化学反应工程的总复习

《化学反应工程》综合复习资料一、填空题多级混合模型的唯一模型参数为 ，轴向扩散模型的唯一模型参为 。的方法为和 。反应级数 （可能/不可能）是0，基元反应的分子数 （可能/不能）是0。测定非理想流动的停留时间分布函数时，两种最常见的示踪物输入方法和 。某一级液相反应在间歇式反应器中进行，5min50％，则转化率达到80％需时间 min。某反应的速率方程式为rA

kC

n n2k的单A位为 _。某反应的计量方程为ARS，则其反应速率表达式 。所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指 和 “一反”是指 。完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度 ，并且（大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。在一个完整的气—固相催化反应的七大步骤中，属于本征动力学范畴的三为 、和 。二、选择题对于瞬时收率和总收率，下列正确的说法有 （多项选择。对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等；对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等；对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；某反应速率常数的单位为m3/(mol.hr)，该反应为 级反应。零级 B.一级 C.二级 D.不能确定.13..对于平行反应A1,1

RE>En<n1 2 1 2A,,nS2 2 2R的话，我们应该在 条件下操作。A.高温、反应物A高浓度；B.AC.低温、反应物A高浓度；D.低温、反应物A低浓度关于E函数和F函数，下面正确的是 （多项选择）(t)E(t)dt B.(t)tE(t)dt；0 0C.E(t)dF(t)/dt D.()E(t)dt10E(t) et/t是1t1平推流的E函数 B.全混流的E函数；C.平推流串联全混流的E函数 D.全混流串联平推流的E函数关于E函数和F函数，下面不正确的是 。(t)E(t)dt； B.(t)tE(t)dt；0 0C.E(t)dF(t)/dt； D.()E(t)dt10对于一级恒容和一级变容不可逆反应，下面叙述正确的是的；的；的；的转化率是一样的对于瞬时收率和总收率，下列正确的判断有 （多项选择。对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等；对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等；对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；关于基元反应的认识，正确的是 。分子数可以是任意的整数；基元反应的计量系数与对应物种的反应级数之间存在一一对应关系；基元反应AR和2A2R意义是一样的；基元反应的总反应级数可能是小数。对于瞬时收率和总收率，下列正确的判断是对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等；对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等；对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；轴向分散系数与扩散系数，下面论述正确的是Fick两者实质上是不同的，轴向分散系数的定义实际上是借用了Fick的形式；轴向分散系数是与流动有关系的；扩散系数是物质本身的一种属性对于一个气固相催化反应，减小外扩散和内扩散影响的措施正确的是提高反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径；降低反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径；降低反应器内气体的流速，增大催化剂颗粒的直径；增加催化剂颗粒的直径，提高反应器内气体的流速对于化学反应的认识，下面正确的是有关系；剂有关，而且还与反应器内流体的流动方式有关；反应器仅仅是化学反应进行的场所，与反应目的产物的选择性无关；反应器的类型可能直接影响到一个化学反应的产物分布关于非理想流动与停留时间分布，论述正确的是一种流动必然对应着一种停留时间分布；一种停留时间分布必然对应着一种流动；一种停留时间分布可能对应着多种流动；流动与停留时间分布存在一一对应关系对于一个串联反应，目的产物是中间产物，适宜的反应器是全混流反应器 B.平推流反应器；C.循环反应器 D.平推流与全混流串联在一起的反应器16.Langmuir吸附等温的四个假定：均匀表面、单层吸附、吸附机理相同和无互作用这几点应该说是非常苛刻的，实际情况很难满足上述要求。然而，对于多数的化学反应，应用这几点假定进行有关的推导，结果一般是可以接受的，其主要原因在于实际反应过程中催化剂表面吸附物种的覆盖度很低；实际的催化剂表面一般很平整；实际的催化剂表面上活性位间的距离较远；实际的催化剂表面上活性位的数量有限三、计算题1结果如下所示：时间，min05101520253035CA，mol/L0411105420现有某液相反应物A在该反应器中进行分解反应，速率方程为：r kCA A

