化學反應工程期中自測試卷

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(3)

科目:化學反應工程適用對象:化學工程與工藝本科

2023-7-6

I.填空題1.(3)

化學反應工程中的“三傳一反〞中的三傳是指_______、_______、_______。

2.(3)

化學反應過程按操作方法分為_______、_______、_______操作。

3.(1)

活化能的大小直接反映了______________對溫度的敏感程度。

4.(2)

一級連串反應ACP,max?K1PK2S在全混流釜式反應器中，則目的產(chǎn)物P的最大濃度

______、

?opt?______。

5.(2)

生成主產(chǎn)物的反應稱為_______，其它的均為_______。

6.(1)

P(主)AS(副)均為一級不可逆反應，若E主＞E副，提高選擇性SP應_______。

假使平行反應

7.(3)

對于恒容的平推流管式反應器_______、_______、_______一致。

8.(2)

全混流反應器的空時τ是_______與_______之比。

9.(1)

A對于可逆的放熱反應

k1k2R，使反應速率最大的反應溫度

Topt?_______。

10.(2)

對于循環(huán)操作的平推流反應器，當循環(huán)比β→0時反應器內返混為_______，而當β→∞時則反應器內返混為_______。

II.單項選擇1.(2)

P(主)A假使平行反應

S(副)均為一級不可逆反應，若E主＞E副，提高選擇性SP應_______。

A.提高濃度B.提高溫度C.降低濃度D.降低溫度

2.(2)

氣相反應2A+B→3P+S進料時無惰性氣體，A與B以2∶1摩爾比進料，則膨脹因子?A=____。A.-1B.-1/2C.1/2D.1

3.(2)

氣相反應CO+3H2CH4+H2O進料時無惰性氣體，CO與H2以1∶2摩爾比進料，則膨脹

因子CO=_______。

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

?4.(2)

全混流釜式反應器最多可能有_______個定常態(tài)操作點。

A.1B.2C.3D.4

5.(2)

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

6.(2)

全混流反應器的容積效率η=1.0時，該反應的反應級數(shù)n_______。

A.＜0B.=0C.≥0D.＞0

7.(2)

一級連串反應ACP,max?K1PK2S在全混流釜式反應器中，則目的產(chǎn)物P的最大濃度

K22?K1_______。

K2CA0K1K2?K1KCA0()CA0(2)K1/22K2K1A.B.[(K2/K1)?1]C.

CA01/22[(K/K)?1]12D.

8.(2)

2CAmol/l?s，當CA0?1mol/l時，求反在間歇反應器中進行等溫二級反應A→B，?rA?0.01應至CA?0.01mol/l所需時間t=_______秒。

A.8500B.8900C.9000D.9900

9.(2)

C?1mol/l時，求反

在間歇反應器中進行等溫一級反應A→B，?rA?0.01CAmol/l?s，當A0應至CA?0.01mol/l所需時間t=_______秒。

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

10.(2)

對于自催化反應，最適合的反應器為_______。

A.全混流反應器B.平推流反應器

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

III.簡答題1.(5)

簡述均相反應及其動力學的研究內容？

2.(5)

簡述理想反應器的種類？

3.(5)

k1R2AS，rR?k1CA，其活化能為E1；對于反應

時如何選擇操作溫度可以提高產(chǎn)物的收率？

k2rS?k2CA，其活化能為E2，當E1＞E24.(5)

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？

5.(5)

簡述分批式操作的完全混合反應器？

IV.計算題1.(10)

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：

k1k2CH3COOH???CH2?CO?H2OCH3COOH???CH4?CO2

?1?1k?4.65s,k?3.74s12已知在916℃時，試計算：

1）99%的醋酸反應掉的時間；(6分)

2）在此反應條件下醋酸轉化成乙烯酮的選擇性。（4分）

2.(10)

在1000K于恒溫恒壓反應器中進行下述分解反應：

RCH2OH(g)?RCHO(g)?H2(g)

反應速率常數(shù)0.082l/mol·min，初始時含純的RCH2OH，其初始壓力為2.026×10Pa，求1）將20%的RCH2OH分解所需時間；2）RCH2OH的濃度降低20%所需的時間。

5

3.(10)

現(xiàn)有一有效容積為0.75m的攪拌釜反應器，其內設置有換熱面積為5.0m的冷卻盤管。欲利用改反應器來進行A→R的一級不可逆的液相反應，其速率常數(shù)

3

2

.9??1?5525k?1.0788?109exp??(h)?J/molA，原料液中A的濃度T??，反應熱(??Hr)?20921CA0?0.2mol/l，但不含反應產(chǎn)物R。此原料液的密度ρ=1050g/l；定壓比熱CP?2.9293v?3m/h，0（J/g·℃）。要求原料液的進料流率為反應器出口的反應液中CA?0.04mol/l。

總傳熱系數(shù)U=209.2（KJ/m·h·℃）。所用的冷卻介質的溫度為25℃。試求滿足上述反應要求

所需的反應溫度以及料液的起始溫度T0。

2

4.(5)

2?r?0.35Cmol/l?s，當A的濃度為1mol/l時，達到A的剩余濃度AA設某反應的動力學方程為

0.01mol/l，需多少時間？

化學反應工程期中自測試卷答案

(3)

1.(3)

質量傳遞、熱量傳遞、動量傳遞

2.(3)

分批式操作、連續(xù)式操作、半分批式

3.(1)

反應速率

4.(2)

1CA0[(K2/K1)1/2?1]2、K1K2

5.(2)

主反應、副反應

6.(1)

提高溫度

7.(3)

平均停留時間、反應時間、空時

8.(2)

反應器的有效容積、進料流體的容積流速

9.(1)

10.(2)1.(2)

?(E2?E1)kEC(1??A)Rln'01A0k0E2(CR0?CA0?A)

零、最大B

2.(2)

C

3.(2)

A

4.(2)

C

5.(2)

A

6.(2)

B

7.(2)

B

8.(2)

D

9.(2)

B

10.(2)

D

1.(5)

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。（①分）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(chǎn)物分布的影響，（②分）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。（②分）

2.(5)

尋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。（①分）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一致的溫度和濃度。（②分）所謂平推流反應器是指器內反應物料以一致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一致的停留時間。（②分）

3.(5)

k10rRk10e?E1/RTSR??C?eA?E2/RTrSk20ek20對于平行反應

4.(5)

E2?E1RT（②分），所以，當E1＞E2時應盡可

能提高反應溫度，（②分）方可提高R的選擇性，提高R的收率。（①分）空時是反應器的有效容積與進料流體的容積流速之比。（①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。（①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。（①分）由于平推流反應器內物料不發(fā)生返混，具有一致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。（②分）

5.(5)

CA反應物料一次性投入反應器內，（①分）在反應過程中，不再向器內投料，也不出料，（①分）待達到反應要求的轉化率后，一次性出料，（①分）每批操作所需生產(chǎn)時間為反應時間與非生產(chǎn)性時間之和，（①分）非生產(chǎn)性時間包括加料、排料和物料加熱、冷卻等用于非反應的一切輔助時間。（①分）

1.(10)

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

CA0，則

dx?k1(CA0?x?y)dt①分dy?k2(CA0?x?y)dt①分d(x?y)?(k1?k2)(CA0?x?y)dt相加得①分d(x?y)?(k1?k2)dtC?(x?y)將其積分A0

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