反應(yīng)工程習(xí)題

習(xí)題課:1、某化學(xué)反應(yīng)，某反應(yīng)物反應(yīng)掉7/8所需的時(shí)間是它反應(yīng)掉3/4所需的時(shí)間的1.5倍，則該反應(yīng)為

反應(yīng)。A、0級(jí)B、一級(jí)C、二級(jí)D、1.5級(jí)

2、某化學(xué)反應(yīng)：（1）當(dāng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得某反應(yīng)物A的濃度CA與時(shí)間τ成線性關(guān)系，則該反應(yīng)為

反應(yīng)。（2）當(dāng)測(cè)量反應(yīng)時(shí)間與反應(yīng)物初始濃度無(wú)關(guān)，則該反應(yīng)為

反應(yīng)。A、0級(jí)B、一級(jí)C、二級(jí)D、不能確定

6、間歇釜式反應(yīng)器中的反應(yīng)過(guò)程，是一個(gè)反應(yīng)均勻的間歇不穩(wěn)定過(guò)程，因此在該反應(yīng)器中各處的溫度toC、濃度CA、轉(zhuǎn)化率xA、反應(yīng)速率rA是（

）。但隨反應(yīng)時(shí)間τ的增加，濃度CA是(

)，轉(zhuǎn)化率xA（），反應(yīng)速率rA是（）。ACBC

A、變化不定的B、增加的C、降低的D、不變的

7、在間歇釜式反應(yīng)器中，進(jìn)行某一均相等溫液相聚合反應(yīng)。測(cè)得單體的初始濃度分別為0.04、0.8mol/L時(shí)，在34分鐘內(nèi)單體均消失20%。測(cè)該聚合反應(yīng)（

）反應(yīng)。

A、0級(jí)B、一級(jí)C、二級(jí)D、0.5級(jí)8、在間歇釜式反應(yīng)器中，等溫恒容條件下進(jìn)行反應(yīng)，物料的初始濃度CA0相同，則每批反應(yīng)物料達(dá)到一定轉(zhuǎn)化率所需的反應(yīng)時(shí)間，只取決于（

）而與（

）無(wú)關(guān)，反應(yīng)器的大小只取決于反應(yīng)物料的（）。BAEA、反應(yīng)器的大小B、反應(yīng)速率C、反應(yīng)物料的濃度D、反應(yīng)物料的流速E、反應(yīng)物料的流量9、在間歇釜式反應(yīng)器或理想排擠反應(yīng)器中，等溫定容條件下進(jìn)行不可逆一級(jí)反應(yīng)，達(dá)到一定轉(zhuǎn)化率，所需的反應(yīng)時(shí)間，只是（

）的函數(shù)。而與反應(yīng)物料的（

）無(wú)關(guān)。A、反應(yīng)速度B、初始濃度C、轉(zhuǎn)化率D、反應(yīng)器的體積10、相同的反應(yīng)物料，在等溫定容條件下，分別在間歇釜式反應(yīng)器與理想排擠反應(yīng)器中，進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到相等的轉(zhuǎn)化率時(shí)，其所需的反應(yīng)時(shí)間τ（

