反應(yīng)工程總復(fù)習(xí)題(答案)

1、化學(xué)反應(yīng)工程試題答案一、單選題：（共60小題，每題0.5分）1、化學(xué)反應(yīng)工程是研究如下問題的學(xué)科： （A）A、化學(xué)反應(yīng)器工程問題 B、化工單元操作 C、反應(yīng)器特性 D、傳遞特性2、化學(xué)反應(yīng)工程研究的對象是： （A）A、化學(xué)反應(yīng)器 B、單元操作 C、化工流程 D、化學(xué)工藝3、連續(xù)操作的反應(yīng)器的獨(dú)立變量為 （C）A、濃度 B、反應(yīng)時間 C、反應(yīng)器體積大小4、理想混合的間歇反應(yīng)器的獨(dú)立變量為 （B）A、反應(yīng)速率 B、反應(yīng)時間 C、反應(yīng)空間5、連續(xù)操作的理想混合流反應(yīng)器的獨(dú)立變量是： （C）A、反應(yīng)物濃度 B、反應(yīng)時間 C、反應(yīng)空間6、間歇操作的反應(yīng)器所具有的特點(diǎn)包括： （A）A、參數(shù)隨時間變化 B、

2、參數(shù)隨空間變化 C、累積量為零 D、累積量不為零7、在對理想的全混流反應(yīng)器進(jìn)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(yīng)量 D、累積量8、在對定常態(tài)操作的反應(yīng)器進(jìn)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(yīng)量 D、累積量9、穩(wěn)定的定常態(tài)操作點(diǎn)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(diǎn)是穩(wěn)定的定常態(tài)操作點(diǎn)，則該操作狀態(tài)具有的特點(diǎn)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(jìn)行一級不可逆反應(yīng)，最多可以有

3、幾個定常態(tài)操作點(diǎn)？ （D）A、0 B、1 C、2 D、3 E、412、對于反應(yīng)級數(shù)大于零的反應(yīng)，下述情況哪種容積效果最高？ （C）A、單釜CSTR B、多釜CSTR C、PFR13、對于自催化反應(yīng)，下述情況哪種容積效果最高？ （A）A、CSTR串聯(lián)PFR B、最優(yōu)循環(huán)比下操作的PFR C、CSTR14、穩(wěn)定的定常態(tài)操作的CSTR反應(yīng)器在該操作點(diǎn)下列情況是必然成立的： （B）A、移熱速率等于放熱速率 B、移熱速率大于放熱速率 C、移熱速率小于放熱速率15、對于級數(shù)大于零的自催化反應(yīng)，其動力學(xué)線（）一般存在一個極值，下述情況哪種容積效果最高？ （D）A、單釜CSTR B、多釜CSTR C、PFR

4、D、CSTR串聯(lián)PFR16、對于反應(yīng)級數(shù)小于零的反應(yīng)，下述情況哪種容積效果最高？ （A）A、單釜CSTR B、多釜CSTR C、PFR17、對于絕熱的放熱反應(yīng)，下述哪種操作方式的容積效果最高？ （A）A、CSTR串聯(lián)PFR B、最優(yōu)循環(huán)比下操作的PFR C、CSTR18、平推流反應(yīng)器的空時與反應(yīng)時間之間的關(guān)系下列哪種說法正確？ （C）A、總是相等 B、總是不相等 C、不確定19、全混流反應(yīng)器的空時與反應(yīng)時間之間的關(guān)系下列哪種說法正確？ （C）A、總是相等 B、總是不相等 C、不確定20、平推流反應(yīng)器中進(jìn)行恒溫、恒壓等分子氣相反應(yīng)時，空時與反應(yīng)時間之間的關(guān)系下列哪種說法正確？ （A）A、總是相等

5、 B、總是不相等 C、不確定21、間歇反應(yīng)器的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)器大小之間下述說法哪些正確？ （B）A、與反應(yīng)器大小有關(guān) B、與反應(yīng)器大小無關(guān) C、不確定22、在對間歇反應(yīng)器進(jìn)行設(shè)計時，反應(yīng)器體積大小與下述哪個因素有關(guān)？ （B）A、反應(yīng)時間 B、單位時間處理量 C、不確定23、從反應(yīng)器的停留時間分布測定中求得無因次方差，則反應(yīng)器可近視為： （B）A、理想的平推流反應(yīng)器 B、理想的全混流反應(yīng)器 C、理想混合間歇反應(yīng)器24、從反應(yīng)器的停留時間分布測定中求得無因次方差，則該反應(yīng)器可近視為：（A）A、理想的平推流反應(yīng)器 B、理想的全混流反應(yīng)器 C、理想混合間歇反應(yīng)器25、固定催化反應(yīng)床層的空隙率是影響床

