化學(xué)反應(yīng)工程復(fù)習(xí)題

一.填空題化學(xué)反應(yīng)速率可以表為(rA

)

化學(xué)反應(yīng)工程復(fù)習(xí)大綱dCA前提是▁▁▁▁。dt化學(xué)反應(yīng)過(guò)程按操作方法分、 、 操作。aAbB pPsS對(duì)于反應(yīng)，則r

(r)。P A化學(xué)反應(yīng)速率式為r KCC用濃度表示的速率常數(shù)為

，假定符合理想氣體狀態(tài)方程，如用壓力表A C A B CP C 示的速率常數(shù)K ，則K = P C 在構(gòu)成反應(yīng)機(jī)理的諸個(gè)基元反應(yīng)中，如果有一個(gè)基元反應(yīng)的速率較之其他基元反應(yīng)慢得多，該步驟的反速率即代表整個(gè)反應(yīng)的速率，其他基元反應(yīng)可視為處。A如果平行反應(yīng)

P(主)主S(副)均為一級(jí)不可逆反應(yīng)，若E主

副>E ，提高選擇性7一級(jí)連串反應(yīng)副A

P S在平推流反應(yīng)器中，為提高目的產(chǎn)物P的收率，k/k2。1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。物理吸附的附熱化學(xué)吸附熱，物理吸附分子層吸附，而化學(xué)吸附分子層吸附2。1氣體在固體表面上發(fā)生吸附時(shí)，描述在一定溫度氣體飽和吸附量與吸附壓力（或吸附物質(zhì)在相中濃度的關(guān)系式稱(chēng)。P

，Pe很大時(shí)，即擴(kuò)散系數(shù)相對(duì)非常小，反應(yīng)器中物料的流動(dòng)形態(tài)接。在軸擴(kuò)散模型中，彼克萊準(zhǔn)數(shù)愈大軸向返混程度。對(duì)于多孔性的催化劑，分子擴(kuò)散很復(fù)雜，當(dāng)孔徑較大時(shí)，擴(kuò)散阻力是由分子間碰撞所致，這種擴(kuò)散通常為 。對(duì)于多孔性的催化劑，分子擴(kuò)散很復(fù)雜，當(dāng)微孔孔徑在約0.1um因素，這種擴(kuò)散稱(chēng)。氣—固相催化反應(yīng)的西勒模= ，它是表征內(nèi)擴(kuò)散影響的重要參數(shù)，其中L定義。15.工業(yè)催化劑的三個(gè)要求是、 、 。具有良好攪拌裝置的釜式反應(yīng)器按 反應(yīng)器處理，而管徑小，管子較長(zhǎng)和流速較大的管式反應(yīng)器按 反應(yīng)器處理。全混流反應(yīng)器的空τ是 與 之比。對(duì)于恒容的平推流管式反應(yīng)、 一致。19.對(duì)于循環(huán)操作的平推流反應(yīng)器，當(dāng)循環(huán)β→0時(shí)為 反應(yīng)器，而β→∞時(shí)則相當(dāng)反器。對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)n＞0的反應(yīng)，為降低反應(yīng)器容積，應(yīng)選反應(yīng)器為宜。平推流管式反應(yīng)器tt時(shí)，f（t）= 。平推流管式反應(yīng)器tt時(shí)，f（t）= 平推流管式反應(yīng)器tt時(shí)，F(xiàn)（t）= 。平推流管式反應(yīng)器t＜t時(shí)，F(xiàn)（t）= 。平推流管式反應(yīng)器其f（θ）曲線(xiàn)的方差2 。2平推流管式反應(yīng)器其f（t）曲線(xiàn)的方差t

