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反应工程题库

绪论．

）的科学。

（化学反应的工程问

1、化学反应工程是一门研究（

题）

2.（）和（）一起，构成了化学反应工程的核心。

〔三传；反应动力学〕

3.不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称（）。

（数学模型）

4.化学反应和反应器的分类方法很多，按反应系统涉及的相态分类，分为：

（）和（）。

5.化学反应和反应器的分类方法很多，按操作方法分为（）操作、（）操

作和（）操作。

6.化学反应和反应器的分类方法很多，按传热条件分为（）、（）和（）。

选择1.（）“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指。

A化学反应B反应工程C反应热力学D反应动力学,

2.（）“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是。

A

能量传递B质量传连C热量传递D动量传递

3.（）按反应器的型式来分类，高径比大于30的为

A.管式反应器B槽式反应器C塔式反应器D釜式反应器

三、判断

1.物理过程不会改变化学反应过程的动力学规律，即化学反应速率与温度浓度之间

的关系并不因为物理过程的存在而发生变化。

（）

2.流体流动、传质、传热过程不会影响实际反应的温度和参与反应的各组分浓度在

时间、空间上的分布，最终影响反应结果。

（）

四、简答

1.利用数学模型解决化学反应工程问题的步骤？

第一章均相单一反应动力学和理想反应器

1.均相反应是指（）。

2.

A的选取原则是

），否则称

KC，用压力表示

如果反应体系中多于一个反应物，在定义转化率时，关键组分（）。

3.当计量方程中计算系数的代数和等于零时，这种反应称为（为（）.

4.化学反应速率式为rAKCCACB，如用浓度表示的速率常数为

的速率常数心则K—（）Kp.

5.活化能的大小直接反映了（）对温度的敏感程度.

6.化学反应动力学方程有多种形式。

对于均相反应，方程多数可以写成（）

或（）。

7.对于反应器的开发根据（）来选择合适的反应器，结合

（）和（）两方面特性来确定操作方式和优化操作条件。

8.物料在反应器的混合，依据停留时间分为（）（）。

9.按返混情况的不同，理想流动反应器可分为（）、（）、

（）°

10.在设计和分析反应器时，经常涉及（）、（）、（）、

）四个量。

其中定义为反应器有效容积VR与流体特征体积流率Vo之比值为

°

二、选择

1.其定义为反应器有效容积Vr与流体特征体积流率V0之比值的量为（）

A反应时间trB停留时间tC空间时间TD空间速度S

2.下列那一项不属于间歇反应器中的非反应时间（）

A投料时间B放料时间C清洗时间D搅拌时间

3.化学反应2NO2H2N22出0，其中化学反应计量系数为+2的是哪种物质（）

4.

A.NOB.H2C.N2D.H2O

8.恒温恒压下乙炔气相加氢反应式为：

GH+HGH°反应开始时初始混合物组成：

H为3mol,C2H2为1mol,CH4为1mol。

则膨胀因子C2H,膨胀率G"分别为（）

A1，-B-1，

5

9.反应C4H10

1

2CH4H2，k2.0S，则反应级数n=（）

A.0

B.1

C.2

D.3

A.0

C.2

9.反应ABC，已只K=0.45（mol/L）-1.S-,则反应级数n=（）。

B.1

10.对于反应:

A2B

D.3

1

1

1

A

「A

「B

—

rc

「DB

「A2「B

3「c

4「D

2

3

4

1

1

1

1

1

1

C広

「B

—

rc

—

「DD「A

「B

「c

「D

2

3

4

2

3

4

3C4D则反应物的消耗速率与产物的生成速率之间的关系为

（）

11.若将反应速率写成広^CA的条件是（）

dt

A恒温B恒压C恒容D绝热

12.某二级液相不可逆反应在初始浓度为5kmol-m3时，反应到某一浓度需要285s,

初始浓度为1kmol・m3时，反应到同一浓度需要283s,那么，从初始浓度为5kmol-m\反应到1kmol-m3需要多长时间（）

A2B4S“C6S^D8S“

三、判断

1.化学反应计量式中的计量系数与化学反应式中的计量系数相等（）（）

2.化学反应计量式只表示参与化学反应的各组分之间的计量关系，与反应历程及反

应可以进行的程度无关。

（）

3.反应器内的物料组成将受到返混的影响（）（）

4.由于存在充分搅拌，所以间歇反应器和全混流反应器一样，都存在返混，只是返

混程度不一样。

（）（）

5.任何实际的流动都存在返混，管内流体的流动返混较小，容器内流体的流动返混较大

（）o（）

6.在定常态操作下，连续流动的理想反应器物料衡算中，积累量一项为零（V）

7.（）间歇反应器的缺点是存在非反应时间，产物损失大，操作费用高，通常用于产值低、批量大的的产物。

（）

8.由于存在辅助工作时间，在相同条件下，间歇反应器所需要的反应体积比平推流

和全混流反应器所需体积小得多（）

9.实际生产中对于流动处于湍流条件下的管式反应器，列管固定床反应器等，常可

按平推流反应器处理（）

10.平推流反应器与间歇反应器的共同之处是他们都不存在返混（）

11.一个化学反应只有一个反应速率，就是以反应程度表示的反应速率（）

12.对于式Aa+Bb—cC+Dd,a,b,c,d分别是组分A.B.C.D的化学计量系

数，其中a<0,b<0,c>0,d>0（）

13.反应程度E描述了某反应进行的程度，它是一个时间的函数.当组分为反应物时E>0;而当组分I为产物时,E<0（）

14.对于任一反应，其反应级数就是其对应在反应式中的计量系数（）

15.反映级数的大小反映了该组分浓度对反映速率影响的敏感度。

因此,增大该组分的浓度必将是化学反应速率增大（）

16.活化能的大小反映了温度对反映速率影响的敏感度。

（）

四、简答

1化学反应式与化学计量方程有何异同？

化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系？

2何谓基元反应？

基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么？

何

谓非基元反应？

非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么？

3为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器？

五、计算

1.气相基元反应A+2A2P在30C和常压下的反应速率常数kc=2.65x104mikmol-2s-1。

现以气相分压来表示速率方程，即（-rA）=kppApB2，求kp=?

（假定气体为理想气体）解

2.反应A（g）+B（I）-C（l）气相反应物A被B的水溶液吸收，吸收后A与B生成C。

反应动力学方程为：

-rA=kCACB。

由于反应物B在水中的浓度远大于A,在反应过程中可视为不变，而反应物A溶解于水的速率极快，以至于A在水中的浓度恒为其饱

33-1-1

和溶解度。

试求此反应器中液相体积为5m时C的生成量。

已知k=1mkmolhr,

CB0=3kmoI•m3,Ca饱和=0.02kmol•m3，水溶液流量为10nihr-1。

5.丁烷在700E，总压为0.3MPa的条件下热分解反应：

GHo—2C2H+H

（A）（R）（S）

起始时丁烷为116kg，当转化率为50%时dpA0.24MPas1，求此时dt

dpRdnsdyA

dt'dt'dt

6.在间歇搅拌槽式反应器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为：

CH3COOHC4H9OHH2SO4ch3cooc4h9h2o

ABRS

反应物配比为：

A（mol）:

B（mol）=1:

4.97，反应在100°C下进行。

A转化率达50%

需要时间为24.6min，辅助生产时间为30min,每天生产2400kg醋酸丁酯（忽略分离损失），计算反应器体积。

混合物密度为750kg•m3，反应器装填系数为0.75。

7.反应（CH3CO）2O+H2O2CH3COO在间歇反应器中15C下进行。

已知一次加入反应物料50kg，其中（CH3CO）2O勺浓度为216mol•m-3，物料密度为1050kg•m-3。

反应为拟一级反应，速率常数为k=5.708x107exp（—E/RT）min-1，E=49.82kJ•mol-1。

求xA=0.8时，在等温操作下的反应时间。

8.反应A+B—R+S,已知V=0.001m｛，物料进料速率V0=0.5x10-3mimin-1，CA0=CB0=5mol-m,动力学方程式为一j=kcACB,其中k=100nnkmol-1min-1。

求：

（1）反应在平推流反应器中进行时出口转化率为多少？

（2）欲用全混流反应器得到相同的

出口转化率，反应器体积应多大?

