2023年化學(xué)反應(yīng)工程(第三版化學(xué)工業(yè)出版社)期末復(fù)習(xí)題

一．選擇題1．可逆放熱反響，在轉(zhuǎn)化率肯定時，反響速率隨溫度上升而( Ａ．降低 Ｂ.上升 Ｃ.A、B均可能 Ｄ.同可逆吸熱反響2．可逆吸熱反響，在轉(zhuǎn)化率肯定時，反響速率隨溫度上升而( Ａ．降低 Ｂ.上升 Ｃ.A、B均可能 Ｄ.同可逆吸熱反響3.不行逆反響，在轉(zhuǎn)化率肯定時，反響速率隨溫度上升而( Ａ．降低Ｂ.上升Ｃ.A、B均可能Ｄ.同可逆吸熱反響4．當(dāng)瞬時選擇性隨關(guān)鍵組分轉(zhuǎn)化率增大而單調(diào)增加時，收率挨次：A、間歇釜＜多個連續(xù)釜串聯(lián)＜單一連續(xù)釜B、多個連續(xù)釜串聯(lián)＞間歇釜＞單一連續(xù)釜C、間歇釜＞單一連續(xù)釜＞多個連續(xù)釜串聯(lián)D、間歇釜＞多個連續(xù)釜串聯(lián)＞單一連續(xù)釜5．當(dāng)瞬時選擇性隨關(guān)鍵組分轉(zhuǎn)化率增大而單調(diào)下降時，收率挨次：A、間歇釜＜多個連續(xù)釜串聯(lián)＜單一連續(xù)釜B、多個連續(xù)釜串聯(lián)＞間歇釜＞單一連續(xù)釜C、間歇釜＞單一連續(xù)釜＞多個連續(xù)釜串聯(lián)D、間歇釜＞多個連續(xù)釜串聯(lián)＞單一連續(xù)釜6、正常動力學(xué)，轉(zhuǎn)化速率-RAXA增加而降低。B、多釜串聯(lián)比單釜有利，總反響體積大于單釜體積。C、單釜比多釜串聯(lián)有利，單釜的反響體積小于串聯(lián)釜的總體積。7、反常動力學(xué)，轉(zhuǎn)化速率-RAXA增加而增加。B、多釜串聯(lián)比單釜有利，總反響體積大于單釜體積。C、單釜比多釜串聯(lián)有利，單釜的反響體積小于串聯(lián)釜的總體積。8、以下表達(dá)正確的選項是〔〕AXA的變化上升而上升B、對于可逆放熱反響，反響速率隨XA的變化上升而上升CTop9、以下表達(dá)正確的選項是〔 〕A、對于可逆吸熱反響(溫度肯定)XA的變化上升而降低B、對于可逆放熱反響(溫度肯定)XA的變化上升而上升CTopDTop“三傳一反”中的三傳是指傳質(zhì)一級連串反響，在平推流反響器中，為提高目的產(chǎn)物的收率，應(yīng) 〔增高或降低。停留時間分布的兩個函數(shù)間的關(guān)系是 停留時間在0～∞間的物料占總物料的分率應(yīng)為 。對于循環(huán)操作的平推流反響器，當(dāng)循環(huán)比0時為 而當(dāng)∞時則相當(dāng)于 反響器。rAkmol/〔m3·s〕為單位，濃度承受kmol/m3為單位，則k的單位為 速率以kmol/(kg·s)表示，則k的單位為假設(shè)將管式反響器出口的產(chǎn)物局部返回到入口處與原始物料混合，這類反響器為1的管式反響器。7.的管式反響器。7.為8.停留全混流反應(yīng)器穩(wěn)定;的定常態(tài)操作點的。判據(jù)。9.工業(yè)反應(yīng)器有三種操作方式，包括：，；。10.氣體在固體外表的吸附中物理吸附靠 ，而化學(xué)吸附是靠結(jié)合的.計算轉(zhuǎn)化率起始狀態(tài)的選擇，正確的選項是〔 )連續(xù)反響器，選擇反響器出口處原料的狀態(tài)連續(xù)反響器，選擇反響器進(jìn)口處原料的狀態(tài)間歇反響器，選擇反響完畢時的狀態(tài)數(shù)個反響器串聯(lián)，往往以進(jìn)入其次個反響器的原料組成為計算基準(zhǔn)全混流反響釜最多可以有〔 〕個定常操作點A.1 B.2 C.3 D.4對于反響速率隨轉(zhuǎn)化率變化存在一個極大值的化學(xué)反響，最適宜的反響器為A.