化学反应工程试题

1、化学反应工程试题一、填空题1. 质量传递 、 热量传递 、 动量传递 和化学反应 称为三传一反.2. 物料衡算和能量衡算的一般表达式为 输入-输出=累积 。3. 着眼组分A转化率xA的定义式为 xA=(nA0-nA)/nA0 。4. 总反应级数不可能大于 3 。5. 反应速率-rA=kCACB的单位为kmol/(m3h)，速率常数k的因次为 m3/(kmolh ) 。6. 反应速率-rA=kCA的单位为kmol/kgh，速率常数k的因次为 m3/kgh 。7. 反应速率的单位为mol/Ls，速率常数k的因次为 (mol)1/2L-1/2s 。8. 反应速率常数k与温度T的关系为，其活化能为 8

2、3.14kJ/mol 。9. 某反应在500K时的反应速率常数k是400K时的103倍，则600K时的反应速率常数k时是400K时的 105 倍。10. 某反应在450时的反应速率是400时的10倍，则该反应的活化能为（设浓度不变） 186.3kJ/mol 。11. 非等分子反应2SO2+O2=2SO3的膨胀因子等于 -0.5 。12. 非等分子反应N2+3H2=2NH3的膨胀因子等于 2/3 。13. 反应N2+3H2=2NH3中（）= 1/3 （）= 1/2 14. 在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为CA0，转化率为xA，当反应器体积增大到n倍时，反应物A的出口浓度为

3、CA0(1-xA)n ，转化率为 1-(1-xA)n 。15. 在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应，反应物初浓度为CA0，转化率为xA，当反应器体积增大到n倍时，反应物A的出口浓度为，转化率为。16. 反应活化能E越 大 ，反应速率对温度越敏感。17. 对于特定的活化能，温度越低温度对反应速率的影响越 大 。18. 某平行反应主副产物分别为P和S，选择性SP的定义为 (nP-nP0)/ (nS-nS0) 。 19. 某反应目的产物和着眼组分分别为P和A其收率P的定义为 (nP-nP0)/ (nA0-nA) 。20. 均相自催化反应其反应速率的主要特征是随时间非单调变化，存在最大的反应速率

4、。21. 根据反应机理推导反应动力学常采用的方法有 速率控制步骤 、 拟平衡态 。22. 对于连续操作系统，定常态操作是指 温度及各组分浓度不随时间变化 。23. 返混的定义： 不同停留时间流体微团间的混合 。24. 平推流反应器的返混为 0 ；全混流反应器的返混为 。25. 空时的定义为 反应器有效体积与进口体积流量之比 。26. 针对着眼组分A的全混流反应器的设计方程为。27. 不考虑辅助时间，对反应级数大于0的反应，分批式完全混合反应器优于全混流反应器。28. 反应级数0时，多个全混流反应器串联的反应效果 优于全混流反应器。29. 反应级数0时，平推流反应器的反应效果 优于 全混流反应器

5、。31. 反应级数E2，应如何选择操作温度？28. 试采用脉冲示踪法推导全混流反应器的停留时间分布函数和分布密度函数。29. 试采用阶跃示踪法推导全混流反应器的停留时间分布函数和分布密度函数。30. 画出平推流反应器、全混流反应器、平推流和全混流反应器串联及全混流和平推流反应器串联的停留时间分布密度函数E(t)和分布函数F(t)31. F()和E()分别为闭式流动反应器的无因次停留时间分布函数和停留时间分布密度函数。（1）若反应器为平推流反应器，试求：(a)F(1)；(b)E(1)；(c)F(0.8)；(d)E(0.8)；(e)E(1.2)（2）若反应器为全混流反应器，试求：(a)F(1)；(

6、b)E(1)；(c)F(0.8)；(d)E(0.8)；(e)E(1.2)（3）若反应器为一非理想反应器，试求：(a)F()；(b)E()；(c)F(0)；(d)E(0)；(e)；(f) 32. 丁烯在某催化剂上反应的到丁二烯的总反应为C4H8(A)= C4H6(B)+ H2(C)假设反应按如下步骤进行：A+AAB+CBB+假定符合均匀吸附模型，试分别推导动力学方程：（1） A吸附控制；（2） B脱附控制；（3） 表面反应控制。33. 乙炔与氯化氢在HgCl2-活性炭催化剂上合成氯乙烯的反应C2H2 (A) + HCl (B)= C2H3Cl (C)其动力学方程式可有如下几种形式：（1）（2）（

7、3）试分别列出反应机理和控制步骤34. 气固相催化反应：A+B=C，其反应机理如下：A+AB+BA+B CCC+假定符合Langmuir均匀吸附模型，试分别推导动力学方程：（1） A吸附控制；（2） C脱附控制；（3） 表面反应控制。35. 在气固相催化剂表面进行下列气相可逆反应：A+B=R其反应机理为： A+1A1B+2B2A1+ B2R1+2 (速率控制步骤)R1R+1试用Langmuir均匀吸附模型导出该反应的本征动力学方程。36. 某气固相催化反应：A=R，其动力学方程式为（以催化剂质量为基准）试导出平推流式的等温积分反应器中转化率xA与W/FA0的关系式37. 试列出气固相催化反应通