（3）若全混流反应器体积V=0.001m3，可达到的转

化率为多少？

9.有如下化学反应

CH+GH+H=C2H+CH

（I）（A）（B）（P）（I）

在反应前各组分的摩尔数分别为nio=1mol;nAo=2mol;nB°=3mol;npo=O,求化学膨胀率（用两种方法）。

10•在555K及0.3MPa下，在平推流管式反应器中进行气相反应A-P,已知进料中含A30%（摩尔分数），其余为惰性物料，加料流量为6.3mol•s-1，动力学方程式为—rA=0.27CAmol•m3s-1为了达到95%转化率，试求：

（1）所需空速为多少？

（2）反应器容积大小？

11.某厂生产醇酸树脂是使己二酸与己二醇以等摩尔比在70C用间歇釜并以

H2SO作催化剂进行缩聚反应而生产的，实验测得反应动力学方程为：

2-3-1

-rA=1.9710-3cakmolmmin

其中，Ca0=4kmolm3。

若每天处理2400kg己二酸，每批操作辅助生产时间为1h，

反应器装填系数为0.75，求：

（1）转化率分别为Xa=0.5，0.6，0.8，0.9时，所需反应时间为多少？

（2）求转化率为0.8，0.9时，所需反应器体积为多少？

12.某厂生产醇酸树脂是使己二酸与己二醇以等摩尔比在70C用平推流反应器并以违SQ作催化剂进行缩聚反应而生产的，实验测得反应动力学方程为：

231

-ra=1.9710-3Cakmolmmin

其中，Ca0=4kmolm-3。

若每天处理2400kg己二酸，计算转化率分别为80%

和90%时所需反应器体积各为多少？

13均相气相反应A—3R，其动力学方程为-s=kcA,该过程185C,400kPa下在一平推流反应器中进行，其中k=10-2s-1，进料量FA0=30kmol/h，原料含50%惰性气，为使反应器出口转化率达80%，该反应器体积应为多大？

第二章复合反应与反应器选型

一、填空

1.反应系统中同时发生两个或两个以上化学反应时，称该反应系统为（）.

2.复合反应基础类别为（）、（）、（）和

（）。

3.化学反应工程学重视（）的概念，强调在反应器中不同（）、

不同（）上的局部浓度可能不相同。

这就造成了同一反应发生在不同反应器中会有不同的结果。

4.工业上常常采用（）的操作方法来控制反应物的合适浓度，

以便于控制温度、转化率和收率，或为提高原料的利用率。

5在一定转化率下，可逆吸热反应的速率总是随着温度的（）而增加

6.甲苯硝化生成邻位、对位、间位硝基苯的反应是（）

7.平行反应AtP（目的产物），AtS（副产物）均为一级不可逆反应，若E主E副

（）有利于提高选择性Sp

二、选择

1一般情况下，对于反应级数比较大的反应过程，若要求的转化率比较高，就应当选取（）（）

A全混流反应器B平推流反应器D间歇反应器C全混流与间歇反应器组合

2.平推流反应器并联各支路的最终转化率最高或者达到一定转化率所需反应器体积最小的条件是（）（）

A.空间时间!

0.52B.空间时间132C.空间时间12D.空间时间

3.对于只能采用釜式反应器（CSTR的情况，则应采用多釜串联操作方式（近PFR

方式操作），工业上比较经济的串联釜数为（）（）

A2-3个B3-4个C4-5个D5-6个

4.对于图1所描述的反应速率与反应物浓度的关系，宜采用（）反应器

（C）

图1

5.对于图2所描述的反应速率与反应物浓度的关系，宜采用（）反应器（）

0g

圏2

6•图3为某种反应器中浓度（C）、转化率（X）、反应速率（-r»的变化图，则该图描绘的是那种反应器（）

-ra

—>

VR

图3为某种反应器中浓度（CA）、转化率（XA）、反应速率（-rA）的变化图〒

图4为单管循环反应器的示意图，以下那一项不是对该循环反应器的基本假设（）

A反应器内为为理想活塞流流动B管线内不发生化学反应

C整个体系处于定常态D定义循环比为B,循环比B>25

8.

新鲜ro进料菽

出料

―

总Ki

循环料

国4单管循环

当循环比大于多少的时候，即可认为该循环反应器为是等浓度操作（）

A10B25C40D55

k1

9.