）而間歇釜式反應(yīng)器所需的體積V1卻要（

）理想排擠反應(yīng)器所需的體積V2。A、不等的B、相等的C、大于D、小于11、間歇釜式反應(yīng)器與理想排擠反應(yīng)器之間，對(duì)應(yīng)的xA、CA、-rA的變化情況相同，對(duì)應(yīng)的方程式也相同（即τ—x關(guān)系是一致的）因此完全可以說(shuō)這兩種反應(yīng)器物料衡算方程式是一樣的，本質(zhì)是相同的?！?2、間歇釜式反應(yīng)器與理想排擠反應(yīng)器有效容積時(shí)，均可直接用微觀動(dòng)力學(xué)方程式來(lái)計(jì)評(píng)，因此間歇過(guò)程的τ—x數(shù)據(jù)可以直接用于自身與理想排擠反應(yīng)器的放大設(shè)計(jì)?！?3、若物料處理量，初始濃度，溫度以及最終轉(zhuǎn)化率都相同時(shí)，多級(jí)串聯(lián)理想排擠反應(yīng)器的總反應(yīng)體積或多級(jí)并聯(lián)理想排擠反應(yīng)器的總反應(yīng)體積，均和單級(jí)理想排擠反應(yīng)器的反應(yīng)體積一樣。√14、在等溫理想混合反應(yīng)器中，進(jìn)行一級(jí)反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)體積，流量等條件不變時(shí)，僅僅使進(jìn)口濃度增加一倍，則出口轉(zhuǎn)化率將（）A、增大一倍B、增大二倍C、增大0.5倍D、不變15、在下列各基本反應(yīng)器中，進(jìn)行同一簡(jiǎn)單反應(yīng)，反應(yīng)條件均相同，出口最終轉(zhuǎn)化率x也相同。若所需間歇釜式反應(yīng)器的有效體積為V1，所需理想排擠反應(yīng)器的有效容積為V2，所需理想混合反應(yīng)器的有效體積為V3，所需多級(jí)理想混合反應(yīng)器的有效反應(yīng)體積為V4，則它們的體積的相對(duì)大小關(guān)系是（）。A、V1=V2<V4<V3B、V4<V2<V1<V3C、V2<V1<V4<V3D、V1<V2<V3<V416、在下列各反應(yīng)器中，進(jìn)行同一簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)條件相同，物料在反應(yīng)器中平均停留時(shí)間相同，若在間歇釜式反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率x1，在理想排擠反應(yīng)器的出口轉(zhuǎn)化率為x2，在理想混合反應(yīng)器出口轉(zhuǎn)化率為x3，在多級(jí)串聯(lián)理想混合反應(yīng)器最終出口轉(zhuǎn)化率x4，則它們轉(zhuǎn)化率的相對(duì)大小關(guān)系是（）。A、x1=x2>x3>x4B、x4>x2>x1>x3

C、x2=x1>x4>x3D、、x1>x2>x3>x417、一個(gè)有效容積為1m3的理想混合反應(yīng)器和一個(gè)容積為0.5m3的理想排擠反應(yīng)器，串聯(lián)在一起，如圖2所示，組成成套設(shè)備。現(xiàn)將某物料通入整套設(shè)備中，此物料的體積流量為V0=1m3/h，則此物料在理想混合反應(yīng)器中的平均停留時(shí)間是（）小時(shí)，在理想排擠反應(yīng)器中的平均停留時(shí)間是（）小時(shí)，在整套設(shè)備中的平均停留時(shí)間（）小時(shí)。BCAA、1.5B、1C、0.5D、0E、15F、3G、不能確定物料在這套設(shè)備中的停留時(shí)間至少需多少小時(shí)？1m30.5m3τ=VR/v0=1.5/1=1.5h;τ=VR/v0=0.5/1=0.5h例題：順丁烯二酸酐的稀水溶液，在298K下進(jìn)行連續(xù)水解，由于酸酐濃度僅為0.15kmol/m3,可作一級(jí)反應(yīng)處理，k=0.0024S-1，物料初始體積流量為1×10-5m3/S,現(xiàn)有兩個(gè)3×10-3m3，一個(gè)6×10-3m3的全混流反應(yīng)器和兩個(gè)3×10-3m3和一個(gè)6×10-3m3的活塞流反應(yīng)器可供采用，試求：（1）若用一個(gè)6×10-3m3的CSTR或兩個(gè)3×10-3m3的CSTR串聯(lián)操作，哪一個(gè)轉(zhuǎn)化率較大？（2）若用一個(gè)6×10-3m3的PFR操作，轉(zhuǎn)化率為多少？（3）若用兩個(gè)3×10-3m3的CSTR并聯(lián)操作，每一個(gè)反應(yīng)器取1/2的流量，轉(zhuǎn)化率為多少？（4）若將一個(gè)3×10-3m3的PFR放在一個(gè)3×10-3m3的CSTR之前或之后，哪一個(gè)轉(zhuǎn)化率較高？（5）若用兩個(gè)3×10-3m3的PFR串聯(lián)或并聯(lián)操作，哪一個(gè)轉(zhuǎn)化率較高？ν0CA0νfCAf等溫、恒容的反應(yīng)條件：xA1xA2xA1FA0FA1CA1v1CA0v1FA1CA1v1FA2VR1VR2xA1xA2FA0CA0v1FA1CA1v1FA2VR1VR2對(duì)于一級(jí)反應(yīng)，由于其轉(zhuǎn)化率與起始濃度無(wú)關(guān)，只要反應(yīng)時(shí)間相同，k相同，達(dá)到的轉(zhuǎn)化率也相同。xA1FA0CA0v1FA1CA1v1VR1VR2FA2CA2xA2v1PFR例題：環(huán)氧乙烷和水催化生成乙二醇，其反應(yīng)如下：