6、層流體流動特性的重要參數(shù)，一般情況下當(dāng)過大時，會導(dǎo)致流體如下現(xiàn)象產(chǎn)生： （B）A、床層壓降變大 B、溝流現(xiàn)象 C、床層熱點(diǎn)26、采用平推流和全混流反應(yīng)器進(jìn)行任意級數(shù)的反應(yīng)，若反應(yīng)空時相等，則平推流反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率與全混流反應(yīng)器的出口轉(zhuǎn)化率之間的大小關(guān)系： （C）A、總是大于 B、總是小于 C、不能確定27、若脈沖法測得一反應(yīng)器存在流體質(zhì)點(diǎn)停留時間分布，則： （C）A、一定存在返混 B、不存在返混 C、不能確定28、若氣固多相催化反應(yīng)為內(nèi)擴(kuò)散過程所控制，可以通過下述哪種方法措施減小內(nèi)擴(kuò)散對反應(yīng)速度的影響： （B）A、提高流體線速度 B、減小催化劑的粒徑 C、增大線速度、D增大催化劑粒徑29、若氣

7、固多相催化反應(yīng)為外擴(kuò)散過程所控制，可以通過下述哪種方法措施減小外擴(kuò)散對反應(yīng)速度的影響： （C）A、提高流體線速度 B、減小催化劑的粒徑 C、增大線速度、D增大催化劑粒徑30、若氣固多相催化反應(yīng)器內(nèi)存在溝流現(xiàn)象，可以通過下述哪種措施加以改良： （B）A、提高流體線速度 B、改善床層空隙率均一 C、增大催化劑粒徑31、若氣固多相催化反應(yīng)器內(nèi)存在壁效應(yīng)現(xiàn)象，可以通過下述哪種措施加以改良： （C）A、增大催化劑粒徑 B、減小反應(yīng)器直徑 C、增大反應(yīng)器直徑32、若氣固多相催化反應(yīng)器內(nèi)存在短路流現(xiàn)象，可以通過下述哪種措施加以改良： （B）A、增大催化床層直徑 B、改善床層空隙率均一 C、增大催化劑粒徑33

8、、當(dāng)分子擴(kuò)散的平均自由程大于催化劑微孔直徑時，分子在微孔中的擴(kuò)散為： （A）A、努森擴(kuò)散 B、分子擴(kuò)散 C、構(gòu)型擴(kuò)散34、當(dāng)分子擴(kuò)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(kuò)散為： （B）A、努森擴(kuò)散 B、分子擴(kuò)散 C、構(gòu)型擴(kuò)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(guān)，當(dāng)顆粒直徑增大時，內(nèi)表面利用率： （B）A、增大 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(yīng)溫度有關(guān)，反應(yīng)溫度提高，內(nèi)表面利用率： （A）A、增大 B、減小 C、不變 D、不確定37、均相CSTR反應(yīng)器中放熱S形曲線與移熱直線一般有3個交點(diǎn)，高溫區(qū)交點(diǎn)具有如下特征： （A）A、穩(wěn)定的定

9、常態(tài) B、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(yīng)器中放熱S形曲線與移熱直線一般有3個交點(diǎn)，中溫區(qū)交點(diǎn)具有如下特征： （B）A、穩(wěn)定的定常態(tài) B、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(yīng)器中放熱S形曲線與移熱直線一般有3個交點(diǎn)，低溫區(qū)交點(diǎn)具有如下特征： （A）A、穩(wěn)定的定常態(tài) B、非穩(wěn)定的定常態(tài) C、不能確定是否穩(wěn)定40、某反應(yīng)器經(jīng)脈沖示蹤法測得的實驗數(shù)據(jù)計算得方差0，則這個反應(yīng)器近似可看作為： （A）A、理想的平推流反應(yīng)器 B、理想的全混流反應(yīng)器 C、理想混合間歇反應(yīng)器41、下圖中分別代表5股物流；a、b、c、d代表四個操作點(diǎn)；L1、L2、L3分別代表三條