）假设反应1.2都为基元反应,起始浓度为

自催化反应一尸一（k2

AP2PP

CAo,Go,则最大反应速率对应的反应物浓度为（）

10对于自催化反应，仅从反应器体积最小考虑，最优组合为（）

A：

CSTR+PFRBPFR分离装置C:

CSTR分离装置D:

BR+PFR

11.温度对可逆放热反应的影响要复杂的多，工业上通常选择（），使每一反

应器中物料的浓度与温度都落在最佳温度曲线上。

ACSTR串联BPFR串联CCSTR+PFRDCSTR+分离装置

12.对于平行反应，全混流反应器的平均选择性Sp与瞬时选择性Sp的关系为

（）

A：

Sp>SpBSp

551.9151.910.5

22

11.911.51.9110.51.50.5

10.5m3

岭k2

13.对于平行反应a1Ab1BpP（目的产物）；a2Ab2BsS（副产物），在温度不

变时，若a1>a2,b1>b2时，若要维持较咼的CA、CB，则应优先选用（）

A间歇反应器B平推流反应器C单个全混釜反应器D平推流+全混釜串联三、判断

1.流体的流动、传质、传热过程会影响实际场所的温度和浓度在时间、空间上的分

布，从而影响反应的结果（）

2.反应体积相同时，平推流反应器可以得到更高的转化率，但是在出口转化率相同的条件下，全混流反应器的体积小于平推流（）

3.在相同进口条件和反应时间下，间歇反应器与平推流反应器中可以得到相同的反应结果。

（）

4.转化率是确定反应器型式的唯一条件（）

5.多釜串联的反应器，由于釜间无返混，所以总空间时间小于单个全混釜达到相同转化率XAN

操作时的空间时间（）

6.对于可逆反应，提高温度总是对反应有利的（）

k1k2

7.对于平行反应a,Ab,BpP（目的产物）；a2Ab2BsS（副产物），在温度不变时，若ai>a2,bi>b2,升高浓度，使选择性降低（）

四、简答

1.动力学方程的实验测定时，有采用循环反应器的，为什么？

为什么可逆吸热反应宜选平推流反应器且在高温下操作，而可逆放热反应却

五、计算

1.有一分解反应

AP目的产物rpk,cA

AS付产物rSk2cA

其中ki=lh-1，k2=l.5m3kmol-1h-1，Cao=5kmol•m3，Cpo=Cso=O,体积流速为5nn•h-1，求转化率为90%时：

（1）全混流反应器出口目的产物P的浓度及所需全混流反应器的体积。

（2）若采用平推流反应器，其出口Cp为多少？

所需反应器体积为多少？

（3）若采用两釜串联，最佳出口Cp为多少？

相应反应器体积为多少？

k1

2.在体积V=0.12m3的全混流反应器中，进行反应ABRS,式中

k2

k1=7nikmol-1min-1,k2=3m3kmol-1min-1，两种物料以等体积加入反应器中，一种含2.8kmolA•m3，另一种含1.6kmolA•m3。

设系统密度不变，当B的转化率为75%时，求每种物料的流量。

2.可逆一级液相反应AP，已知Cao0.5kmolm3,Cp。

0;当此反应在间歇反应器中进行，经过8min后，A的转化率为33.3%,而平衡转化率是66.7%,求此反应的动力学方程式。

3.平行液相反应

A—Prp=1

A—Rrp=2CA

2

A—Srs=CA

已知CA0=2kmol•,CAf=0.2kmol•m3，求下列反应器中，Cp最大为多少？

（1）平推流反应器；

（2）全混流反应器；（3）两相同体积的全混流反应器串联，Ca1=1kmol•m3。

4.某气相基元反应：

A+24P已知初始浓度之比Cao：

CbO=1：

3，求如的关系式。

dt

解

第三章非理想流动反应器

1.物料在反应器内不仅有空间上的混合而且有时间上的混合，这种混合过程称为

（）。

2.流体在反应器内的停留时间分布的定量描述：

分别是两个函数（）、

（）和两个特征值（）、（）0

3.按返混程度对反应器分类，反应器分为（）、（）、

（）0

4停留时间分布规律的实验测定的基本方法是示踪法，目前示踪讯号输入的方式有两种分别是（）、（）0

1.实际反应器的返混程度介于（、

A0B+XC-XD（0,+x）

2•描述停留时间分布的函数有（、

A.F（t）,E（t）B.F（t）,6（t）C.E（t）,6（t）

3•停留时间分布函数F（t）的定义式为（、

4•停留时间分布密度函数为（、

A.E（t）=Nt/NxB.E（t）=Nx/NiC.E（t）=dF（t）/dtD.E（t）=dt/dF（t）

5.停留时间分布函数F（t），当t=x时，f（x）为（、

A0B1Cxd-1

6.停留时间分布规律的实验测定方法有（、A.阶跃法和脉冲法B.阶跃法和示踪法

C.脉冲法和示踪法D.脉冲法和注入法

但其质和量在反应前后维持不变，

该反应过程称为（。

;