管式反響器B.釜式反響C.循環(huán)操作的管式反響器D.釜式反響串聯(lián)管式反響器不是抱負(fù)吸附的根本假定的是〔 〕吸附位具有一樣的能量B.屬單層吸附C.D.屬多層吸附脈沖法測定停留時間分布對應(yīng)曲線為A.E(t)曲線 B.F(t)曲線 C.I(t)曲線 D.y(t)曲線E(t)曲線的方差=A.0 B.0~1 C.1 D.>115.一級連串反響在間歇式反響器中進(jìn)展，則目標(biāo)產(chǎn)物P存在最大濃度，其最大濃度時的反響時間應(yīng)當(dāng)為?二．爭論題1、一間歇釜式反響器中進(jìn)展一級不行逆反響，在一樣的操作時間下承受大釜比用小釜所到達(dá)的轉(zhuǎn)化率要高。這種說法是否正確？答：這種說法不正確。只與反響時間有關(guān)。2、平行反響分析：溫度和濃度對瞬時選擇性的影響濃度的影響與主、副反響級數(shù)有關(guān)α＝β ，與濃度無關(guān)α>β ，濃度增高，瞬時選擇性增加2α<β ，濃度增高，瞬時選擇性降低溫度的影響與主副反響活化能有關(guān)E主＝E副，與溫度無關(guān)E主>E副，溫度增高，瞬時選擇性增加E主E副，溫度增高，瞬時選擇性降低三．計算題1A→P853.45×10-2min-1的產(chǎn)品P,A和P的密度均為1.25Kg/l,0.5h,:t==86.8min=1.45h400[(24/〔t0+t〕]=400/[24/(0.5+1.45)]=32.5Kg每批物料的投放量：32.5/1.25/0.95=27.37L反響器的實際體積 Vr=27.37/0.75=36.49L1．在銀催化劑上進(jìn)展甲的醇反響：2CH3OH+O2→2HCHO+2H2O2CH3OH+3O2→2CO2+4H2O進(jìn)入反響器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸氣=2：4：1.3〔摩爾比，反響后甲醇的轉(zhuǎn)7269.2。試計算〔1〕〔2〕成?！?〕由1.7〕式得反響的選擇性為S=Y/X=0.692/0.720=0.9611=96.11%(2)進(jìn)入反響器的原料氣中，甲醇：空氣：水蒸氣=2：4：1.3〔摩爾比100mol時，則反響器的進(jìn)料組成為ni0〔mol〕CH3OH0.27427.4空氣0.547954.79〔O2：11.51，N：243.28〕0.178117.81總計1100，甲醇的收率為YP，依據(jù)和nA，np，nC，分別為nA=nA0(1－XA)=7.672molnp=nA0YP=18.96molnC=nA0(XA－YP)=0.7672mol〔nW〕,氧氣〔nO，和氮氣〔nN〕的摩爾數(shù)為nW=nW0+nP+2nC=38.30molnO=nO0－1/2np－3/2nC=0.8792molnN=nN0=43.28mol所以，反響器出口氣體組成為....B106為9.629×104J/mol，假設(shè)不考慮逆反響，在反響物料組成一樣的狀況下，試問反響溫度為550400℃時的反響速率大多少倍？3k上，故可用反響速率常數(shù)之比來描述反響速率之比。r550/r400=k550/k400=Aexp(－E/RT550)/Aexp(－E/RT400)=exp[E/R(1/T400－1/T550)]=23(倍)2.12 750℃等溫下的轉(zhuǎn)化反響為：原料氣中甲烷與水蒸氣的摩爾比為1:4，假設(shè)是這個反響對各反響物均為1 級。 。〔〕反響在恒容下進(jìn)展，系統(tǒng)的初始總壓為0.1013MPa，當(dāng)反響器出口的CH480％時，CO2,H2的生成速率是多少？