武漢科技大學(xué)《化學(xué)反應(yīng)工程》期末試卷及答案

PAGEPAGE8武漢科技大學(xué)化學(xué)反應(yīng)工程期末自測(cè)試卷1.(1)化學(xué)反應(yīng)工程是一門研的科學(xué)。2.(1)化學(xué)反應(yīng)速率式為r KCC如用濃度表示的速率常數(shù)為K 用壓力表示的速率常數(shù)K ，A C A B C P則KC= KP。3.(2)P(主)A平行反應(yīng) )均為一級(jí)不可逆反應(yīng)，若E主＞E副，選擇無關(guān)，僅是 的函數(shù)。4.(1)對(duì)于反應(yīng)級(jí)n＞0的反應(yīng)，為降低反應(yīng)器容積，應(yīng)選反應(yīng)器為宜。5.(3)對(duì)于恒容的平推流管式反應(yīng)、 一致。6.(1)若流體是分子尺度作為獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元來進(jìn)行混合，這種流體稱。7.(2)流體的混合程度常、 來描述。8.(2)催化劑在使用過程中可能因晶體結(jié)構(gòu)變化、融合等導(dǎo)致表面積減少造成失活也能由于化學(xué)物質(zhì)造成的中毒或物料發(fā)生分解而造成失活。9.(1)對(duì)于多孔性的催化劑分子擴(kuò)散很復(fù)雜，當(dāng)微孔孔徑在時(shí)，分子與孔壁的碰撞為擴(kuò)阻力的主要因素。10.(1)絕熱床反應(yīng)器由于沒有徑向床壁傳熱，一般可以當(dāng)作平推流處理，只考慮流體流動(dòng)方向上有度和濃度的變化，因此一般可模型來計(jì)算。11.(1)T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 。12.(1)

opt和平衡溫度

Teq，二者的關(guān)系為描述流化床的氣泡兩相模型，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化速度Umf通過，而其余部則全部以氣泡的形式通過。13.(2)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)相為平推流而相則有種種不同的流型。14.(1)多相反應(yīng)過程是指同時(shí)存相態(tài)的反應(yīng)系統(tǒng)所進(jìn)行的反應(yīng)過程。1.(2)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)。 。KK2 1KKKK2 1KKln(K/K2 1

) ln(K/K)1 2

ln(K/K) 1KK

KK

D.2 1 2 12.(2)

1 2 1 2全混流反應(yīng)器的容積效率η小于1.0時(shí)，且隨著A的增大而減小，此時(shí)該反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)n 。A.＜0 B.=0 C.≥0 D.＞03.(2)當(dāng)反應(yīng)級(jí)n 時(shí)，微觀流體具有比宏觀流體高的出口轉(zhuǎn)化率。A.=0 B.=1 C.＞1 D.＜14.(2)軸向分散模型的物料衡算方程的初始條件和邊界條件無關(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5.(2)對(duì)于-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)選裝置。A.填料塔 B.噴灑塔 C.鼓泡塔 D.攪拌釜6.(2) k催化劑在使用過程中會(huì)逐漸失活，其失活速率式為 dt 強(qiáng)內(nèi)擴(kuò)散阻力時(shí)為 。

Cmdi

，當(dāng)平行失活對(duì)反應(yīng)物有A.≈0 B.=1 C.→3 D.≈17.(2)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)。A.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8.(2)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)。A.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9.(2)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。A.各參數(shù)均為恒值 B.參數(shù)值不隨床高而變C.參數(shù)值與氣泡大小無關(guān) D.參數(shù)值與氣泡大小有關(guān)10.(2)流化床反應(yīng)器中的操作氣速U0是根據(jù)具體情況定的，一般取流化U0U 在 范圍內(nèi)。mfA.0.1～0.4 B.C.D.1.(5)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？2.(5)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？3.(5)簡(jiǎn)述氣-液反應(yīng)的宏觀過程：A（g）+bB（l）→產(chǎn)物（l）？4.(5)簡(jiǎn)述固定床反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)？5.(5)簡(jiǎn)述氣固流化床反應(yīng)器氣泡兩相模型的特點(diǎn)？6.(5)簡(jiǎn)述雙膜理論？1.(10)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：1CHCOOHkCH13

CO

O 2

COOH k23

CH4

CO2k916

4.65s1,k2

3.74s1，試計(jì)算：99%分)在此反應(yīng)條件下醋酸轉(zhuǎn)化成乙烯酮的選擇性（4分）2.(10)有一級(jí)不可逆反應(yīng)A→P，在85℃時(shí)反應(yīng)速率常數(shù)為3.45h-1，今擬在一個(gè)容積為10m3的釜式反應(yīng)x 0.95器中進(jìn)行若最終轉(zhuǎn)化率為A 設(shè)該反應(yīng)的處理量今若改用兩個(gè)容積相等的串聯(lián)釜操作，求反應(yīng)器的總?cè)莘e？3.(10)16 6CH k16 6

