(完整版)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05分）1、化學(xué)反應(yīng)工程是研究如下問題的學(xué)科：（AA、化學(xué)反應(yīng)器工程問題E、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)工程研究的對彖是：（AA、化學(xué)反應(yīng)器E、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(shí)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（E）A、反應(yīng)速率E、反應(yīng)時(shí)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E、反應(yīng)時(shí)間C、反應(yīng)空間6、間歇操作的反應(yīng)器所具有的特點(diǎn)包扌舌：（A）A、參數(shù)隨時(shí)間變化E、參數(shù)隨空間變化C、累枳量為零D、累枳量不

2、為零7、在對理想的全混流反應(yīng)器進(jìn)行物料衡算時(shí)，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(shí)，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)，最多可以有幾個(gè)定常態(tài)操作點(diǎn)？（D）A、0B、1C、2D、3E、412、對于反應(yīng)級數(shù)

3、大于零的反應(yīng)，下述情況哪種容積效果最高？（C）A、單釜CSTRB、多釜CSTRC、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最優(yōu)循壞比下操作的PFRC、CSTR14、穩(wěn)定的定常態(tài)操作的CSTR反應(yīng)器在該操作點(diǎn)卞列情況是必然成立的：（B）A、移熱速率等于放熱速率E、移熱速率人于放熱速率C、移熱速率小于放熱速率15、對于級數(shù)人于零的自催化反應(yīng)，其動(dòng)力學(xué)線（）般存在一個(gè)極值,下述情況哪種容積效果最高？（D）A、單釜CSTRB、多釜CSTRC、PFRD、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CSTRB、多釜CS

4、TRC、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)PFRE、最優(yōu)循壞比卞操作的PFRC、CSTR18、平推流反應(yīng)器的空時(shí)與反應(yīng)時(shí)間之間的關(guān)系下列哪種說法正確？（C）A、總是相等E、總是不相等C、不確定19、全混流反應(yīng)器的空時(shí)與反應(yīng)時(shí)間之間的關(guān)系下列哪種說法正確？（C）A、總是相等E、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(shí)，空時(shí)與反應(yīng)時(shí)間之間的關(guān)系下列哪種說法正確？（AA、總是相等E、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？（E）A、與反應(yīng)器大小有關(guān)E、與反應(yīng)器大小無關(guān)C、不確定

5、22、在對間歇反應(yīng)器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，反應(yīng)器體枳大小與卞述哪個(gè)因素有關(guān)？（E）A、反應(yīng)時(shí)間E、單位時(shí)間處理量C、不確定23、從反應(yīng)器的停留時(shí)間分布測定中求得無因次方差b；=0.98,則反應(yīng)器可近視為：（E）A、理想的平推流反應(yīng)器E、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(shí)間分布測定中求得無因次方差b；=0.02,則該反應(yīng)器可近視為:（A）A、理想的平推流反應(yīng)器E、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)床層的空隙率勺是影響床層流體流動(dòng)特性的重要參數(shù)，一般情況下當(dāng)勺(B)過人時(shí)，會(huì)導(dǎo)致流體如卞現(xiàn)象產(chǎn)生:A、床層壓降變?nèi)薊、溝流現(xiàn)彖C、床層熱點(diǎn)26、采用平推流和全

6、混流反應(yīng)器進(jìn)行任意級數(shù)的反應(yīng)，若反應(yīng)空時(shí)相等，則平推流反應(yīng)器出ri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E、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(shí)間分布，則：（C）A、一定存在返混E、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E、減小催化劑的粒徑C、增人線速度、D增人催化劑粒徑29、若氣固多相催化反應(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E、減小催化劑的粒徑C、增人線速度、D增人催化劑

7、粒徑30、若氣固多相催化反應(yīng)器內(nèi)存在溝流現(xiàn)彖，可以通過卞述哪種措施加以改良：（E）A、提高流體線速度E、改善床層空隙率均一C、增人催化劑粒徑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、增人催化劑粒徑E、減小反應(yīng)器直徑C、增人反應(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)彖，可以通過下述哪種措施加以改良：（E）A、增人催化床層直徑E、改善床層空隙率均一C、增人催化劑粒徑33、當(dāng)分子擴(kuò)散的平均自由程人于催化劑微孔直徑時(shí)，分子在微孔中的擴(kuò)散為：（A）A、努森擴(kuò)散E、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(shí)，分子在微孔中的擴(kuò)散為：

8、（E）A、努森擴(kuò)散E、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)顆粒直徑增人時(shí)，內(nèi)表面利用率：（B）A、增人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、增人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(gè)交點(diǎn)，高溫區(qū)交點(diǎn)具有如下特征：（A）A、穩(wěn)定的定常態(tài)E、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(gè)交點(diǎn)，中溫區(qū)交點(diǎn)具有如卞特征：（E）A、穩(wěn)定的定常態(tài)E、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)

9、器中放熱S形曲線與移熱直線一般有3個(gè)交點(diǎn)，低溫區(qū)交點(diǎn)具有如卞特征：（A）A、穩(wěn)定的定常態(tài)E、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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得方差b；TO,則這個(gè)反應(yīng)器近似可看作為：（A）A、理想的平推流反應(yīng)器E、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(gè)操作點(diǎn)；LI、L2、L3分別代表三條不同的關(guān)系曲線，則曲線L1代表的含義為：（E）A、平衡溫度線E、最優(yōu)溫度線C、動(dòng)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E、最優(yōu)溫度線C、動(dòng)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

