化学反应工程复习题 热力学

第一章绪论化学反应工程是一门研的科学（化学反应的工程问题）化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学既以 作为研究对象又以 为研究对象的学科体系（化学反应、工程问题） 是化学反应工程的基础（三传一反）化学反应过程按操作方法分、 、 操作（分批式操作、连续操作、半分批式）化学反应工程中的“三传一反”中的三传是、 、 （传质、热、动量传递）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个参数间的关系，简（数学模型）在建立数学模型时根据基础资料建立物料热量和动量衡算式的一般式（积量输入-输出量）“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是（D）A．化学反应 B.反应工程 C.反应热力学 D.反应动力9.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的（A）A.能量传递 B.质量传递 C.热量传递 D.动量传递第二章均相反应动力学aA+bB

pP+sS对于反应，则r

(rA

pa)（ ）aP着眼反应组分KP

n n K0 K n（ K0 ）化学反应速率式为r KCC，用浓度表示的速率常数为

，假定符合理想气体状A C A B CP 态方程，如用压力表示的速率常数K ，则K P

K （(RT)()）P活化能的大小直接反映对温度的敏感程度（反应速率）P一个可逆的均相化学反应，如果正、逆两向反应级数为未知时，采来求反应级数（初始速率法）P(主)A主平行反应 S(副)均为一级不可逆反应若E主

E

与 无关，仅是 的函数（浓度、温度）P(主)A如果平行反应

S(副EESP 一级连串反应A

P

S在平推流反应器中，为提高目的产物P的收率，应 k /k2 1

（降低）2化学反应CO3H2（A）

CH4

H2O其中化学反应计量系数-1的是哪种物。A.CO B.H2 C.CH4 D.H2O对于一非恒容均相化学反应，反应组分A的化学反应速率Ar （A）Adn

dn dC dCrA.

AVdt

r BA Vdt

r AA dt

r A dt11.对于反应aA+bB

pP+sS，则r

(rPAP

（A）p p a |a|A.|a| B.a C.p D.pA气相反应4A+B→3R+S进料时无惰性气体与B以3∶1的摩尔比进料，则膨因子 = （C）AA.1/4 B.2/3 C.–1/4 D.–2/3气相反应N2+3H2 2NH3进料时无惰性气体，N2与H2以2∶3摩尔比进料，膨胀因子（B）A.–1 B.–2/3 C.2/3 D.1化学反应速率式为r KCC，如用浓度表示的速率常数为

，用压力表示的速A C A B C率常数为KP，则KC= KP（B）A.(RT)()

B.(RT)()

C.(RT)()

D.(RT)化学反应速率式为r KCC，如用浓度表示的速率常数为

，用压力表示的速A C A B C率常数为KP，则KP= KC（D）A.(RT)

B.(RT)()

C.(RT)()

D.(RT)()反应C4H10

2CH + H2，k2.0s1，则反应级数n= （B）2 A.0 B.1 C.2 D.2 反应A+B→C，已知k0.15s1，则反应级数n= （B）A.0 B.1 C.2 D.3反应3A→P，已知k/ls，则反应级数n= （A）A.0 B.1 C.2 D.3下列属于平行反应的（C）ABPA+B→P B.PBR

)A) D.A+B→P=R+SP串联反应A→P（目的+S，目的产物PXP

= （B）n nP P0

n nP P0

n nP P0

n nP P0nA0nA

A0 C.nSnS0

D.nRnR0串联反应A→P（目的+S，目的产物P与副产物S的选择性SP= （C）n nP P0

n nP P0

n nP P0

n nP P0n nA0 A

A0 C.nSnS0

D.nRnR0P串联反应A→P（目的+S，目的产物PP

= （A）n nP P0

n nP P0

n nP P0

n nP P0n nA0 A

A0 C.nSnS0

D.nRnR0)A如果平行反应 )均为一级不可逆反应，若E主＞E副，提高选择性SP应 （B）提高浓度 B.提高温度 C.降低浓度 D.降低温度P(主)A如果平行反应 （C）