〔〕反響在恒壓下進(jìn)展，其他條件如〔1〔1〕由題意可將反響速率表示為A+2B→C+4D rC=kCACB對于恒容過程，則有CA=CA0(1－XA)CB-=CB0－2CA0XACB0=4CA0=9.528×10-3mol/lXA=0.8時CA=CA0(1－XA)=4.764×10-4mol/lCB-=CB0－2CA0XA=5.717×10-3mol/lRC=rC=kCACB=5.447×10-6mol/〔l?S〕RD=4rC=2.179×10-5mol/〔l?S〕〔2〕對于恒壓過程，是個變?nèi)莘错戇^程，由〔2.49〕式可求出總摩爾的變化數(shù)δA=∑t/A=〔1+4－1－2〕/1=2yA0=1/(1+4)=0.280%時的濃度：CA=CA0(1－XA)/(1+δAyA0XA)=3.609×10-4mol/lCB-=〔CB0－2CA0XA〕/(1+δAyA0XA)=4.331×10-3mol/lrC=kCACB=3.126×10-6mol/(l.s)RC=rC=3.126×10-6mol/(l.s)擬在等溫間歇反響器中進(jìn)展氯乙醇的皂化反響：20kg/h15％〔質(zhì)量分率〕的NaHCO330％〔質(zhì)量分率〕的氯乙醇水溶液作原料，反響器裝料中氯乙醇與碳酸氫鈉的摩爾比為1:1，混合液的密度為1.02kg/L。該反響對氯乙醇和碳酸氫鈉均為1級，在反響溫度下反響速率常數(shù)等于95％。假設(shè)關(guān)心時間為0.5h，試計算反響器的有效體積；假設(shè)裝填系數(shù)取0.75，試計算反響器的實際體積?！?〕80.5，84，62每小時產(chǎn)乙二醇：20/62=0.3226kmol/h每小時需氯乙醇：0.3226×80.5/0.95×30%=91.11kg/h40.3226×84/0.95×15%=190.2kg/h原料體積流量：Q0=〔91.11+190.2〕/1.02=275.8l/hCA0=0.3226×1000/0.95×275.8=1.231mol/l反響時間：反響體積：

t=CA0 =2.968hVt=Q0〔t+t”〕=956.5L〔2〕反響器的實際體積：V=Vt/j=1275L3.14等溫下進(jìn)行1.5級液相不可逆反應(yīng)：A→B+C，反應(yīng)速率常數(shù)等于 進(jìn)入反響裝置的流量為1.5m3/h。試分別計算以下狀況下A的轉(zhuǎn)化率達(dá)95％時所需的反響體積：一個連續(xù)釜式反響器；1〕全混流反響器〔2〕兩個等體積全混反響器串聯(lián)由于Vr1=Vr2 所以由上二式得：代入上式，化簡后得到XA1= 0.8245 串聯(lián)系統(tǒng)總體積為Vr=2Vr1=4.758m3〔3〕此時的狀況同〔1Vr=18.02m3〔3〕保證總反響體積最小的前提下，兩個連續(xù)釜式反響器并聯(lián)。3.8300L的反響器中，863.2mol/L的過氧化氫異丙苯溶液10.08s-1，最終98.9％，假設(shè)這個反響器是間歇操作反響器，并設(shè)關(guān)心操作時間為15min，試計算苯酚的產(chǎn)量。解： (1)t=CA0=CA0=[Ln1/〔1－XA〕]/k=56.37s=0.94minVr=Q0(t+t0)=300LQ0=300/15.94=18.82L/minC苯酚=CA0XA=3.2×0.989=3.165mol/LQ0C苯酚=18.82×3.165=59.56mol/min=335.9kg/h3.在一活塞流反響器中進(jìn)展以下反響：兩反響均為一級，反響溫度下，k1=0.30min-1，k2=0.10min-1。A3m3/h,其中PQP的最高收率和總選擇性及到達(dá)最大收率時所需的反響體積。四．