C）A、反應物濃度E、反應時間C、反應空間6、間歇操作的反應器所具有的特點包扌舌：（A）A、參數(shù)隨時間變化E、參數(shù)隨空間變化C、累枳量為零D、累枳量不

2、為零7、在對理想的全混流反應器進行物料衡算時，下面哪些量為零：（D）A、流入量B、流出量C、反應量D、累積量8、在對定常態(tài)操作的反應器進行物料衡算時，下面哪些量為零：（D）A、流入量B、流出量C、反應量D、累積量9、穩(wěn)定的定常態(tài)操作點符合如下條件：（A）A、移熱速率大于放熱速率B、移熱速率小于放熱速率C、移熱速率等于放熱速率10、若CSTR的某一操作點是穩(wěn)定的定常態(tài)操作點，則該操作狀態(tài)具有的特點是：（C）A、移熱速率大于放熱速率B、移熱速率小于放熱速率C、移熱速率等于放熱速率11、在CSTR中進行一級不可逆反應，最多可以有幾個定常態(tài)操作點？（D）A、0B、1C、2D、3E、412、對于反應級數(shù)

3、大于零的反應，下述情況哪種容積效果最高？（C）A、單釜CSTRB、多釜CSTRC、PFR13、對于自催化反應，下述情況哪種容積效果最高?(A)A、CSTR串聯(lián)PFR最優(yōu)循壞比下操作的PFRC、CSTR14、穩(wěn)定的定常態(tài)操作的CSTR反應器在該操作點卞列情況是必然成立的：（B）A、移熱速率等于放熱速率E、移熱速率人于放熱速率C、移熱速率小于放熱速率15、對于級數(shù)人于零的自催化反應，其動力學線（）般存在一個極值,下述情況哪種容積效果最高？（D）A、單釜CSTRB、多釜CSTRC、PFRD、CSTR串聯(lián)PFR16、對于反應級數(shù)小于零的反應，下述情況哪種容積效果最高？（A）A、單釜CSTRB、多釜CS

4、TRC、PFR17、對于絕熱的放熱反應，下述哪種操作方式的容積效果最高？（A）A、CSTR串聯(lián)PFRE、最優(yōu)循壞比卞操作的PFRC、CSTR18、平推流反應器的空時與反應時間之間的關系下列哪種說法正確？（C）A、總是相等E、總是不相等C、不確定19、全混流反應器的空時與反應時間之間的關系下列哪種說法正確？（C）A、總是相等E、總是不相等C、不確定20、平推流反應器中進行恒溫、恒壓等分子氣相反應時，空時與反應時間之間的關系下列哪種說法正確？（AA、總是相等E、總是不相等C、不確定21、間歇反應器的反應轉化率與反應器大小之間下述說法哪些正確？（E）A、與反應器大小有關E、與反應器大小無關C、不確定

5、22、在對間歇反應器進行設計時，反應器體枳大小與卞述哪個因素有關？（E）A、反應時間E、單位時間處理量C、不確定23、從反應器的停留時間分布測定中求得無因次方差b；=0.98,則反應器可近視為：（E）A、理想的平推流反應器E、理想的全混流反應器C、理想混合間歇反應器24、從反應器的停留時間分布測定中求得無因次方差b；=0.02,則該反應器可近視為:（A）A、理想的平推流反應器E、理想的全混流反應器C、理想混合間歇反應器25、固定催化反應床層的空隙率勺是影響床層流體流動特性的重要參數(shù)，一般情況下當勺(B)過人時，會導致流體如卞現(xiàn)象產生:A、床層壓降變人E、溝流現(xiàn)彖C、床層熱點26、采用平推流和全

6、混流反應器進行任意級數(shù)的反應，若反應空時相等，則平推流反應器出ri轉化率與全混流反應器的出口轉化率之間的大小關系：（c）A、總是大于E、總是小于C、不能確定27、若脈沖法測得一反應器存在流體質點停留時間分布，則：（C）A、一定存在返混E、不存在返混C、不能確定28、若氣固多相催化反應為內擴散過程所控制，可以通過下述哪種方法措施減小內擴散對反應速度的影響：（B）A、提高流體線速度E、減小催化劑的粒徑C、增人線速度、D增人催化劑粒徑29、若氣固多相催化反應為外擴散過程所控制，可以通過下述哪種方法措施減小外擴散對反應速度的影響：（C）A、提高流體線速度E、減小催化劑的粒徑C、增人線速度、D增人催化劑

7、粒徑30、若氣固多相催化反應器內存在溝流現(xiàn)彖，可以通過卞述哪種措施加以改良：（E）A、提高流體線速度E、改善床層空隙率均一C、增人催化劑粒徑31、若氣固多相催化反應器內存在壁效應現(xiàn)象，可以通過下述哪種措施加以改良：（C）A、增人催化劑粒徑E、減小反應器直徑C、增人反應器直徑32、若氣固多相催化反應器內存在短路流現(xiàn)彖，可以通過下述哪種措施加以改良：（E）A、增人催化床層直徑E、改善床層空隙率均一C、增人催化劑粒徑33、當分子擴散的平均自由程人于催化劑微孔直徑時，分子在微孔中的擴散為：（A）A、努森擴散E、分子擴散C、構型擴散34、當分子擴散的平均自由程小于催化劑微孔直徑時，分子在微孔中的擴散為：

