化學(xué)反應(yīng)工程試卷及答案

1、化學(xué)反應(yīng)工程試卷及答案、填空題（共25分,每空1 分）1 化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)不僅研究化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)條件之間的關(guān)系，即,而且著重研究傳遞過程對(duì) 的影響，研究不同類型反應(yīng)器的特點(diǎn)及其與化學(xué)反應(yīng)結(jié)果之間的關(guān)系。2 反應(yīng)器按型式來分類可以分為管式反應(yīng)器、 和。3對(duì)于反應(yīng)A 23C 4D ,反應(yīng)物A的消耗速率表達(dá)式為 ；反應(yīng)產(chǎn)物 C的生成速率表達(dá)式為： 。4. 反應(yīng)器設(shè)計(jì)計(jì)算所涉及的基礎(chǔ)方程式就是動(dòng)力學(xué)方程式、 和。5. 間歇釜反應(yīng)器中進(jìn)行如下反應(yīng)：A > P rA=k1cA1EIA S （2）r - k2CAE2在CAo和反應(yīng)時(shí)間保持不變下，降低反應(yīng)溫度，釜液中Cp/Cs增大，表明活化能Ei 與

2、E2的相對(duì)大小為 ;在溫度和反應(yīng)時(shí)間保持不變下，增高反應(yīng)濃度，釜液中Cp/Cs增大，表明反應(yīng)級(jí)數(shù)ni、n2的相對(duì)大小為。6. 單位時(shí)間內(nèi)由顆粒外表面?zhèn)鬟f至氣相主體的熱量可由牛頓冷卻定律表達(dá)，其表數(shù)學(xué)表達(dá)式為。7. 全混流反應(yīng)器穩(wěn)定的定常態(tài)操作點(diǎn)的判據(jù)為 、。8. 對(duì)催化劑性能影響最大的物理性質(zhì)主要是 、和孔體積分布。9. 復(fù)合反應(yīng)包括三個(gè)基本反應(yīng)類型，即并列反應(yīng)、平行反應(yīng)和 。10. 在停留時(shí)間相同的物料之間的均勻化過程，稱之為 。而停留時(shí)間不同的物料之間的均勻化過程，稱之為。11. 對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)n ： 0的反應(yīng)，為了降低反應(yīng)器容積，應(yīng)選用 反應(yīng)器為宜；對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)n 0的反應(yīng)，為了降低反應(yīng)器

3、容積，應(yīng)選用 反應(yīng)器為宜。12. 固定床催化反應(yīng)器主要缺點(diǎn)是 ，。13. 有效因子物理意義=。14. 多段絕熱式反應(yīng)器是筒體內(nèi)放置幾次擱板，擱板上放置,層與層之間設(shè)置氣體的 裝置。二、選擇題（共20分,每小題2分）1. 對(duì)于可逆放熱反應(yīng)，為提高反應(yīng)速率應(yīng)（）。A .提高壓力B .降低壓力 C .提高溫度D.降低溫度2. 對(duì)于反應(yīng) aA + bB rR+sS,貝U rr =（-rA）（）。A. -rB. 丄 C.D. 衛(wèi)abrr3. 非等分子反應(yīng)2NO H N2 H2O2的膨脹因子NQ等于（）A. 1/2 B.- C.-1/2D. 24. 平推流反應(yīng)器停留時(shí)間分布的無因次方差為（）A. 0.5

4、B. 2C. 0 D. 15. 多釜串聯(lián)的反應(yīng)器，由于釜間無返混，使返混程度減少，當(dāng)N-:時(shí)，多釜串聯(lián)全混反應(yīng)器組的操作就相當(dāng)于（）。A 多釜串聯(lián)反應(yīng)器B.平推流反應(yīng)器C.全混流反應(yīng)器D.無法確定6. 等溫一級(jí)不可逆液相反應(yīng)，采用下列三種方案進(jìn)行：（1）一個(gè)間歇反應(yīng)釜，容積 V（僅考慮反應(yīng)時(shí)間所需），（2）一個(gè)平推流反應(yīng)器，容積V3二個(gè)等體積全混流反應(yīng)器串聯(lián)，總?cè)莘e為 V3。上述三種情況反應(yīng)溫度、物料 處理量及轉(zhuǎn)化率均相同，則容積比較為（）A. V<V><V3B. V=V2<V3C. V2<V1<3D. V2<V=V37. 隨著流體流量的增加，顆粒受到