推導(dǎo)題5試導(dǎo)出其速率方程表達(dá)式。則1，2，4步到達(dá)平衡，所以有又其中：Pt催化劑上進(jìn)展異丙苯分解反響：A、BR分別代表異丙苯，苯及丙烯，反響步驟如下：假設(shè)外表反響為速率掌握步驟，試推導(dǎo)異丙苯分解的速率方程。解：依據(jù)速率掌握步驟及定態(tài)近似原理，除外表反響外，其他兩步過到平衡，描述如下：A+σ Aσ KA=θA /PAθν θA=KAPAθνAσBσ+RrA=K1θA－K2PRθBBσB+σKB=θB /PBθνθB=KBPBθν以外表反響速率方程來表示整個反響的速率方程：rA=K1θA－K2PRθB由于θA+θB+θν=1代人上式得KAPAθν+KBPBθν+θν=1整理得：θν=1/〔1+KAPA+KBPB〕代人速率方程中〔1+KAPA+KBPB〕KA，KP=K1KA/K2KB化作其反響步驟可表示如下：假設(shè)是第三步是速率掌握步驟，試推導(dǎo)其動力學(xué)方程。6試推導(dǎo)說明可逆吸熱反響的速率總是隨著溫度的上升而增加填空題1、化學(xué)反響器的操作方式有間歇操作 連續(xù)操作 半連續(xù)操作2、反響器設(shè)計的根本方程有(連續(xù)方程)、能量衡算式(能量方程)、動量衡算式主催化劑、副催化劑、載體空速越大，反響器的原料處理力量越大。5、正常動力學(xué)，轉(zhuǎn)化速率 多釜串聯(lián)比單釜有利，總反響體積小于單釜體積。7反常動力學(xué)，轉(zhuǎn)化速率 單釜的反響體積小于串聯(lián)釜的總體積。7、串聯(lián)釜式反響器進(jìn)展 級反響：8、反響器設(shè)計的根本方程：輸入=輸出+消耗+累積比外表積是單位質(zhì)量催化劑顆粒所具有的外表積?？兹菔菃挝毁|(zhì)量催化劑顆粒所具有的孔體積。cAG、cAS、cAG>cAS>cAC。流體的力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。1-2倍顆粒直徑處，空隙率最大，而床層中心較小。器壁的這種影響，叫做壁效應(yīng)。13、固定床絕熱反響器有單段與多段之分。4.8 39.77?，F(xiàn)擬在反響器大小，原料組成和出口轉(zhuǎn)化率均保持不變的前提下〔承受等溫操作35％，請你擬定一具體措施〔定量說明。設(shè)氣體在反響器內(nèi)呈活塞流。解：題意要求在反響器大小，原料組成和出口轉(zhuǎn)化率均保持不變，由下式：k有關(guān)，所以，提高反響溫度可使其增產(chǎn)，具體值為：T2=702.7K702.7K35%推斷題間歇反響器的特征是反響器內(nèi)物系的組成不隨時間而變〔 〕連續(xù)操作的特征是連續(xù)地將原料輸入反響器，反響產(chǎn)物也連續(xù)的從反響器流出。〔 〕速率方程與由質(zhì)量作用定律得到的形式一樣，說明反響肯定是基元反響〔 〕固定床反響器的床層直徑與顆粒直徑之比越大，床層空隙率的分布越不均勻?！?〕多相系統(tǒng)6．間歇反響器的特征是反響器內(nèi)物系的組成隨時間而變〔 〕連續(xù)操作的特征是連續(xù)地將原料輸入反響器，反響產(chǎn)物不用連續(xù)的從反響器流出?！?〕反響是基元反響，速率方程與由質(zhì)量作用定律得到的形式肯定一樣〔 〕8固定床反響器的床層直徑與顆粒直徑之比越大床層空隙率的分布越均勻〔 〕多項系統(tǒng)的特征是系統(tǒng)中同時存在兩個或兩個以上的相態(tài)〔 〕物理吸附的引力是分子引力〔 〕化學(xué)吸附是固體外表與吸附分子間的化學(xué)鍵力所造成〔 〕試驗室催化反響器的類型主要有 ； ； ；內(nèi)循環(huán)反響器。單一反響只要反響級數(shù)