化學(xué)反應(yīng)工程期末自測試卷

1、化學(xué)反應(yīng)工程試卷 I.填空題1.(1)化學(xué)反應(yīng)工程是一門研究_的科學(xué)。2.(1)如果平行反應(yīng)均為一級(jí)不可逆反應(yīng)，若，提高選擇性應(yīng)_。3.(1)對于反應(yīng)，則_。4.(1)全混流反應(yīng)器的移熱速率=_。5.(1)全混流反應(yīng)器的返混_。6.(1)介于非凝集態(tài)與完全凝集態(tài)之間的混合態(tài)稱為_。7.(1)在軸向分散模型中，模型的唯一參數(shù)彼克萊準(zhǔn)數(shù)愈大軸向返混程度就_。8.(1)氣-固相催化反應(yīng)的內(nèi)擴(kuò)散模數(shù)_，它是表征內(nèi)擴(kuò)散影響的重要參數(shù)。9.(2)氣體在固體表面上的吸附中物理吸附是靠_結(jié)合的，而化學(xué)吸附是靠_結(jié)合的。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

2、動(dòng)方向上有溫度和濃度的變化，因此一般可用_模型來計(jì)算。11.(2)目前描述固定床反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型可分為_和_的兩大類。12.(3)在流化床中為了傳熱或控制氣-固相間的接觸，常在床內(nèi)設(shè)置內(nèi)部構(gòu)件，以垂直管最為常用，它同時(shí)具有_，_并甚至_的作用。13.(1)描述流化床的鼓泡床模型，它相當(dāng)于_時(shí)，乳相中氣體全部下流的情況，工業(yè)上的實(shí)際操作大多屬于這種情況。14.(1)雙膜模型把復(fù)雜的相間傳質(zhì)過程模擬成_的疊加，相間傳質(zhì)總阻力等于雙膜傳質(zhì)阻力的加和。 II.單項(xiàng)選擇1.(2)全混流反應(yīng)器中有_個(gè)穩(wěn)定的定常態(tài)操作點(diǎn)。A. 1 B. 2 C. 3 D. 42.(2)一級(jí)連串反應(yīng)在全混流釜式反應(yīng)

3、器中，則目的產(chǎn)物P的最大濃度_。A. B. C. D. 3.(2)軸向分散模型的物料衡算方程在_式邊界條件下有解析解。A. 閉-閉 B. 開-閉 C. 閉-開 D. 開-開4.(2)反應(yīng)級(jí)數(shù)n=_時(shí)微觀流體和宏觀流體具有相同的反應(yīng)結(jié)果。A. 0 B. 0.5 C. 1 D. 25.(2)催化劑在使用過程中會(huì)逐漸失活，其失活速率式為，當(dāng)進(jìn)料中的雜質(zhì)吸附極牢以及對產(chǎn)物無內(nèi)擴(kuò)散阻力時(shí)，d為_。A. 0 B. =1 C. 3 D. 16.(2)催化劑顆粒擴(kuò)散的無因次擴(kuò)散模數(shù)值的大小反映了表面反應(yīng)速率與_之比。A. 擴(kuò)散速率 B. 外擴(kuò)散速率 C. 內(nèi)擴(kuò)散速率 D. 實(shí)際反應(yīng)速率7.(2)不屬于氣固相催

4、化反應(yīng)固定床反應(yīng)器擬均相二維模型的特點(diǎn)是_。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)是_。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)流化床反應(yīng)器中的操作氣速是根據(jù)具體情況定的，一般取流化數(shù)在_范圍內(nèi)。A. 0.10.4 B. 1.510 C. 1015 D. 0.41.510.(2)下列哪一項(xiàng)不屬于流化床反應(yīng)器按深度而分的第級(jí)模型的特點(diǎn)_。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

5、氣泡大小無關(guān) D. 參數(shù)值與氣泡大小有關(guān) III.簡答題1.(5)對于可逆放熱反應(yīng)如何選擇操作溫度？2.(5)簡述尋求停留時(shí)間分布的實(shí)驗(yàn)方法及其分類？3.(5)簡述氣-液反應(yīng)的宏觀過程：A（g） + bB（l） 產(chǎn)物（l）？4.(5)簡述固定床反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)？5.(5)簡述流化床反應(yīng)器的缺點(diǎn)？6.(5)簡述氣-液相反應(yīng)器的設(shè)計(jì)所包含的內(nèi)容？ IV.計(jì)算題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： 已知在916時(shí)，試計(jì)算：1）99%的醋酸反應(yīng)掉的時(shí)間；(6分)2）在此反應(yīng)條件下醋酸轉(zhuǎn)化成乙烯酮的選擇性。（4分）2.(5)平行反應(yīng)，其中，已知，求在

6、平推流反應(yīng)器中的？3.(10)在一容積為2.5m3的間歇釜中進(jìn)行均相反應(yīng)A + B P，為防止產(chǎn)物P在高溫分解，反應(yīng)維持在75等溫操作，活化能。當(dāng)反應(yīng)物A和B的初始濃度均為，A的轉(zhuǎn)化率時(shí)，該間歇釜平均每分鐘可處理0.684kmol的反應(yīng)物A。今若把反應(yīng)移到一個(gè)管內(nèi)徑為125mm的理想管式反應(yīng)器中進(jìn)行，若將溫度提升到85等溫操作，且處理量與所要求達(dá)到的轉(zhuǎn)化率均與間歇反應(yīng)時(shí)相同，求所需的管式反應(yīng)器長度。4.(10)應(yīng)用脈沖示蹤法測定一容積為12 l的反應(yīng)裝置，進(jìn)入此反應(yīng)器的流體流速，在定常態(tài)下脈沖的輸入80克的示蹤劑A，并同時(shí)測其出口物料中A的濃度CA隨時(shí)間的變化，實(shí)測數(shù)據(jù)如下：t（min）051