5、的曳力也隨著增加。若顆粒受到的升力恰好等于自身重量時(shí)，顆粒受力處于平衡狀態(tài)，故顆粒將在床層內(nèi)作上下、左右、前 后的激烈運(yùn)動(dòng)，這時(shí)整個(gè)床層稱為（）。A .流化態(tài)B.流化床 C .固定床D .移動(dòng)床8 .對(duì)于氣液相反應(yīng)來說，慢反應(yīng)是指化學(xué)反應(yīng)將在液相主體內(nèi)發(fā)生的，而快反應(yīng)過程是指反應(yīng)僅發(fā)生在液膜區(qū)（）。A.液相主體，氣相主體B .氣相主體，液相主體C .液相主體，液膜區(qū)D .液膜區(qū)，液相主體9. 焦姆金吸附模型認(rèn)為一般吸附活化能隨覆蓋率的增加而 ，脫附活化能隨覆蓋率的增加而（）。A.增大、減小B .減小、增大C .增大、增大 D .減小、減小10. 下列關(guān)于停留時(shí)間分布函數(shù)F（t）表述含義正確的是

6、（）。A.表示流過系統(tǒng)的物料中停留時(shí)間小于t的流體粒子所占的分率B. 表示流過系統(tǒng)的物料中停留時(shí)間大于t的流體粒子所占的分率C. 表示流過系統(tǒng)的物料中停留時(shí)間在t和t dt之間的流體粒子所占的分率D. 表示流過系統(tǒng)的物料中停留時(shí)間為t的流體粒子所占的分率三、名詞解釋（共12分,每小題3分）1 .理想置換反應(yīng)器：2. 體積當(dāng)量直徑：3. 氣液相反應(yīng)過程：4. 濃相段：四、簡(jiǎn)答題（共12分,每小題6 分）1. 簡(jiǎn)述反應(yīng)速率方程的推導(dǎo)過程（步驟）精選資料，歡迎下載2. 簡(jiǎn)述流化床反應(yīng)器的特點(diǎn)五、計(jì)算題(共31分，第1小題11分，第2小題10分，第3 小題10分。)1. 在555K及0.3MPa下，在

7、平推流管式反應(yīng)器中進(jìn)行氣相反應(yīng) AP ,已知進(jìn)料 中含A30% (摩爾分?jǐn)?shù))，其余為惰性物料，加料流量為 6.3mol SJ ,動(dòng)力學(xué)方程 式為-r 0.27CAmOI m S 4為了達(dá)到95%轉(zhuǎn)化率，試求：(1) 所需空速為多少？(2) 反應(yīng)器容積大?。?. 有一分解反應(yīng)A、P目的產(chǎn)物r k1CAAS目的產(chǎn)物rs = k2cA其中心=1h一， k2 = 15m kmol h， CA 5kmol m ， CPO=CS0 = 0 ,體積流率 為5m3 hJ，求轉(zhuǎn)化率為90%寸：全混流反應(yīng)器出口目的產(chǎn)物P的濃度及所需全混 流反應(yīng)器的體積。3.在一總長(zhǎng)為4m的填充床中，氣體以250Okg m'

8、; h j的質(zhì)量流率通過床層。床層 體安裝直徑為3mm的球形催化劑顆粒，空隙率為 0.45 ,氣體密度為2.9kg，其粘度為1.8 10'kg m 4 SJ。求床層的壓降。答案、填空題（共25分,每空1分）1 化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、宏觀化學(xué)反應(yīng)速率。2槽式反應(yīng)器（釜式反應(yīng)器）和塔式反應(yīng)器（先后可以互換）1 dnA1 dnc3. -A、 C -V dtV dt4. 物料衡算方程式、熱量衡算方程式（先后可以互換）5. E- E 2、n - n2 O6.罟 TgSs YTs -Tg )dt7 Qr=Qg、dT dT8 比表面積、孔體積9.連串反應(yīng)或串聯(lián)反應(yīng)10 簡(jiǎn)單混合、返混11. 全混流、平推流

9、12. 固定床中傳熱較差，更換催化劑時(shí)必須停止生產(chǎn)（或者說更換催化劑麻煩）（前 后都行）,C催化劑內(nèi)實(shí)際反應(yīng)速率13r<='催化劑內(nèi)無濃度差時(shí)的 反應(yīng)速率14.催化劑、冷卻（或加熱）、選擇題（共20分,每小題2分）題號(hào)12345678910答案CACCBBBCAA三、名詞解釋（共12分,每小題3分）1. 理想置換反應(yīng)器（平推流反應(yīng)器）是指通過反應(yīng)器的物料沿同一方向以相同 速度向前流動(dòng)，向活塞一樣在反應(yīng)器中向前平推，故又稱為活塞流或平推流 反應(yīng)器。2. 體積當(dāng)量直徑：與顆粒具有相同體積的球體的直徑稱為該顆粒的體積當(dāng)量直徑3. 氣液相反應(yīng)過程：是指氣相中的組分必須進(jìn)入到液相中才能進(jìn)行