。全混流反應(yīng)器t=0時(shí)f（t）= 。全混流反應(yīng)器其f（θ）曲線(xiàn)的方差

。t全混流反應(yīng)器其f（t）曲線(xiàn)的方差t

。脈沖示蹤法測(cè)定停留時(shí)間分布首先求得的曲線(xiàn)。C階躍示蹤法測(cè)定停留時(shí)間分布

AC0對(duì)應(yīng)曲線(xiàn)23微觀(guān)流體混合的混合態(tài)稱(chēng)。若流體是分子尺度作為獨(dú)立運(yùn)動(dòng)單元來(lái)進(jìn)行混合，這種流體稱(chēng)。若流體是以若干分子所組成的流體微團(tuán)作為單獨(dú)的運(yùn)動(dòng)單元來(lái)進(jìn)行微團(tuán)之間的混合，且在混合時(shí)微團(tuán)之間不發(fā)生物質(zhì)的交換，微團(tuán)內(nèi)部則具有均勻的組成和相同停留時(shí)間，這種流體稱(chēng)。宏觀(guān)流體混合的混合態(tài)稱(chēng)。固定床中催化劑不易磨損是一大優(yōu)點(diǎn)，但更主要的是床層內(nèi)流體的流動(dòng)接近于平推流，因此與返混式的應(yīng)器相比，可的催化劑的反應(yīng)器容積來(lái)獲得較大的生產(chǎn)能力。氣—固相催化反應(yīng)的西勒模數(shù)的大小可判別內(nèi)擴(kuò)散的影響程度，西勒模數(shù)愈大，則粒內(nèi)的濃度梯度就 ，反之，西勒模數(shù)愈小，內(nèi)外濃度愈近于 ，坦克萊準(zhǔn)數(shù)表示 與 之比，坦克準(zhǔn)數(shù)越大，則外擴(kuò)散效率因，外擴(kuò)散對(duì)催化劑顆粒內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的影響 在氣—固相催化反應(yīng)中，反應(yīng)速率一般是以單位催化劑的重量為基準(zhǔn)的，如反應(yīng)A→B，A的反應(yīng)速率的義為 。kcbDe氣—固相催化反應(yīng)的西勒模ΦkcbDe 與 之比?；罨艿拇笮≈苯臃从硿氐拿舾谐潭?。對(duì)于氣—固相催化放熱反應(yīng)，通常催化劑顆粒內(nèi)部與催化劑顆粒外表面的溫差 ，催化劑顆粒外面與氣相主體間的溫差最大可達(dá)。摩爾收率與轉(zhuǎn)化率及選擇性的關(guān)系 在建立數(shù)學(xué)模型時(shí)，根據(jù)基礎(chǔ)資料建立物料、熱量和動(dòng)量衡算式的一般式。反應(yīng)器的熱穩(wěn)定性是指反應(yīng)能力的大小這種擾動(dòng)的反應(yīng)器的靈敏性是指參數(shù)波時(shí)， 的大小，這種參數(shù)波動(dòng)的。反應(yīng)器設(shè)計(jì)和操作通常要求、 和 。催化劑顆粒或反應(yīng)器熱穩(wěn)定的必要條件為 在同一操作條件下，可以有2個(gè)或2個(gè)以上操作狀態(tài)，均滿(mǎn)足定態(tài)條件：放熱速移熱速率，這種現(xiàn)稱(chēng)為 ）處于高溫下的操作點(diǎn)稱(chēng)，處于低溫的則稱(chēng) 絕熱式固定床反應(yīng)器對(duì)絕熱的理解為： 和 ，對(duì)絕熱式固定床反應(yīng)器，當(dāng)體系絕熱溫升 或物料進(jìn)口溫或穿過(guò)催化劑床層氣體線(xiàn)速時(shí)，床層越容易著火反應(yīng)器熱交換中，要求采傳熱面積溫差進(jìn)行換熱，有利于反應(yīng)器的熱穩(wěn)定。氣固催化反應(yīng)時(shí)，若氣相主體溫度較小幅度的提高，引起催化劑顆粒表面溫度的猛增，這種現(xiàn)象稱(chēng)為化劑顆，對(duì)應(yīng)顆粒著火的溫度，稱(chēng)為催化劑顆粒的臨界著火溫度。固定床反應(yīng)器在上操作區(qū)（高溫區(qū)、擴(kuò)散控制）進(jìn)行操作時(shí)，氣相主體溫度與催化劑顆粒表面的溫差最可達(dá)（32-39供部分學(xué)有余力的同學(xué)自學(xué)用，不屬考試范圍）非理想流動(dòng)不一定是返混造成的，返混造成反應(yīng)物濃度的降。二．選擇題化學(xué)反應(yīng)CO3H2CH4H2O，其中化學(xué)反應(yīng)計(jì)量系數(shù)-1的是哪種物。A.CO B.H2 C.CH4 D.H2O（計(jì)量系數(shù)的定義，正負(fù)號(hào)，注意，反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量系數(shù)為負(fù)，而生成物為正）對(duì)于反應(yīng)aA+bB pP+sS，則

(r)P。AP。p p a |a|A.|a| B.a C.p D.pA氣相反應(yīng)4A+B→3R+S進(jìn)料時(shí)無(wú)惰性氣體與B以3∶1的摩爾比進(jìn)料，則膨脹因子 = A.1/4 B.2/3 C.–1/4 D.–2/3A4反應(yīng)C4H10 2C2H4 + H2，k2.0s1，則反應(yīng)級(jí)數(shù)n= 。A.0 B.1 C.2 D.3反應(yīng)A+B→C，已知k0.15s1，則反應(yīng)級(jí)數(shù)n= 。A.0 B.1 C.2 D.3)A如果平行反應(yīng) )均為一級(jí)不可逆反應(yīng)，若E主＞E副，提高選擇性A.提高濃度 B.降低濃度 C.提高溫度 D.降低溫度一級(jí)連串反應(yīng)A→P→SP