該反應(yīng)以硫酸作催化劑，其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程為（-rA）=kCA(A為關(guān)鍵組分環(huán)氧乙烷)，k=0.311min-1,環(huán)氧乙烷和硫酸分別以0.04kmol/L和0.90%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的水溶液等體積加入全混流反應(yīng)器中。若轉(zhuǎn)化率達(dá)80%，每天生產(chǎn)乙二醇8500kg，試計(jì)算：（1）全混流反應(yīng)器有效體積；（2）若用二個(gè)有效容積均為40L的全混反應(yīng)器串聯(lián)，其最終轉(zhuǎn)化率為多少？（3）若用二個(gè)有效容積均為40L的全混反應(yīng)器并聯(lián)，其最終轉(zhuǎn)化率為多少？（4）若將反應(yīng)改在活塞流反應(yīng)器中進(jìn)行，其余條件不變，則反應(yīng)器的有效容積為多少？例題：有如下復(fù)雜反應(yīng)，在等溫條件下，如何控制反應(yīng)物濃度，才能使目的產(chǎn)物收率最大，應(yīng)選擇什么類型反應(yīng)器？采用什么操作方式？(1)A+B→R(目的)rR=k1CACBA→SrS=K2CA(2)A+B→R(目的)rR=k1CACB2A→SrS=K2C2A(3)A+B→R(目的)rR=k1CACBA→UrU=K2CAB→VrV=K3CBABPFRABPFR能否用CSTR?ABPFR例題：合成聚乙烯所用的單體氯乙烯，多是由乙炔和氯化氫以氯化汞為催化劑合成得到，反應(yīng)式為：

C2H2+HCl→CH2=CHCl

由于乙炔價(jià)格高于氯化氫，通常使用的原料混合氣中氯化氫是過(guò)量的，設(shè)其過(guò)量10%，若反應(yīng)器出口氣體中氯乙烯含量為90%（摩爾分?jǐn)?shù)），試分別計(jì)算乙炔的轉(zhuǎn)化率和氯化氫的轉(zhuǎn)化率。例題：在銀催化劑上進(jìn)行乙烯氧化反應(yīng)以生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，進(jìn)入催化反應(yīng)器的氣體組成（摩爾分?jǐn)?shù)，下同）為C2H415%,O27%,CO210%,Ar12%其余為N2。反應(yīng)器出口氣體中含C2H413.1%,O24.8%。試計(jì)算乙烯的轉(zhuǎn)化率，環(huán)氧乙烷的收率和反應(yīng)的選擇性。C2H4O2CO2+2H2O+1/2O2+3O2目的產(chǎn)物x10+y15-x-1/2yy組成反應(yīng)器進(jìn)口/%反應(yīng)器出口/%C2H4O2C2H4OCO2H2OArN2

1515-x-1/2y

77-1/2x-3/2y

0x

1010+y

0y

1212

5656總計(jì)100100-1/2x例題：進(jìn)入SO2氧化器的氣體組成（摩爾分?jǐn)?shù)）為SO23.07%,SO34.8%,O28.44%,N283.89%,離開(kāi)反應(yīng)器的氣體中SO21.50%（摩爾分?jǐn)?shù)）,試計(jì)算SO2的轉(zhuǎn)化率。組分進(jìn)口/%出口/%SO2SO3O2N2合計(jì)

3.073.07-R4.604.60+R

8.448.44-R/2

83.8983.89100.0100-R/2一、填空題1、化學(xué)反應(yīng)工程學(xué)的主要任務(wù)是研究解決工業(yè)反應(yīng)器的（正確選型）、（合理設(shè)計(jì)）、（有效放大）和（最佳化控制）等化工生產(chǎn)問(wèn)題。2、工業(yè)反應(yīng)器中，物料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，往往同時(shí)伴隨著（熱量）、（質(zhì)量）和（動(dòng)量）傳遞過(guò)程，它們互相聯(lián)系，又互相影響。綜合研究化學(xué)反應(yīng)過(guò)程與物理過(guò)程，就形成了（化學(xué)反應(yīng)工程）。