10、不同的關(guān)系曲線，則曲線L1代表的含義為： （B）A、平衡溫度線 B、最優(yōu)溫度線 C、動力學(xué)曲線42、如上圖，曲線L2代表的含義為： （A）A、平衡溫度線 B、最優(yōu)溫度線 C、動力學(xué)曲線43、如上圖，曲線L3代表的含義為： （C）A、平衡溫度線 B、最優(yōu)溫度線 C、動力學(xué)曲線44、如上圖，a點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率與d點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率之間的關(guān)系為： （B）A、xaxd B、xaxc B、xbEF （B）DE0的反應(yīng)，PFR的容積效率總是大于間歇釜式的反應(yīng)器。 （）6、對于反應(yīng)級數(shù)n0的反應(yīng)，完成相同的生產(chǎn)任務(wù)，采用多釜串聯(lián)的全混流反應(yīng)器的容積效率小于單釜操作。 （）7、平推流反應(yīng)器進(jìn)行恒溫恒壓等分子反應(yīng)時，空間時間

11、與反應(yīng)時間相等。 （）8、采用全混流反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)級數(shù)n0的反應(yīng)，當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)確定后，串聯(lián)的CSTR反應(yīng)器級數(shù)越多，反應(yīng)器的容積效率越低。 （）9、當(dāng)多相催化反應(yīng)過程為外擴(kuò)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(yīng)速度。 （）10、間歇反應(yīng)器的反應(yīng)物達(dá)到一定的轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)器體積大小無關(guān)，反應(yīng)器體積大小取決于生產(chǎn)強(qiáng)度。 （）11、對于穩(wěn)態(tài)CSTR反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)速率總是固定不變的。 （）12、定常態(tài)操作的CSTR反應(yīng)器移熱速率與放熱速率相等，則可以認(rèn)為該反應(yīng)器是穩(wěn)定的。 （）13、完成相同的生產(chǎn)任務(wù)，對于級數(shù)大于零的反應(yīng)，多釜串聯(lián)的CSTR反應(yīng)器容積效率總是高于單釜。

12、 （）14、對于反應(yīng)級數(shù)n0的反應(yīng)，間歇釜式反應(yīng)器的平均反應(yīng)速率總是高于全混流 反應(yīng)器，因此完成相同的生產(chǎn)任務(wù)所需要反應(yīng)器體積總是小于全混流反應(yīng)器。 （）15、脈沖實驗測得某一反應(yīng)器內(nèi)的流體質(zhì)點(diǎn)存在明顯的停留時間分布，則可認(rèn)為該反應(yīng)器一定存在返混現(xiàn)象。 （）16、定常態(tài)操作的CSTR反應(yīng)器移熱速率等于放熱速率不足以說明該操作點(diǎn)是穩(wěn)定的定常態(tài)操作點(diǎn)。 （）17、可以通過提高固定催化床反應(yīng)器床層空隙率來降低床層阻力降。 （）18、減少催化劑顆粒粒徑可以顯著提高一個以內(nèi)擴(kuò)散為控制步驟的多相催化反應(yīng)過程。 （）19、流體質(zhì)點(diǎn)存在停留時間分布一定是由于返混所造成的。 （）20、多相催化反應(yīng)催化劑的效率因

13、子與催化劑的平均孔徑相關(guān)，孔徑越小，則效率因子越大。 （）四、簡答題（共6小題，每題5分）1、簡要說明化學(xué)反應(yīng)工程研究的任務(wù)主要包括哪些？答案要點(diǎn)：（1）研究反應(yīng)器的三個傳遞特性及所進(jìn)行反應(yīng)的動力學(xué)特性；（2）確定反應(yīng)器的型式及操作方式；（3）對反應(yīng)器進(jìn)行最佳設(shè)計及確定最佳的反應(yīng)器條件；2、簡要說明研究化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的基本方法包括哪些？答案要點(diǎn)：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(yīng)動力學(xué)模型；（5）參數(shù)計算式。3、簡要說明反應(yīng)器的特性具體包括哪些內(nèi)容？答案要點(diǎn)：（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(yīng)器包括哪