, k=0.30min-，若用多级混合流模型预测时，该反应器的出口转化率为多少？2A(CA0

＝1mol/L)通过两个串联的全混流反应器发生某不可逆反应，0.5mol/LV/V=2，反应2 1级数为2：r kC 2A A

mol/(L.min)求第二个反应器出口的浓度。3AR9090％，试问处理量增加多少？40.37min-1t和217min0.25。求用多级混合流模型预测的转化率。5、纯组分A发生下述平行反应，A的起始浓度为2mol/L,反应在恒温的条件下进行，试确定在全混流反应器中目的产物S所能达到的最大浓度。6AR

=5hr-1R进一步反应生成S(k1

=3hr-1)和T(k=13hr-11.0mol/L的纯A在一个全混流反应器内进行反应，求RR7、某速率常数为0.15min-1的一级不可逆反应在一非理想反应器内进行反应，t和215min0.21。求用多级混合流模型预测的转化率。8、纯组分A发生下述平行反应，A的起始浓度为2mol/L，反应在恒温的条件下进行，试确定在平推流反应器中目的产物S所能达到的最大浓度。四、推导题1AVC，空时为X，出口处的反应速率为-r，请推导全混A0流反应器的设计方程

A A XA。C rA0 A答案一、填空题N、Pe＝uLEz积分法、微分法 。可能、不可能脉冲法、阶跃法。5.11.583/(mol.h)不能确定质量传递、动量传递 和热量传递、反应动力学均一、等于反应物吸附、表面反应、反应产物的脱附二、选择题1.BC2.C3..B 4.BCD5.B6.A7.C8.BC 9.B 10.AC11.BCD12.A 13.BD14.AC15.B16.A三、计算题1结果如下所示：时间，min05101520253035C，mol/LA0411105420现有某液相反应物A在该反应器中进行分解反应，速率方程为：r kCA A

, k=0.30min-，解：根据脉冲示踪数据可得：tC(t

tC(t)iiit i iiiiC(t)t

C(t)

(等时间间隔）＝15mini i i=45.83min222t2 t2N

＝0.2041 1 4.902 0.204则：xA

C1CA 1A0

(1

1 0.959ktN)N2A(CA0

＝1mol/L)通过两个串联的全混流反应器发生某不可逆反应，0.5mol/LV/V=2，反应2 1级数为2：r kC 2A A

mol/(L.min)求第二个反应器出口的浓度。解：全混流反应器的设计方程：CA0CArA得：

V 1

C A0

A1

C CA0

10.51 v r0 A1

kC A1

k0.52所以：21同理：

V 2

C A1

A2

C CA1 A22 v r0 A2

kC 2A22 2由： 2 2

2k 4 V 2 11 1C CA1 A24C 2A2解得：CA2

＝0.25mol/L3AR9090％，试问处理量增加多少？解：当反应在一个全混流反应器内进行时，根据全混流反应器的设计方程，有1xA

1 ……………….(1)1k1当两个等体积全混流反应器串联时，转化率不变，则有11x 1A

………………..(2)k )22根据式（1，得=9；根据式（2，得4.321

0 1,0

2.08v

。也就是说，处理量v 0 0101为原来的2.08倍，增加了1.08倍。40.37min-1t和217min0.25。求用多级混合流模型预测的转化率。解：根据多级混合流模型无因次方差与N之间的关系，有N1/2=4根据一级不可逆反应多级混合流模型转化率的表达式，有5、纯组分A发生下述平行反应，A的起始浓度为2mol/L,反应在恒温的条件下进行，试确定在全混流反应器中目的产物S所能达到的最大浓度。解：S的瞬时收率：对于全混流反应器:

CS S C C SA0 AC

C

C)( A )2S A0 A dC

A0

1CA令dCSA

0CAA

0A0解得：CA故：

＝1mol/LC

1 mol/LCS,max

(CA0

CA

A 1CA

(21)( )20.2511反应物AR

=5hr-1R进一步反应生成S(k1

=3hr-1)和T(k=13hr-11.0mol/L的纯A在一个全混流反应器内进行反应，求RR解：及达到最大浓度空时的公式，有k(k k(k k)1 2 3opt

0.22hrARRR导求出。某速率常数为0.15min-1t和215min0.21。求用多级混合流模型预测的转化率。解：根据