10、反應(yīng)的過程。4. 濃相段：當(dāng)流體通過固體床層的空塔速度值高于初始流化速度但低于逸出速 度時(shí)，顆粒在氣流作用下懸浮于床層中，所形成的流固混合物稱為濃相段。（基本點(diǎn)答對(duì)就給全分，根據(jù)答題情況酌情給分）四、問答題（共12分,每題6分）3. 簡(jiǎn)述反應(yīng)速率方程的推導(dǎo)過程答：假定反應(yīng)機(jī)理，即確定反應(yīng)所經(jīng)歷的步驟；確定速率控制步驟，該步驟 的速率即為反應(yīng)過程的速率，根據(jù)速率控制步驟的類型，寫出該步驟的速率方程； 非速率控制步驟均達(dá)到平衡。若為吸附或解析步驟，列出蘭格繆爾吸附等溫式， 若為化學(xué)反應(yīng)，則寫出化學(xué)平衡式；利用所列平衡式與a 6 九二1,將速率方 程中各種表面濃度變換為氣相組分分壓的函數(shù)，即得所求的

11、反應(yīng)速率方程。（每點(diǎn)1.5分，全對(duì)6分）。（基本點(diǎn)答對(duì)就給全分，根據(jù)答題情況酌情給分）2.簡(jiǎn)述流化床反應(yīng)器的特點(diǎn)。（1）顆粒劇烈攪動(dòng)和混合，整個(gè)床層處于等溫狀態(tài)，可在最佳溫度點(diǎn)操作；（2）傳熱強(qiáng)度高，適于強(qiáng)吸熱或放熱反應(yīng)過程；（3）顆粒比較細(xì)小，有效系數(shù)高，可減少催化劑用量；（4）壓降恒定，不易受異物堵塞；（5）返混較嚴(yán)重，不適于高轉(zhuǎn)化率過程；（6）為避免溝流、偏流等，對(duì)設(shè)備精度要求較高。（每點(diǎn)1分，全對(duì)6分）。（基本點(diǎn)答對(duì)就給全分，根據(jù)答題情況酌情給分）五、計(jì)算題（共31分，第1題11分，第2題10分，第3題10分。）1.在555K及0.3MPa下，在平推流管式反應(yīng)器中進(jìn)行氣相反應(yīng) AP，已

12、知進(jìn)料中含A30% (摩爾分?jǐn)?shù))，其余為惰性物料，加料流量為 6.3mol -SJ ,動(dòng)力學(xué)方程 式為-rA =0.27cAmol m" S J為了達(dá)到95%轉(zhuǎn)化率，試求：(3) 所需空速為多少？(4) 反應(yīng)器容積大??？0.3 93R03 2 ICAO1.75 10 molRT 8.314 5553、，6.3X10 X8.314X555.15 3V00.0969mPAmj3300095 dXA0.95dXAarPS -SPPP2Jk1Ck2 CA1 5(1 - 0.9)= 1分1 5(1 - 0.9) 1.5 5(1 -0.9)2= 57.11分CP = SP(CAO-CA) = 0

13、.571(5一 0.5) = 2.57kmol m° 2分1=ln=11.10sAO 0-rA0 0.27 1 -xa0.271-0.95SV-JL =11.10d =0.09sdVR=VO(C糾5 (5_0.5) 2=25.7(m3)YA 1 0.5 1.5 0.523.在一總長(zhǎng)為4m的填充床中，氣體以2500kg m巾-1的質(zhì)量流率通過床層。床層3VR =V =0.0969 11.10 = 1.075m標(biāo)準(zhǔn)空速為：SVNO=VOT-PT P0VR273.15 930.0969555.15 漢 0.10131.075-0.131sj4.有一分解反應(yīng)P目的產(chǎn)物rP=k1CAS目的產(chǎn)物rs=k2cA其中 k1 =1h 4 , k2 =1.5m3 kmol ' h ' , CAO = 5kmol m " , CPO=CS0 = 0 ,體積流率為5m3 h',求轉(zhuǎn)化率為90%寸：全混流反應(yīng)器出口目的產(chǎn)物P的濃度及所需全混 流反應(yīng)的體積。解：全混流反應(yīng)器平均選擇性等于瞬間選擇性L分體安裝直徑為3mm的球形催化劑顆粒，空隙率為0.4