。optln(K/K2 1

) ln(K/K)211 221

ln(K/K) 121KK21

KK

1 2

1 2KK2 1KK一級(jí)連串反應(yīng)A→P→S在平推流管式反應(yīng)器中進(jìn)行使目的產(chǎn)物P濃度最大時(shí)的反應(yīng)時(shí)間topt KK2 1KKKK1 ln(KKK1

/K)2

ln(K2

/K)1

ln(K

/K)1 2

K2K1

K K

1 22 1KKA021一級(jí)不可逆液相反應(yīng)A 2R，C 2.30kmol/m2 1KKA021

，出口轉(zhuǎn)化率

x 0.7，每批操作時(shí)間Att02.06h，裝置的生產(chǎn)能力為50000kg產(chǎn)物R/天，M則反應(yīng)器的反應(yīng)體積V為 m3。AA.19.6 B.20.2 C.22.2 D.23.4對(duì)于反應(yīng)級(jí)數(shù)n＜0的不可逆等溫反應(yīng)，為降低反應(yīng)器容積，應(yīng)選。A.平推流反應(yīng)器 B.全混流反應(yīng)器C.循環(huán)操作的平推流反應(yīng)器 D.全混流串接平推流反應(yīng)器于可逆吸熱反應(yīng)，為提高反應(yīng)速率。A.提高壓力 B.降低壓力 C.提高溫度 D.降低溫度A對(duì)于單一反應(yīng)組分的平行反應(yīng)