8、常所经历的步骤，并区分动力学控制和传递控制。38. 试叙述气固相催化反应中Thiel模数s和有效系数的物理意义；对于本征动力学的测定应如何消除内外扩散的影响。39. 某非催化气固相反应：A(g)+2B(s)=R(g)+S(s)，假定固体反应物为球型颗粒，若过程为气膜扩散控制，试采用缩核模型推导其动力学方程（t与xB的关系）。提示：气膜扩散方程：；nB=mVc=40. 某非催化气固相反应：A(g)+2B(s)=R(g)+S(s)，假定固体反应物为球型颗粒，若过程为非反应核表面反应控制，试采用缩核模型推导其动力学方程（t与xB的关系）。提示：表面反应：；nB=mVc=41. 试列出气固相非催化反应

9、中缩核模型的反应历程，并说明与缩粒模型的差别。QQrQgT12342. 试说明反应器设计中产生放大效应的原因；为提高放大的可靠性，应如何应用反应工程知识对系统进行研究。43. 在全混流反应器中进行不可逆放热反应，其放热和移热线如下图所示：试(1)指明稳定的定常态操作点，写出热稳定性的判据；(2)实际生产中如何进行开、停车操作，并在图中画出。44. 采用中间冷却的三段绝热固定床进行气固相催化反应，标明图中各条线的名称，根据最优分段的要求画出整个过程的操作线。T0xATxAf045. 一级可逆反应A=B，对不同控制步骤绘出反应物A在催化剂颗粒内部与气膜中的浓度分布。其中：主体浓度为CAg；颗粒表面

10、浓度为CAs；颗粒中心浓度为CAi；平衡浓度为CAe。主体气膜粒内CAgCAgRp0内扩散控制主体气膜粒内CAgCAgRp0外扩散控制主体气膜粒内CAgCAgRp0动力学控制填空题（1）1957年，在荷兰举行的 欧洲化学反应工程 会议上确定了化学反应工程的研究对象和范畴。（2）化学反应工程的两次发展契机是 石油工业大发展 和 计算机的兴起 。（2）为实现化学工程的放大任务，通常采用的放大技术有2种，分别是 逐级经验放大法 和 数学模型法 。（3）作为跨学科领域的代表，聚合反应工程、生化反应工程和电化学反应工程是当前化学反应工程发展的新兴领域。（4） 消除反应器内死区的方法有 流体进、出口位置的

11、调整和设置挡板或者偏心搅拌 。（5）活化能的大小直接反映了_反应速率_对温度的敏感程度。（6）全混流釜式反应器最多可能有_3_ 个定常态操作点。（7）生成主产物的反应称为_，其它的均为_。（8）检验串联反应是否有可逆反应的方法是 。（9）当反应速率用分压表示时，其单位为 。判断题只有基元反应，组分反应级数与计量系数相等。 对在一级不可逆反应中，达到某一转化率所需的时间与初始浓度无关。 对平行的主、副反应有相同级数。 错计量方程中的反应物和产物摩尔数不相等时，体系总压力会发生变化。 错由于化学反应，每消耗1mol的组分A，所引起整个反应体系摩尔数的变化量，称为膨胀率 错间歇反应器的设计方程与PF

12、R反应器是相同的。对复合反应选择反应器时，主要考虑主产物的收率。 对并非每个定常态操作态均具有抗干扰性。对可逆放热反应的最优温度要低于其平衡温度。 对轴向扩散模型实质上是二维返混。错在催化剂的内扩散过程中，对于沿z方向的一维扩散，其扩散能量N与浓度梯度成正比。 对在非催化气-固相反应中，为了更接近于真实，一般采用整体连续转化模型。 错BET式适用于化学吸附，焦姆金式适用于物理吸附。错催化剂的堆积密度要大于其颗粒密度。 错气体分子在固体催化剂微孔中扩散，当微孔的孔径小于分子自由程时，分子扩散成了扩散阻力的主要因素。错工业固定床用的催化剂粒度都较大，是为了减少床层流体阻力。对所有的固体物质都可以作

13、为物理吸附的吸附剂。 对对恒容间歇反应器，达到一定反应率所需要的反应时间只与反应物初始浓度和反应速率有关，与反应器大小无关。催化剂的颗粒密度是指不包括任何孔隙和颗粒间空隙而由催化剂自身构成的密度。可以用选择性来评价复合反应中目的产物的相对生成量。自催化反应与一般不可逆反应的根本区别是在于反应开始后有一个速率从低到高的“起动”过程。与外界有热量交换的固定床催化反应器，称为绝热式反应器。反应物系的组成随位置而变，是半间歇操作与间歇操作的共同点。不同几何形状及不同操作形式的反应器的实质性差异主要表现在物料流动状况的区别上。停留时间分布是流动反应器的一个重要性质，它直接影响到反应器的效率及其计算。循环

14、反应器中循环流仅仅是影响了反应器出口物料的浓度。催化剂的催化作用是通过改变反应途径以降低反应活化能来实现的简答题（1）化学反应动力学与化学反应热力学的区别？答：化学反应动力学：阐明化学反应速率与各种物理因素（温度、浓度、压力和催化剂等）之间的关系；影响反应速率的内因决定能否实际应用的关键所在。 化学反应热力学：讨论反应进行的方向和限度，平衡问题，如：计算反应的平衡常数和平衡转化率；（2）混合与返混的差异？答：混合与返混的差异为：1）相同年龄物料之间的混合同龄混合；2）不同年龄物料之间的混合返混。混合，既包括同龄混合，也包括返混。（3）按照化学反应规律，针对不可逆化学反应过程和可逆吸热过程，应分别采取什么样的温度操作策略？答：对于不可逆化学反应，只要催化剂的活性和耐热性，设备材质以及不发生副反应等因素允许，都应该尽可能地提高