7、01520253035CA（g/l）03554210 試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定E（t）曲線的方差和。5.(5)某一液相分解反應(yīng)，若已知其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)為，當(dāng)平均停留時(shí)間為15min時(shí)，當(dāng)多級(jí)全混流模型可用時(shí)，其，求其最終轉(zhuǎn)化率為多少？                           答案1.(1)化學(xué)反應(yīng)的工程問題2.(1)

8、提高溫度3.(1)4.(1)5.(1)最大6.(1)部分凝集態(tài)7.(1)愈小8.(19.(2)范德華力、化學(xué)鍵力10.(1)擬均相一維11.(2)擬均相、非均相12.(3)傳熱、控制氣泡聚、減少顆粒帶出13.(1)61114.(1)串聯(lián)的穩(wěn)定的雙膜分子擴(kuò)散過程1.(2)B2.(2)B3.(2)D4.(2)C5.(2)A6.(2)C7.(2)A8.(2)A9.(2)A10.(2)C1.(5)1）對于放熱反應(yīng)，要使反應(yīng)速率盡可能保持最大，必須隨轉(zhuǎn)化率的提高，按最優(yōu)溫度曲線相應(yīng)降低溫度；（分）2）這是由于可逆放熱反應(yīng)，由于逆反應(yīng)速率也隨反應(yīng)溫度的提高而提高，凈反應(yīng)速率出現(xiàn)一極大值；（分）3）而溫度的

9、進(jìn)一步提高將導(dǎo)致正逆反應(yīng)速率相等而達(dá)到化學(xué)平衡。（分）2.(5)通過物理示蹤法來測反應(yīng)器物料的停留時(shí)間的分布曲線。（分）所謂物理示蹤是指采用一種易檢測的無化學(xué)反應(yīng)活性的物質(zhì)按一定的輸入方式加入穩(wěn)定的流動(dòng)系統(tǒng)，通過觀測該示蹤物質(zhì)在系統(tǒng)出口的濃度隨時(shí)間的變化來確定系統(tǒng)物料的停留時(shí)間分布。（分）根據(jù)示蹤劑輸入方式的不同大致分為四種：脈沖法、階躍法、周期示蹤法和隨機(jī)輸入法。（分）3.(5)1）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；分2）反應(yīng)物氣相組分A從氣液相界面擴(kuò)散入液相，并在液相內(nèi)反應(yīng)；分3）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；分4）氣相產(chǎn)物向

10、氣相主體擴(kuò)散。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。（分）1）催化劑在床層內(nèi)不易磨損；（分）2）床層內(nèi)流體的流動(dòng)接近于平推流，與返混式反應(yīng)器相比，用較少的催化劑和較小的反應(yīng)器容積來獲得較大的生產(chǎn)能力；（分）3）固定床中的傳熱較差；（分）4）催化劑的更換必須停產(chǎn)進(jìn)行。（分） 5.(5)1）氣流狀況不均，不少氣體以氣泡狀態(tài)經(jīng)過床層，氣-固兩相接觸不夠有效；（分）2）粒子運(yùn)動(dòng)基本上是全混式，因此停留時(shí)間不一。（分）在以粒子為加工對象時(shí)，影響產(chǎn)品質(zhì)量的均一性，（分）且粒子的全混造成了氣體的部分返混，影響反應(yīng)速率和造成副反應(yīng)的增加；（分）3）粒子

11、的磨損和帶出造成催化劑的損失，并要設(shè)置旋風(fēng)分離器等粒子回收系統(tǒng)。（分）6.(5)首先是根據(jù)氣-液反應(yīng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特征來選擇正確的反應(yīng)器型式，（分）然后結(jié)合反應(yīng)器特性來確定能滿足給定生產(chǎn)任務(wù)的反應(yīng)器幾何尺寸。（分）1.(10)解：設(shè)在時(shí)間t時(shí)乙烯酮和甲烷的濃度分別為x和y，初始為，則 分 分相加得 分將其積分 分1）當(dāng)轉(zhuǎn)化率為99%時(shí) 分 分2）瞬時(shí)選擇性為 分積分得 分 分2.(5)解： 分對上式進(jìn)行積分得 分當(dāng)時(shí)，產(chǎn)物P的濃度最大 分 分3.(10)解：根據(jù)阿累尼烏斯公式 分故 分求得 分因?yàn)?，且為等摩爾反?yīng)，故 分 在間歇反應(yīng)器中所需的反應(yīng)時(shí)間為： 分 帶入得 分此反應(yīng)時(shí)間應(yīng)等于在理想管式反應(yīng)器中的停留時(shí)間，即分 分 分管長 分4.(10)應(yīng)用脈沖示蹤法測定一容積為12 l的反應(yīng)裝置，進(jìn)入此反應(yīng)器的流體流速，在定常態(tài)下脈沖的輸入80克的示蹤劑A，并同時(shí)測其出口物料中A的濃度CA隨時(shí)間的變化，實(shí)測數(shù)據(jù)如下：t（min）05101520253035CA（g/l）03554210 試根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定E（