P(主)P )，其瞬間收率 隨C P 應(yīng)器為 。A.平推流反應(yīng)器 B.全混流反應(yīng)器C.多釜串聯(lián)全混流反應(yīng)器 D.全混流串接平推流反應(yīng)器反應(yīng)級(jí)數(shù)n= 時(shí)微觀(guān)流體和宏觀(guān)流體具有相同的反應(yīng)結(jié)果。A.0 B.0.5 C.1 D.2下列屬于理想吸附等溫方程的。A.Langmuir型 B.Freundlich型 C.Temkin型 D.BET15．下列不屬于Langmuir型等溫吸附的假定的。A.均勻表面 B.多分子層吸附 C.分子間無(wú)作用 D.吸附機(jī)理相同kcbDe16．氣固催化反應(yīng)的內(nèi)擴(kuò)散模Φ=L ，其中L為特征長(zhǎng)度，若顆粒為圓柱形kcbDeA.厚/2 B.R C.R/2 D.R/3對(duì)于氣—液相反應(yīng)中等速率反應(yīng)，為提高反應(yīng)速率，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榭旆磻?yīng)應(yīng)選裝置。A.填料塔 B.噴灑塔 C.鼓泡塔D.攪拌釜應(yīng)，水蒸氣過(guò)量；乙烯催化氧化反應(yīng)制環(huán)氧乙烷，氧過(guò)量。所以在反應(yīng)系統(tǒng)的分析計(jì)算中多選用關(guān)鍵組分。根據(jù)實(shí)際需要，關(guān)鍵組分是指：A.不過(guò)量的反應(yīng)物B.目的產(chǎn)物C.各反應(yīng)物中價(jià)值最高的組分D.價(jià)值最高的反應(yīng)產(chǎn)物A.不隨時(shí)間變化，可能隨位置變化B.隨時(shí)間變化，也隨位置變化C.不隨時(shí)間變化，也不隨位置變化D.隨時(shí)間變化，但不隨位置變化（連續(xù)反應(yīng)器的定態(tài)的理解，可擴(kuò)展到任何連續(xù)操作的定態(tài)或叫穩(wěn)態(tài)）間歇反應(yīng)過(guò)程是一個(gè)非定態(tài)過(guò)程，反應(yīng)器的組成隨時(shí)間改變。以下說(shuō)法哪些是正確的：A.B.在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行的單一反應(yīng)，產(chǎn)物的濃度總是隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增高C.在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行的復(fù)合反應(yīng)，對(duì)于目的產(chǎn)物可能存在最佳的反應(yīng)時(shí)間D.間歇反應(yīng)器中進(jìn)行的反應(yīng)，均可以按恒容處理在研究多孔催化劑中反應(yīng)分子的吸附問(wèn)題時(shí)，常常用到理想吸附模型（或Langmuir模型假定中未包括：吸附表面在能量上是均勻的C.被吸附分子的大小不予以考慮D.吸附是單層的A.間歇反應(yīng)裝置中進(jìn)行的變摩爾反應(yīng)B.間歇反應(yīng)裝置中進(jìn)行的等摩爾反應(yīng)C.恒壓反應(yīng)裝置中進(jìn)行的變摩爾反應(yīng)的要求，即各釜體積相等C.各釜的空時(shí)相同D.都不是大小的順序是：B.多個(gè)釜串聯(lián)、單一連續(xù)釜、間歇釜C.單一連續(xù)釜、間歇釜、多個(gè)釜串聯(lián)D.26管式反應(yīng)器是符合活塞流模型的一類(lèi)理想反應(yīng)器，活塞流模型的假定包括：軸向的混合用費(fèi)克定律描述（為軸擴(kuò)散模型）（同一管截面上溫度、濃度、速度均一）徑向溫度分布均勻速度側(cè)形與層流相同（層流模型）對(duì)于自催化反應(yīng)，最合適的反應(yīng)器。全混流反應(yīng)器 B.平推流反應(yīng)器C.循環(huán)操作的平推流反應(yīng)器 D.全混流串接平推流反應(yīng)器的：離析流模型是單參數(shù)模型B.多釜串模型是多參數(shù)模型C.軸擴(kuò)散模型是單參數(shù)模型D.活塞流模型和全混流模型均是單參數(shù)模型29一級(jí)反應(yīng)十分特殊，例如：對(duì)于一級(jí)不可逆反應(yīng)，達(dá)到某一轉(zhuǎn)化率需要的時(shí)間與初始濃度無(wú)關(guān)。此外，一級(jí)反應(yīng)還有很多特殊的性質(zhì)，包括：A.流體的混合特征對(duì)反應(yīng)結(jié)果沒(méi)有影響B(tài).系統(tǒng)的返混對(duì)反應(yīng)結(jié)果沒(méi)有影響C.混合的時(shí)間順序?qū)Ψ磻?yīng)結(jié)果沒(méi)有影響D.反應(yīng)器中的停留時(shí)間分布對(duì)反應(yīng)結(jié)果沒(méi)有影響.30.涉及到多孔催化劑的反應(yīng)過(guò)程，常常存在外擴(kuò)散和內(nèi)擴(kuò)散的影響。因此，在研究反應(yīng)的本征反應(yīng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題時(shí)，需要排除內(nèi)外擴(kuò)散的影響。具體的做法有：在保證溫度、反應(yīng)物濃度、空時(shí)等不變的前提下，可以提高通過(guò)床層的質(zhì)量流速，達(dá)到排除內(nèi)擴(kuò)散的目的C.在保證反應(yīng)條件相同的前提下，可以通過(guò)改變顆粒大小排除內(nèi)擴(kuò)散的影響D.在保證反應(yīng)條件相同的前提下，可以通過(guò)改變顆粒大小排除外擴(kuò)散的影響的擴(kuò)散過(guò)程時(shí)，使用有效擴(kuò)散系數(shù)而不是分子擴(kuò)散系數(shù)，其原因包括：化學(xué)反應(yīng)的影響C.擴(kuò)散孔道蜿蜒曲折D.B和C綜合作用的結(jié)果是B.外擴(kuò)散與催化劑中的擴(kuò)散和反應(yīng)是并聯(lián)的C.內(nèi)擴(kuò)散和表面反應(yīng)屬于并聯(lián)過(guò)程D.固定床層內(nèi)流體流動(dòng)不均勻的主要原因包括：B.流速偏低C.化學(xué)反應(yīng)的影響D.催化劑顆粒外擴(kuò)散的作用A.反應(yīng)熱效應(yīng)較小的反應(yīng)B.溫度對(duì)選擇性影響不大的反應(yīng)C.雖然熱效應(yīng)大，但單程轉(zhuǎn)化率低或存在大量的惰性物料D.可逆放熱反應(yīng)分批（間歇操作的反應(yīng)器非生產(chǎn)性時(shí)（輔助時(shí)間不包括下列哪一A.加料時(shí)間 B.反應(yīng)時(shí)間 C.物料冷卻時(shí)間 D.清洗釜所用時(shí)間依據(jù)操作方式的不同，理想反應(yīng)釜可分為理想間歇反應(yīng)釜和理想全混流反應(yīng)釜兩類(lèi)B．C．在反應(yīng)進(jìn)行的任一時(shí)刻，間歇和全混流反應(yīng)釜中，各點(diǎn)的溫度和濃度處處均一D．完成同樣的生產(chǎn)任務(wù)，理想間歇反應(yīng)釜所需要的反應(yīng)體積總是小于全混流反應(yīng)釜所需要的反應(yīng)體積串聯(lián)反應(yīng)A→P（目標(biāo)產(chǎn)物（副產(chǎn)物S，反應(yīng)選擇= 。n n