）;如原料为气相，而催化

。

0

）、（）和（）

）、（）、（）、

。

表现的速率称本证反应速率。

电子性质及其在催化作用中的电子

）、（）0

（）结合，而化学吸附是靠

（）分子层的，而化学吸附是

、相，催化剂为（、相。

第四章气固相催化反应本征动力学

1.气固相反应是指反应物和产物为（

2.能改变化学反应的历程，尽管它参与了反应,

这种物质被称为（、。

3.当催化剂与原料形成的混合物是同一项时，若催化剂与原料并非同一项，则称为（剂是固相是，该反应过程为（

4.固体催化剂是由（）、（

组成。

5.工业催化剂所必备的四个主要条件是：

（

（）0

6.由过程（）、（）、（

7.化工中广泛使用的固体催化剂按其化合形态、

因素分为三类：

（）、（

8.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠

（）结合的。

9.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是

（。

分子层的。

10吸附过程的表观速率为（）与（。

之差。

11.较著名的吸附模型有（）、（）、

（）0

12.对于理想表面的催化动力学模型，所需确定的参数是（。

常数和

（。

常数。

13.

）常数和（）。

14

）、（）

对冥函数型模型，所需要确定的参数是（气固相催化反应的本证动力学方程一般为（

二、选择

1.下列哪种物质属于半导体催化剂（）

A.金属B.金属硫化物C.金属盐类D.酸性催化剂

2.催化剂的比表面积是指单位质量催化剂具有的表面积（m•g-1）。

工业上可按比

表面积的大小，将载体分为三类，其中中比表面积的大小为（）

A<1m2•g-1B<10m2•g-1C<50m2•g-1D<100m2•g-1

3.在测定孔容和催化剂颗粒的孔隙率的试验中，用活性二氧化硅（1.4s4.6mm大小

的颗粒）样品得到如下数据：

催化剂样品质量101.5g;被样品置换的氮气体积

33

45.1cm;被样品置换的汞的体积为82.7cm'则该样品的空容和孔隙率为（）。

A0.371cm3•g-1,0.455B0.471cm3•g-1,0.455C0.371cm3•g-1,0.555D0.471cm3•g-1,0.555

4.体积当量直径为（）

A.dv=（6VJn）1/2B.dv=（6Vs/n）1/3C.dv=（Ss/n）"2D.dv=（Ss/n）1/35面积当量直径为（）

A.ds=（6Vs/n）1/2B.ds=（6Vs/n）1/3C.ds=（SSn）1/2D.ds=（Ss/n）1/3

6.下列不属于Langmuir型等温吸附的假定的是（）

A.均匀表面B.多分子层吸附C.分子间无作用D.吸附机理相同

7认为吸附活化能Ea,脱附活化能Ed以及吸附热q与覆盖率B呈线性函数关系的吸附模型是（）

A兰格缪尔吸附模型B焦姆金吸附模型C弗洛德里希吸附模型DGibbs吸附模型

8.认为吸附活化能Ea，脱附活化能Ed以及吸附热q与覆盖率B呈非线性函数关系，而是对数函数关系的吸附模型是（）

A兰格缪尔吸附模型B焦姆金吸附模型C弗洛德里希吸附模型DGibbs吸附模型

9.下面哪一个不是双曲型（Hougen-Watsor）型本征动力学方程的假设（）

A在吸附、反应、脱附三个过程中必有一个最慢，这个最慢的步骤被称为控制步骤，代表了本征反应速率；

B除控制步骤外的其它步骤均处于平衡状态

C吸附和脱附都可以用Langmuir吸附模型描述。

D吸附和脱附都可以用焦姆金吸附模型描述

10.消除外扩散阻力的影响主要是减少外扩散阻力，使气膜阻力可忽略，下列措