8、（E）A、努森擴散E、分子擴散C、構型擴散35、催化劑顆粒的有效利用系數(shù)與催化劑的顆粒直徑有關，當顆粒直徑增人時，內表面利用率：（B）A、增人B、減小C、不變D、不確定36、催化劑顆粒的有效利用系數(shù)與反應溫度有關，反應溫度提高，內表面利用率：（A）A、增人B、減小C、不變D、不確定37、均相CSTR反應器中放熱S形曲線與移熱直線一般有3個交點，高溫區(qū)交點具有如下特征：（A）A、穩(wěn)定的定常態(tài)E、非穩(wěn)定的定常態(tài)C、不能確定是否穩(wěn)定38、均相CSTR反應器中放熱S形曲線與移熱直線一般有3個交點，中溫區(qū)交點具有如卞特征：（E）A、穩(wěn)定的定常態(tài)E、非穩(wěn)定的定常態(tài)C、不能確定是否穩(wěn)定39、均相CSTR反應

9、器中放熱S形曲線與移熱直線一般有3個交點，低溫區(qū)交點具有如卞特征：（A）A、穩(wěn)定的定常態(tài)E、非穩(wěn)定的定常態(tài)C、不能確定是否穩(wěn)定40、某反應器經脈沖示蹤法測得的實驗數(shù)據(jù)計算得方差b；TO,則這個反應器近似可看作為：（A）A、理想的平推流反應器E、理想的全混流反應器C、理想混合間歇反應器41、下圖中分別代表5股物流；a、b、c、d代表四個操作點；LI、L2、L3分別代表三條不同的關系曲線，則曲線L1代表的含義為：（E）A、平衡溫度線E、最優(yōu)溫度線C、動力學曲線42、如上圖，曲線L2代表的含義為：（A）A、平衡溫度線E、最優(yōu)溫度線C、動力學曲線43、如上圖，曲線L3代表的含義為：（C）A、平衡溫度線

10、E、最優(yōu)溫度線C、動力學曲線44、如上圖，a點的轉化率與d點的轉化率之間的關系為：（E）A、xaXdE、xaxjC、x3=xxcE、XbEF(B)DE0的反應，PFR的容積效率總是大于間歇釜式的反應器。（J）6、對于反應級數(shù)n0的反應，完成相同的生產任務，采用多釜串聯(lián)的全混流反應器的容積效率小于單釜操作。（X）7、平推流反應器進行恒溫恒壓等分子反應時，空間時間與反應時間相等。（J）8、采用全混流反應器進行反應級數(shù)n0的反應，當生產任務確定后，串聯(lián)的CSTR反應器級數(shù)越多，反應器的容積效率越低。（X）9、當多相催化反應過程為外擴散過程所控制時，通過減少催化劑顆粒粒徑可以顯著提高宏觀反應速度。（X

11、）10、間歇反應器的反應物達到一定的轉化率與反應器體積大小無關，反應器體積人小取決于生產強度。（J）11、對于穩(wěn)態(tài)CSTR反應器內進行的化學反應，其反應速率總是固定不變的。（J）12、定常態(tài)操作的CSTR反應器移熱速率與放熱速率相等，則可以認為該反應器是穩(wěn)定的。（X）13、完成相同的生產任務，對于級數(shù)犬于零的反應，多釜串聯(lián)的CSTR反應器容積效率總是高于單釜。14、對于反應級數(shù)n0的反應，間歇釜式反應器的平均反應速率總是高于全混流反應器，因此完成相同的生產任務所需要反應器體積總是小于全混流反應器。（X）15、脈沖實驗測得某一反應器內的流體質點存在明顯的停留時間分布，則可認為該反應器一定存在返混

12、現(xiàn)象。（X）16、定常態(tài)操作的CSTR反應器移熱速率等于放熱速率不足以說明該操作點是穩(wěn)定的定常態(tài)操作點。（J）17、可以通過提高固定催化床反應器床層空隙率勺來降低床層阻力降AP（V）18、減少催化劑顆粒粒徑可以顯著提高一個以內擴散為控制步驟的多相催化反應過程。（V）19、流體質點存在停留時間分布一定是由于返混所造成的。（X）20、多相催化反應催化劑的效率因子與催化劑的平均孔徑相關，孔徑越小，則效率因子越大。（X）簡答題（共6小題，每題5分）1、簡要說明化學反應工程研究的任務主要包括哪些？答案要點：（1）研究反應器的三個傳遞特性及所進行反應的動力學特性;（2）確定反應器的型式及操作方式：（3）對