n n

n n

n nP P0

P P0

P P0

P P0n nA0 A

nA0

n nS S0

n nR R0串聯(lián)反應(yīng)A→P（目標(biāo)+S，目標(biāo)產(chǎn)物P的收= 。n nn nP Pn nn

n nn P P0n

n nP P0n nA. A0

A B.

nP C. SA0

S0 D. R R0A在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行等溫二級(jí)反應(yīng) A→B，rAAC /l所需時(shí)間t= 秒。A

0.01C2mol/ls CA，當(dāng)A0A，當(dāng)

1mol/l時(shí)，求反應(yīng)至A.8500 B.8900 C.9000 D.9900A 在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行等溫一級(jí)反應(yīng) A→B，r mol/ls，當(dāng)C ol/A AC /l所需時(shí)間t= 秒。AA.400 B.460 C.500 D.560全混流釜式反應(yīng)器最多可能個(gè)定態(tài)操作點(diǎn)。A.1 B.2 C.3 D.4全混流反應(yīng)器中有最多可能個(gè)穩(wěn)定的定態(tài)操作點(diǎn)A.1 B.2 C.3 D.三.簡(jiǎn)答題簡(jiǎn)述三種理想反應(yīng)器的種類(lèi)和特征？簡(jiǎn)述等溫恒容平推流反應(yīng)器空時(shí)、反應(yīng)時(shí)間、停留時(shí)間三者關(guān)系？停留時(shí)間分布密度函數(shù)f（t）的含義？（停留時(shí)間分布函數(shù)F（t）的含義？）簡(jiǎn)述Langmuir7（5）步驟。.解釋努森擴(kuò)散和分子擴(kuò)散分別在何種情況下占優(yōu)勢(shì)？對(duì)氣固催化反應(yīng)本征動(dòng)力學(xué)推導(dǎo)，采用Langmuir-Hinshelwood模型，將會(huì)推導(dǎo)出雙曲函數(shù)型動(dòng)力學(xué)方程，該模型的基本假設(shè)或簡(jiǎn)化條件包括哪3簡(jiǎn)述固定床反應(yīng)器的優(yōu)、缺點(diǎn)簡(jiǎn)述均相反應(yīng)及其動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容？舉例說(shuō)明微觀(guān)流體和宏觀(guān)流體的區(qū)別？簡(jiǎn)述非理想流動(dòng)軸向擴(kuò)散模型的定義和特點(diǎn)？四.計(jì)算題以下四類(lèi)為基本計(jì)算題型，應(yīng)該熟練掌握：已知：反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程（反應(yīng)級(jí)數(shù)和活化能或反應(yīng)速率常數(shù)，在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，給定反應(yīng)物初始濃度（一級(jí)反應(yīng)可以不給出初始濃度，為什么？時(shí)給出輔助時(shí)間，給出反應(yīng)器的產(chǎn)能，能求反應(yīng)體積，若又給出裝填系數(shù)，能求反應(yīng)器的體積。求解間歇反應(yīng)器體積的思路為：根據(jù)物料衡算式與動(dòng)力學(xué)方程結(jié)合求反應(yīng)時(shí)間+輔助時(shí)間總時(shí)間×單位時(shí)間處理的物料體積=/裝填系數(shù)A0重點(diǎn)進(jìn)行復(fù)習(xí)的計(jì)算題：3-1，3-2，3-9為簡(jiǎn)單類(lèi)別，7-10的（1）為標(biāo)準(zhǔn)題型，總體難度不會(huì)超過(guò)3-4A0在理想間歇反應(yīng)釜中進(jìn)行一級(jí)不可逆液相反應(yīng)A

C 2.30kmol/m3k0.92h1，出口轉(zhuǎn)化xA0.70.7550000kgR/M0.8，請(qǐng)計(jì)算所需間歇反應(yīng)釜的體積。第二類(lèi)：已知反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程，給定物料的進(jìn)口摩爾流量，進(jìn)口濃度，求達(dá)到某一出口轉(zhuǎn)化率時(shí)，所需要的PFR或CSTR的反應(yīng)體積該類(lèi)題型為基本題型，均為動(dòng)力學(xué)方程與物料衡算