中石油(华东)2019年秋季学期《化学反应工程》在线考试补考（适用于2020年4月份）答案

2019年秋季学期《化学反应工程》在线考试补考（适用于2020年4月份考试）-0004试卷总分:100得分:23一、单选题(共10道试题,共20分)1.测定停留时间分布常用的方法有脉冲示踪法和阶跃示踪法，关于这两种方法，下列描述错误的是（）。A.这两种方法都是物理示踪法B.根据阶跃示踪法得到的实验数据，可以直接得到F函数C.根据阶跃示踪法得到的实验数据，可以直接得到E函数D.根据脉冲示踪法得到的实验数据，可以直接得到E函数答案:C2.气相连串反应A→B→C（均为一级）在催化剂微孔内进行，为提高目的产物B的选择性，应采用（）的催化剂。A.小孔B.大颗粒C.大孔答案:C3.判断：返混跟我们通常所说的混合是一个概念。A.错误B.正确答案:A4.对于气-固相催化反应的反应机理难以确定的主要原因，错误的是（）。A.中间物种虽然具有正常化合物的结构和性质，但由于仪器灵敏度的原因难以进行检测B.中间物种的浓度低C.中间物种的寿命短D.中间物种往往不具有正常化合物的结构和性质答案:A5.宏观流体和微观流体是流体凝集态的两种极端形式，流体的凝集态不同，对反应结果一般有明显的影响，但对于（）是例外。A.零级反应B.在全混流反应器内进行反应C.一级不可逆反应答案:C6.反应器的类型不同，则（）也将有不同。A.反应的相态B.反应的可逆性C.反应动力学D.传递特性答案:D7.多级混合流模型和轴向分散模型是两种预测非理想流动对反应转化率影响的数学模型，关于这两种模型，下列观点正确的是（）。A.轴向分散模型适用于返混程度在零到无穷大的任何的情况B.在返混程度较小时，多级混合流模型的模拟结果更接近实际C.两者不能共用同一套示踪实验数据D.两种模型可用同一套示踪实验数据答案:D8.乙苯在催化剂上脱氢生成苯乙烯，经一段时间反应后，苯乙烯生成量不再增加，但乙苯仍大量存在，表明这是一个（）反应。A.自催化B.慢速C.可逆D.不可逆答案:C9.对于反应A?R?S，目的产物是R，下述反应器中最适宜的是（）。A.平推流反应器B.平推流与全混流串联在一起的反应器C.全混流反应器D.两个串连在一起的等体积全混流反应器答案:A10.全混流反应器进行放热反应时，要使反应器操作在稳定的定常态，则必须满足以下条件：A.移热速率随温度变化率>放热速率随温度的变化率B.移热速率随温度变化率<放热速率随温度的变化率C.移热速率>放热速率D.移热速率<放热速率答案:A二、填空题(共10道试题,共30分)11.要使固定床反应器所用催化剂量最少，对简单不可逆反应，应尽可能在##温度下操作；对可逆放热反应，应尽可能在最佳温度下操作；对可逆吸热反应，应尽可能在高温温度下操作。答案:高温12.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指质量传递，动量传递，热量传递，“一反”是指##。答案:反应动力学13.反应级数可能是0，基元反应的分子数##（可能/不可能）是0。答案:不可能14.完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度均一，并且##（大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。答案:等于15.某一级反应在150℃等温平推流反应器中可得转化率为0.6，现改用同样大小的全混流反应器操作，处理量不变，要求转化率为0.7，则此时全混流反应器的操作温度应为##K。（已知该反应的活化能为83.7kJ/mol）答案:44016.在两个等体积串联的全混流反应器中进行一级液相反应A→P，出口转化率为0.6，现其它条件不变，将第二个全混流反应器的体积增加一倍，则出口转化率为##。答案:0.70717.