10、E、最優(yōu)溫度線C、動(dòng)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：（E）A、xaXdE、xaxjC、x3=xxcE、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。（J）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。（X）7、平推流反應(yīng)器進(jìn)行恒溫恒壓等分子反應(yīng)時(shí)，空間時(shí)間與反應(yīng)時(shí)間相等。（J）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。（X）9、當(dāng)多相催化反應(yīng)過程為外擴(kuò)散過程所控制時(shí)，通過減少催化劑顆粒粒徑可以顯著提高宏觀反應(yīng)速度。（X

11、）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)器體積人小取決于生產(chǎn)強(qiáng)度。（J）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。（J）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。（X）13、完成相同的生產(chǎn)任務(wù)，對于級數(shù)犬于零的反應(yīng)，多釜串聯(lián)的CSTR反應(yīng)器容積效率總是高于單釜。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。（X）15、脈沖實(shí)驗(yàn)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(shí)間分布，則可認(rèn)為該反應(yīng)器一定存在返混

12、現(xiàn)象。（X）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)。（J）17、可以通過提高固定催化床反應(yīng)器床層空隙率勺來降低床層阻力降A(chǔ)P（V）18、減少催化劑顆粒粒徑可以顯著提高一個(gè)以內(nèi)擴(kuò)散為控制步驟的多相催化反應(yīng)過程。（V）19、流體質(zhì)點(diǎn)存在停留時(shí)間分布一定是由于返混所造成的。（X）20、多相催化反應(yīng)催化劑的效率因子與催化劑的平均孔徑相關(guān)，孔徑越小，則效率因子越大。（X）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(gè)傳遞特性及所進(jìn)行反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特性;（2）確定反應(yīng)器的型式及操作方式：（3）對

13、反應(yīng)器進(jìn)行最佳設(shè)計(jì)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(dòng)量衡算模型；（4）反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型；（5）參數(shù)計(jì)算式。3、簡要說明反應(yīng)器的特性具體包括哪些內(nèi)容？（1）流動(dòng)狀態(tài)特性；（2）混合狀態(tài)特性；（3）傳熱特性4、理想反應(yīng)器包括哪些形式？試寫出它們的基本設(shè)計(jì)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(jì)方程式：J/V（1）理想混合間歇攪拌反應(yīng)器：0a）心dx（2）理想平推流反應(yīng)器：r=（3）全混流反應(yīng)器:5、

14、氣固多相催化反應(yīng)一共分為哪七個(gè)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)表面上脫附卞來（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（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)丄與Ca關(guān)系可以包括三種情況，試說rA明這三種情況分別釆用何種反應(yīng)器形式及操作方式？并比較其優(yōu)劣順序。答案要點(diǎn)：

15、10x0+20x3+302x5+402x5+502x4+60,x2+702x1+80,xO彳（1）丄與心呈單調(diào)上升（一切的不可逆等溫反應(yīng)）：優(yōu)劣順序：平推流-多釜串連全混流-單釜全混流；（2）丄與心呈單調(diào)下降（一切“vO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）丄與口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一平推流一全混流；五、計(jì)算題（共2小題，每題5分）1、（5分）某反應(yīng)器的脈沖示蹤的測試數(shù)據(jù)如卞: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

16、反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行時(shí)，當(dāng)在相同的r卜,其出II轉(zhuǎn)化率=0.82,試求該反應(yīng)在本反應(yīng)器中進(jìn)行時(shí)的出II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)：7DC10x0+20x3+30x5+40x5+50x4+60x2+70x1+80x0-一0+3+5+5+4+2+1+0=405根據(jù)CSTR的設(shè)計(jì)方程可知：0心Mao(1-心)0.82(1-0.82)=0113妒（2）多釜串聯(lián)模型計(jì)算轉(zhuǎn)化率:0+3+5+5+4+2+1+0=190刃一t-190-0.11881600N=二=1-8.42取8釜0.1188轉(zhuǎn)化率:心=1一1=1+kN=1-=0.9731+0.113982、(5分)在一固定床反應(yīng)

17、器中裝填。6沏球型催化劑進(jìn)行ATP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(dòng)力學(xué)方程為：-rA=kCAmol/s.kgClk=4.52xlO-3m3/s.kgCat己知CAo=lmol/m5,有效擴(kuò)散系數(shù)De為5x1O3cw3/5,顆粒密度Q=100dg/凡要求A的轉(zhuǎn)化率為80%,每天生產(chǎn)lOOkinol的產(chǎn)品P,試求：(1) 該過程的宏觀反應(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)與床層本征動(dòng)力學(xué)常數(shù)k間的關(guān)系為：k、,=kxp,當(dāng)03時(shí)，tanhs1)解：(1)宏觀反應(yīng)速率:kv=kxp=452s-=3x10-2r113RM

18、1_10-9.02.9.02,=0.2964；524=9.025xl0-3xl0-4G=Mas=kCAG=L33&noUS（2）填裝催化劑的屋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)模放人后的工程問題往往會(huì)出現(xiàn)“放人效應(yīng)”，你對“放人效應(yīng)”是如何理解的？放人效應(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(dòng)量傳遞和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（2）裝置中的“三傳”是極其復(fù)雜的，規(guī)模放人時(shí)的“三傳,迪隨之發(fā)生變化，即出現(xiàn)“放大效應(yīng)，因此要解決好裝置的放人效應(yīng)，就必須對反應(yīng)器內(nèi)流體的三傳（傳熱、傳質(zhì)、動(dòng)量傳遞）有一個(gè)十分清晰的認(rèn)識；（3）放人效應(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