14、些形式？試寫出它們的基本設(shè)計方程式。答案要點(diǎn)：理想反應(yīng)器的形式包括：（1）理想混合間歇攪拌反應(yīng)器；（2）理想平推流反應(yīng)器；（3）全混流反應(yīng)器基本設(shè)計方程式：（1）理想混合間歇攪拌反應(yīng)器：（2）理想平推流反應(yīng)器：（3）全混流反應(yīng)器：5、氣固多相催化反應(yīng)一共分為哪七個步驟？答案要點(diǎn)：（1）反應(yīng)物從氣流主體擴(kuò)散到固體催化劑的外表面（外擴(kuò)散過程）（2）反應(yīng)物進(jìn)一步向催化劑的微孔內(nèi)擴(kuò)散（內(nèi)擴(kuò)散過程）（3）反應(yīng)物在催化劑的表面上被吸附（吸附過程）（4）吸附的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為反應(yīng)的生成物（表面反應(yīng)過程）（5）反應(yīng)物從催化劑的內(nèi)表面上脫附下來（脫附過程）（6）脫附下來的生成物分子從微孔內(nèi)向外擴(kuò)散到催化劑外表面處（

15、內(nèi)擴(kuò)散過程）（7）生成物分子從催化劑外表面擴(kuò)散到主體氣流中被帶出（外擴(kuò)散過程）6、單一反應(yīng)的反應(yīng)器形式及操作方式的選擇根據(jù)與CA關(guān)系可以包括三種情況，試說明這三種情況分別采用何種反應(yīng)器形式及操作方式？并比較其優(yōu)劣順序。答案要點(diǎn)：（1）與xA呈單調(diào)上升（一切n0的不可逆等溫反應(yīng)）：優(yōu)劣順序：平推流-多釜串連全混流-單釜全混流；（2）與xA呈單調(diào)下降（一切n0的不可逆等溫反應(yīng)）：優(yōu)劣順序：單釜全混流-多釜串連全混流-平推流；（3）與xA的曲線上存在極小值（自催化反應(yīng)或絕熱操作的放熱反應(yīng)具有該特性）優(yōu)劣順序：單釜全混流串連平推流平推流全混流；五、計算題（共2小題，每題5分）1、（5分）某反應(yīng)器的脈沖

16、示蹤的測試數(shù)據(jù)如下：t, s1020304050607080C, g/L03554210應(yīng)用此反應(yīng)器進(jìn)行一級不可逆反應(yīng)，已知該反應(yīng)在全混流反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行時，當(dāng)在相同的下，其出口轉(zhuǎn)化率，試求該反應(yīng)在本反應(yīng)器中進(jìn)行時的出口轉(zhuǎn)化率（設(shè)可按多釜串聯(lián)模型模擬）。解：（1）求該反應(yīng)的平衡常數(shù)： 根據(jù)CSTR的設(shè)計方程可知：（2）多釜串聯(lián)模型計算轉(zhuǎn)化率：轉(zhuǎn)化率：2、（5分）在一固定床反應(yīng)器中裝填球型催化劑進(jìn)行AP的一級不可逆反應(yīng)。在反應(yīng)條件下外擴(kuò)散影響可以忽略，本征動力學(xué)方程為：已知CA0=1mol/m3，有效擴(kuò)散系數(shù)De為，顆粒密度，要求A的轉(zhuǎn)化率為80%，每天生產(chǎn)100kmol的產(chǎn)品P，試求： （1） 該

17、過程的宏觀反應(yīng)速率；（2） 為達(dá)到工藝所要求的生產(chǎn)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)kv與床層本征動力學(xué)常數(shù)k間的關(guān)系為：，當(dāng)時，）解：（1）宏觀反應(yīng)速率：（2）填裝催化劑的量W： 六、論述題（共2小題，每題10分）1、化學(xué)反應(yīng)工程研究和核心問題是“三傳一反”，何謂“三傳一反”？對于規(guī)模放大后的工程問題往往會出現(xiàn)“放大效應(yīng)”，你對“放大效應(yīng)”是如何理解的？放大效應(yīng)是否具有科學(xué)的必然性？答案要點(diǎn)：（1）三傳一反：質(zhì)量傳遞、熱量傳遞、動量傳遞和反應(yīng)動力學(xué)（2）裝置中的“三傳”是極其復(fù)雜的，規(guī)模放大時的“三傳”也隨之發(fā)生變化，即出現(xiàn)“放大效應(yīng)”，因此要解決好裝置的放大效應(yīng)，就必須對反應(yīng)器內(nèi)流體的三傳（傳熱、傳質(zhì)、動量傳遞）有一個十分清晰的認(rèn)識；（3）放大效應(yīng)不具備科學(xué)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(yīng)器為何選擇流化床提升管反應(yīng)器型式，而不選用固定床反應(yīng)器