)均为一级不可逆反应，若E ＞E ，提高收率 应主 副 A.提高浓度 B.降低浓度 C.提高温度 D.主 副 反应A→Bn300K时要使A2012.6340K3.20。dCr 解： A

AkCndt ACA

dCAtdtnACA0C 0tnA1 1即1 即1n Cn1A

1 Cn1A0A 达20%时，C A 1 1 1k (1.25n1 M(n1)Cn1 t tA0式中M为常数1 1k∴

M 12.6

340

M

3.2lnkk

340300

lnM/3.2 E (1 1)M/12.6 8.314300 340E=29.06（kJ/mol）

第三章理想反应器具有良好搅拌装置的釜式反应器反应器处理，而管径小，管子较长和流速较的管式反应器反应器处理（全混流、平推流）全混流反应器的空时τ之比（反应器的有效容积、进料流体的体流速） 全混釜所需的体积（小于）全混流反应器的定常态操作点的判据（QGQr）全混流反应器的返（最大）平推流反应器的返混（零）对于恒容管式反应器平均停留时间、反应时间、空时一致（平推流）如果将平推流反应器出口的产物部分的返回到入口处与原始物料混合，这类反应器为 （循环操作）对于循环操作的平推流反应器，当循环比时为 反应器，而当β→∞时则当于 反应器（平推流、全混流）分批式操作的完全混合反应器非生产性时间t0不包括下列哪一A.加料时间 B.反应时间 C.物料冷却时间 D.清洗釜所用时11.全混流釜式反应器最多可能个定常态操作点（C）A.1 B.2 C.3 D.4全混流反应器中个稳定的定常态操作点（B）A.1 B.2 C.3 D.4A对于单一反应组分的平行反应

P(主)P )，其瞬间收率 随C P 大，则最适合的反应器（A）A.平推流反应器 B.全混流反应器C.多釜串联全混流反应器 D.全混流串接平推流反应器A对于单一反应组分的平行反应

P(主)P )其瞬间收率 随C P 降，则最适合的反应器（B）A.平推流反应器 B.全混流反应器C.多釜串联全混流反应器 D.全混流串接平推流反应器第四章非理想流动停留时间分布的密度函数E（θ= （（t）2表示停留时间分布的分散程度的量

1t 2（t2）t平推流管式反应器tt时，E（t）= （∞）平推流管式反应器tt时，E（t）= 平推流管式反应器tt时，F（t）= 平推流管式反应器t＜t时，F（t）= （0）2平推流管式反应器其E（θ）曲线的方差

（0）t平推流管式反应器其E（t）曲线的方差2 （0）t2全混流反应器其E（θ）曲线的方差

2 全混流反应器其E（t）曲线的方差t （t2）2曲线的方差（0～1）

。当流体在半径为R的管内作层流流动时，管壁处的流速uR （0）CAC脉冲示踪法测定停留时间分布0对应曲线（E（t）曲线）CAC阶跃示踪法测定停留时间分布0对应曲线（F(t)曲线）非理想流动不一定是造成的（返混）非理想流动不一定是由返混造成的，但返混造成（停留时间分布）脉冲示踪法测定停留时间分布对应曲线A.E（t）曲线 B.曲线 C.曲线 D.曲50.阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线（B）A.E（t）曲线 B.曲线 C.曲线 D.曲51.平推流流动的E（t）曲线的方差 （A）A.0 B.C.1 D.＞152.全混流流动的E（t）曲线的方差2 （C）A.0 B.C.1 D.＞1第五章非均相反应动力学工业催化剂所必备的三个主要条件是（活性好选择性高寿命长）气体在固体表面上的吸附中物理吸附是 分子层的，而化学吸附是 分子的（多、单）气体在固体表面上发生吸附时，描述在一定温度下气体吸附量与压力的关系式称为 （吸附等温方程）对于气—固相催化反应要测定真实的反应速率必须首先排和 的影响。（内扩散、外扩散）测定气固相催化速率检验外扩散影响时，可以同时改变催化剂装量和进料流量，但保持A0 不变（WF ）A0A0测定气固相催化速率检验外扩散影响时可以同时改和 但保持WFA0（催化剂装量、进料流量）A0测定气固相催化速率检验内扩散影响时，可改变催化剂，在恒定的WF 下测A0d （直径p测定气固相催化速率检验内扩散影响时，可改变催化剂的粒度（直径A0 下测转化率，看二者的变化关系（WF ）A0