HCl k CHCl53 6 4 25dCAk

dCPkC

kC1反應(yīng)速度 dt1

A；dt

1 A 2

P，在恒溫恒容下求等容積的兩釜串聯(lián)全混流反S應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行這一反應(yīng)時(shí),求目的產(chǎn)物P的選擇性P

k，其中

1.0(h1) k,2,

0.5(h1)，Vv C C0 P0 S

0 C,

1mol/l。4.(10)2有一個(gè)反應(yīng)器測(cè)其方差t

112.5min2,t15

，如果這個(gè)反應(yīng)器可以用等體積多釜串聯(lián)A A 模型來描述，并在這個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行液相反A+B→2R，已知r kCC A A A0 B0C C 12mol/lk/molA0 B05.(5)2用多級(jí)全混流串聯(lián)模型來模擬一管式反應(yīng)裝置中的脈沖實(shí)驗(yàn)，已知tk0.15求

8.971，

t26.187，N（分）推算一級(jí)不可逆等溫反應(yīng)的出口轉(zhuǎn)化率（2分）化學(xué)反應(yīng)工程期末自測(cè)試卷答案1.(1)化學(xué)反應(yīng)的工程問題2.(1)(RT)()3.(2)濃度、溫度4.(1)平推流5.(3)平均停留時(shí)間、反應(yīng)時(shí)間、空時(shí)6.(1)微觀流體7.(2)調(diào)勻度S、流體的混合態(tài)8.(2)物理、化學(xué)9.(1)0.1um10.(1)擬均相一維11.(1)T T R Eeq

ln 2T Teq opt

E E E2 1 112.(1)U U0 13.(2)氣、乳14.(1)兩個(gè)或更多1.(2)D2.(2)D3.(2)D4.(2)C5.(2)C6.(2)C7.(2)A8.(2)A9.(2)C10.(2)B1.(5)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（②分）2.(5)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）t=0將流入系統(tǒng)的流體切換為含有CA且濃度為A0（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C的濃度隨時(shí)間的變化（①分）（②分）3.(5)

F(t)

ACA0。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分從氣液相界面擴(kuò)散入液相，并在液相內(nèi)反應(yīng)；①分液相內(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；①分氣相產(chǎn)物向氣相主體擴(kuò)散。①分4.(5)凡是流體通過不動(dòng)的固體物料所形成的床層而進(jìn)行反應(yīng)的裝置都稱作固定床反應(yīng)器（①分）催化劑在床層內(nèi)不易磨損（①分）積來獲得較大的生產(chǎn)能力（①分）固定床中的傳熱較差（①分）催化劑的更換必須停產(chǎn)進(jìn)行（①分）5.(5)U0的氣速進(jìn)入床層的氣體中Umf則全部以氣泡的形式通過；①分Lf，完全是由于氣泡的體積所造成；①分Q與擴(kuò)散量之和。①分6.(5)（①分）而把氣液兩相（①分組分是通過在氣膜和液膜內(nèi)的穩(wěn)定的分子擴(kuò)散過程來進(jìn)行傳質(zhì)的，通過氣膜傳遞到相界面的溶（①分雙膜分子擴(kuò)散過程的疊加（①分，相間傳質(zhì)總阻力等于傳質(zhì)阻力的加和（①分。1.(10)和y，初始為CA0，則dxk(Cdt 1

xy)①分dyk(Cdt 2

xy)①分d(xy)(k相加得 dt 1

k)(C2

xy)①分

d(xy) (k(xy) A0

k)dt2Cln A0 (kk)tCC (xy) 1 2A0 ②分99%時(shí)xy0.99CA0 ①分1 1t ln 0.549s4.653.74 10.99 ①分PS dxP瞬時(shí)選擇性為 dy ①分x k

4.65

k 3.742 ②分2.(10)

Sxy

55.4%①分解：由于兩等體積釜串聯(lián)，則 1 2 ①分CCA,N

A0)Ni ②分)2i∴

A0CCCA2 ①分C C Cx A0 而A C

1 C

0.95②分A0 A0k)2即 i

20i

1.006h①分V i

1.0061.821.83m3i v i i0由 0 ②分V反應(yīng)器的總?cè)莘e為 3.(10)

3.66m3①分 解：等容積釜串聯(lián)應(yīng)有 1 2

1

1/ 對(duì)第二個(gè)全混流反應(yīng)器作物料衡算V(C0

C )kA2 1

VA2 2 ①分C C CA0A2 1k K)2∴ 12 1

K k1 1

k1

①分V(C C對(duì)于P:0

)V2

(kC1

kC )2 P2 ①分1C 1C A0

KC1 A0∴P2 K∴1

)2(1K2

) K+1+

K2

)2 K2

k2

0.25②分C 1 0.444mol/lA2 0.5)2 ①分C 0.5

0.5P2 0.5)20.25) 0.25)2①分C 1-(0.4440.391)0.165mol/l∴S2 ①分CCP2

0.165

2.374.(10)

S2 ①分

tt2

112.5 21N2 N ②分t 15

7.5min則每個(gè)反應(yīng)器的停留時(shí)間為 N 2 ①對(duì)第一個(gè)釜進(jìn)行物料衡算C CA0

(r

C kC2

1 ①