13、反應器進行最佳設計及確定最佳的反應器條件：2、簡要說明研究化學反應工程學的基本方法包括哪些？答案要點：基本方法是：模型方法，包括（1）物料衡算模型；（2）熱量衡算模型；（3）動量衡算模型；（4）反應動力學模型；（5）參數(shù)計算式。3、簡要說明反應器的特性具體包括哪些內容？（1）流動狀態(tài)特性；（2）混合狀態(tài)特性；（3）傳熱特性4、理想反應器包括哪些形式？試寫出它們的基本設計方程式。答案要點：理想反應器的形式包括：（1）理想混合間歇攪拌反應器：（2）理想平推流反應器：（3）全混流反應器基本設計方程式：J/V（1）理想混合間歇攪拌反應器：0a）心dx（2）理想平推流反應器：r=（3）全混流反應器:5、

14、氣固多相催化反應一共分為哪七個步驟？答案要點：（1）反應物從氣流主體擴散到固體催化劑的外表面（外擴散過程）（2）反應物進一步向催化劑的微孔內擴散（內擴散過程）（3）反應物在催化劑的表面上被吸附（吸附過程）（4）吸附的反應物轉化為反應的生成物（表面反應過程）（5）反應物從催化劑的內表面上脫附卞來（脫附過程）（6）脫附下來的生成物分子從微孔內向外擴散到催化劑外表面處（內擴散過程）（7）生成物分子從催化劑外表面擴散到主體氣流中被帶出（外擴散過程）6、單一反應的反應器形式及操作方式的選擇根據(jù)丄與Ca關系可以包括三種情況，試說rA明這三種情況分別釆用何種反應器形式及操作方式？并比較其優(yōu)劣順序。答案要點：

15、10x0+20x3+302x5+402x5+502x4+60,x2+702x1+80,xO彳（1）丄與心呈單調上升（一切的不可逆等溫反應）：優(yōu)劣順序：平推流-多釜串連全混流-單釜全混流；（2）丄與心呈單調下降（一切“vO的不可逆等溫反應）：優(yōu)劣順序：單釜全混流-多釜串連全混流-平推流；（3）丄與口的曲線上存在極小值（自催化反應或絕熱操作的放熱反應具有該特性）優(yōu)劣順序：單釜全混流串連平推流一平推流一全混流；五、計算題（共2小題，每題5分）1、（5分）某反應器的脈沖示蹤的測試數(shù)據(jù)如卞:t，s1020304050607080C,g/L03554210應用此反應器進行一級不可逆反應，已知該反應在全混流

16、反應器內進行時，當在相同的r卜,其出II轉化率=0.82,試求該反應在本反應器中進行時的出II轉化率（設可按多釜串聯(lián)模型模擬）。解：（1）求該反應的平衡常數(shù)：7DC10x0+20x3+30x5+40x5+50x4+60x2+70x1+80x0-一0+3+5+5+4+2+1+0=405根據(jù)CSTR的設計方程可知：0心Mao(1-心)0.82(1-0.82)=0113妒（2）多釜串聯(lián)模型計算轉化率:0+3+5+5+4+2+1+0=190刃一t-190-0.11881600N=二=1-8.42取8釜0.1188轉化率:心=1一1=1+kN=1-=0.9731+0.113982、(5分)在一固定床反應

17、器中裝填。6沏球型催化劑進行ATP的一級不可逆反應。在反應條件下外擴散影響可以忽略，本征動力學方程為：-rA=kCAmol/s.kgClk=4.52xlO-3m3/s.kgCat己知CAo=lmol/m5,有效擴散系數(shù)De為5x1O3cw3/5,顆粒密度Q=100dg/凡要求A的轉化率為80%,每天生產lOOkinol的產品P,試求：(1) 該過程的宏觀反應速率；(2) 為達到工藝所要求的生產能力，需裝填多少公斤的催化劑？(注：單位顆粒體積速率常數(shù)與床層本征動力學常數(shù)k間的關系為：k、,=kxp,當03時，tanhs1)解：(1)宏觀反應速率:kv=kxp=452s-=3x10-2r113RM

18、1_10-9.02.9.02,=0.2964；524=9.025xl0-3xl0-4G=Mas=kCAG=L33&noUS（2）填裝催化劑的屋W：六.論述題（共2小題，每題10分）1、化學反應工程研究和核心問題是“三傳一反”，何謂“三傳一反”？對于規(guī)模放人后的工程問題往往會出現(xiàn)“放人效應”，你對“放人效應”是如何理解的？放人效應是否具有科學的必然性？答案要點：（1）三傳一反：質量傳遞、熱量傳遞、動量傳遞和反應動力學（2）裝置中的“三傳”是極其復雜的，規(guī)模放人時的“三傳,迪隨之發(fā)生變化，即出現(xiàn)“放大效應，因此要解決好裝置的放人效應，就必須對反應器內流體的三傳（傳熱、傳質、動量傳遞）有一個十分清晰的認識；（3）放人效應不具備科學的必然性。2、試從“三傳一反”的角度出發(fā)簡要論述催化裂化多相反應器為何選擇流化床提升管