3、將反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和操作結(jié)合起來(lái)考慮，把（1）帶強(qiáng)烈攪拌（間歇釜式）反應(yīng)器、（2）穩(wěn)定（的連續(xù)流動(dòng)理想管式）反應(yīng)器、（3）穩(wěn)定（的連續(xù)流動(dòng)的釜式）反應(yīng)器、（4）穩(wěn)定（的連續(xù)流動(dòng)的多釜串聯(lián)）反應(yīng)器，稱為基本反應(yīng)器。4、在連續(xù)操作的流動(dòng)體系中，流體在反應(yīng)器中的流動(dòng)，可以理想化為兩種流動(dòng)狀態(tài)，即理想（完全混合式）和理想（完全不混合式）。帶強(qiáng)烈攪拌的連續(xù)操作的釜式反應(yīng)器可認(rèn)為是理想的（完全混合式）反應(yīng)器，長(zhǎng)徑比很大的連續(xù)操作的管式反應(yīng)器可認(rèn)為是理想的（完全不混合式）反應(yīng)器，介于兩種理想反應(yīng)器之間的反應(yīng)器，則均稱為中間型反應(yīng)器，它們存在不同程度的（返混）現(xiàn)象。5、在間歇釜式反應(yīng)器中進(jìn)行均相反應(yīng)。CH3COOH+C4H9OH→CH3COOC4H9+H2O，若反應(yīng)物ACH3COOH的轉(zhuǎn)化率的變化來(lái)表示反應(yīng)速率（rA=nA0/V?dxA/dt）。2、帶強(qiáng)烈攪拌的間歇操作的釜式反應(yīng)器，液體返混量為（C

）；帶強(qiáng)烈攪拌的連續(xù)操作的釜式反應(yīng)器，液體返混量為（A

）；長(zhǎng)徑比很大的連續(xù)操作的管式反應(yīng)器，液體返混量為（

C

）。A、

B、

0C、0D、

03、帶強(qiáng)烈攪拌的連續(xù)操作的釜式反應(yīng)器A+B→R的反應(yīng)，反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)，反應(yīng)速率方程為rA=KCA2

，k=1（升/摩爾·分），C0=1mol/L，T0=100oC。反應(yīng)釜出口處濃度為0.2（mol/L）,溫度為80oC。反應(yīng)器內(nèi)A處的濃度為（D

）mol/L。A、不能確定B、1；C、0.6；D、0.24、某化學(xué)反應(yīng)，某反應(yīng)物反應(yīng)掉7/8所需的時(shí)間是它反應(yīng)掉3/4所需的時(shí)間的1.5倍，則該反應(yīng)為（B

）反應(yīng)。A、0級(jí)B、一級(jí)C、二級(jí)D、1.5級(jí)5、某化學(xué)反應(yīng)：（1）當(dāng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得某反應(yīng)物A的濃度CA與時(shí)間τ成線性關(guān)系，則該反應(yīng)為（A

）反應(yīng)。（2）當(dāng)測(cè)量反應(yīng)時(shí)間與反應(yīng)物初始濃度無(wú)關(guān)，則該反應(yīng)為（B

）反應(yīng)。A、0級(jí)B、一級(jí)C、二級(jí)D、不能確定6、某均相反應(yīng)aA+bB→sS+rR為基元反應(yīng)，一般情況下，其反應(yīng)級(jí)數(shù)等于（B

）。當(dāng)反應(yīng)物A大大過(guò)量時(shí)，則反應(yīng)級(jí)數(shù)就（A

）。A、bB、a+bC、（a+b）—（s+r）

D、不能確定7、某化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量方式為1/2A+B→1/2S+R，其反應(yīng)速率式為rA=2CA0.5·CB。假如化學(xué)計(jì)量方程式寫(xiě)成A+2B→S+2R，則其反應(yīng)速率式為（D

）。A、rA=4CACB2B、rA=2CACB2C、rA=4CA0.5·CB

D、rA=2CA0.5·CB8、有三個(gè)簡(jiǎn)單反應(yīng)，a反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)的單位是（Kmol·N-1·m-1·S-1

），則該反應(yīng)為（B

）反應(yīng)；b反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)的單位是（Kmol·m