dp，在恒定的对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当孔径较大时，扩散阻力是由分子间碰撞所致这种扩散通常称。[分子扩散（容积扩散对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约0.1um时，分子与孔壁的碰为扩散阻力的主要因素，这种扩散称（努森扩散）等温催化剂的有效系数η为催化剂粒子的 与催化剂内部的 之比（时的反应速率）SS 气—固相催化反应的内扩散模数 的大小可判别内扩散的影响程度， 愈大，则粒的浓度梯度，反之， 愈小，内外浓度愈近SS 下列不属于Langmuir型等温吸附的假定的（B）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15.当催化剂颗粒的微孔的孔径小于分子的自由时分子与孔壁的碰撞成了扩散力的主要因素，这种扩散称为努森扩散（B）A.0.01um B.0.1um C.1um D.1nm16.催化剂颗粒扩散的无因次扩散模率与 之比（C）

Rk Cmk Cm1/D

e值的大小反映了表面反应速A.扩散速率 B.外扩散速率 C.内扩散速率 D.实际反应速率1．试运用适当的普遍化关系计算1mol的1，3-丁二烯从2533.13kPa和400K压缩到12665.63kPa和550K时的焓变和熵变。已知1，3-丁二烯在理想气体状态时的定压摩尔热容C'C'p

=4.184(0.4038.165102T5.589105T21.513108T3）解：由附录查出1，3-丁二烯的临界常数和偏心因子为T 425K， p ， 0.195c c则T 4001r 4251T 550

pr11.294 p

2533.131034.32710612665.63103

0.5852.92722r 425 r 4.32710622查图可知，状态①时使用Pitze对比第二维里系数普遍化关联式较为合适，0.422 0.422B(0)

T1.6r

0.083 0.383(0.94.6B(1)

0.1720.139 0.172 0.084T4.2 (0.94.2rZ 1(0) Bpr1 Tr1[0.3830.195(0.084)

0.5850.7520.941ZRT 0.7528.314400V 111 p

2533.13103

3/mol)1dBdB(0)0.6750.675dTrT2.6r(0.94.6dB(1) 0.722 0.722

0.996dT T5.2r r则

(0.94.2H' dB(0) B(0) dB(1) B(1)1 ) ( )]RT dT Tr r

dT Tr r0.5850.585)0.195(0.996 )]0.8260.941 0.941H' 0.8268.3144002747(J/mol)1S' dB(0) dB(1)1 )R dT dTr r0.585(0.7930.1950.996)0.578S'0.578R0.5788.3144.81J/(mol)1下面再求理想气体状态下的恒压焓变与熵变。1，3-丁二烯在理想气体状态时的定压摩尔热容C'pC'p

为：=4.184(0.4038.165102T5.589105T21.513108T3）则H'C'dTT2p pT14.184 500.4038.165102T5.589105T21.513108T3)4.184 400

8.165102

5.589105

1.513108 T2 T3 T4)2 3 4

550]400=17151J/molS'C'dTT2p pT1

dT0.4038.165102T5.589105T21.513108T3)dT4.184 (400

T5.589105 1.5131084.184[(0.403lnT8.165102T

T2 T3)2 3

550]400=36.32J/(molgK)因为理想气体的焓仅是温度的函数，则

H'=0T对理想气体有S'T,p

S'T,

Rlnp 012665.63得S'T

Rln p2

8.314ln 13.38J/(molgK2533.13而剩余性质H'可由普遍化热力学性质表得到：2(H'HT2RTc

2.