初浓度为25.4mol/L的过氧化氢，用催化法进行分解反应，10min后溶液中含过氧化氢13.4mol/L，20min后为7.08mol/L，30min后为3.8mol/L，则该反应的级数为##，反应速率常数为0.0635/min。答案:118.等温二级分解反应，依次经过体积相等的一个平推流反应器和一个全混流反应器，出口转化率为0.99，若将这两个反应器调换串联次序，则出口转化率为##。答案:0.98519.一不可逆反应，当反应温度从25℃升高到35℃时，反应速率增加一倍，则该反应的活化能为##J／mol。答案:5289420.某一级液相反应在间歇式反应器中进行，5min转化率为50％，则转化率达到75％需时间##min。答案:9.97三、问答题(共10道试题,共50分)21.对于热效应不大，反应温度的允许变化范围又比较宽的气固催化反应，用什么反应器最为方便？为什么？答案:对于热效应不大，反应温度的允许变化范围又比较宽的气固催化反应，用单段绝热固定床反应器最为方便。因为热效应不大，绝热温升或温降不大，床层进出口温差不大，因此用单段绝热固定床反应器最为方便，结构简单、造价低。22.什么是基元反应？答案:从反应物到产物一步完成的反应。如A+B→R，反应中由一个反应物分子A与一个B分子碰撞活化后，直接生成一个产物分子R。23.均相CSTR反应器中，放热S形曲线与移热直线一般有3个交点，高温区交点、中温区交点、低温区交点的特征分别是什么？工业上一般选择什么区交点为操作点？为什么？答案:高温区交点的特征：热稳定点，T高，反应速度快，能达到的转化率高。中温区交点的特征：热不稳定点。低温区交点的特征：热稳定点，T低，反应速度慢。工业上一般选择高温区交点为操作点，T高，反应速度快，易达到高转化率。24.什么是反应分子数？答案:出现在基元反应的化学计量方程中的反应分子个数，例如对于基元反应2A+B→R，反应分子数为2+1=3，而且其值与反应（总）级数相等，此概念仅对基元反应有意义。25.什么是理想反应器？答案:假设反应器中物料的流动和混合符合理想状况，如平推流、全混流等。26.设有三种不同类型的球状催化剂：A.活性组分均匀分布型，B.活性组分分布于表面的“蛋壳”型，C.活性组分集中于中心的“蛋黄”型。若R为目的产物，则：（1）对反应A＋B→R，当内扩散阻力可忽略不计时，选用什么型为好？为什么？（2）对有内扩散阻力的串联基元反应A→R→S，选用什么型为好？为什么？答案:（1）选A.活性组分均匀分布型。因为内扩散阻力可忽略不计，说明内扩散速率很快，反应物料很容易沿着孔道向内扩散。本征反应速率较慢，属于动力学控制，因此选活性组分均匀分布型为好。（2）选B.活性组分分布于表面的“蛋壳”型。对有内扩散阻力的串联基元反应A→R→S，因为目的产物R是中间产物，内扩散阻力的存在对R向外扩散不利，易造成R→S的反应，因此选用活性组分分布于表面的“蛋壳”型较好。27.在一绝热式管式反应器中，进行一气相反应A→2P，反应器进口温度为650℃，反应物A进口浓度为8％（mol）,出口温度为750℃，A出口浓度为1.6％（mol）。在反应器内A、B两点分别进行测定。（1）测得A点的温度为780℃，你认为正确吗？为什么？（2）测得B点的转化率为90％，你认为正确吗？为什么？答案:(1)绝热床内的温度是呈线性上升的，出口处温度最高，床层内任一点温度不可能高于出口温度，故780℃是不可能的。（2）出口处A的转化率为(0.08-0.016)×100%/0.08=80%，床层内任一点处转化率不可能高于80%，故转化率为90%是不可能的。28.对动力学控制、液膜扩散阻力控制及气膜阻力控制的气液反应，如何选择吸收设备？答案:对动力学控制的气液反应，属于极慢反应，应选用鼓泡塔；对液膜扩散阻力控制的气液反应，属于快速、中速反应，应选用机械搅拌釜、板式塔；对气膜阻力控制的气液反应，属于瞬间不可逆反应，反应面在相界面上，应选用喷雾塔。29.在四段绝热式固定床反应器中进行n级不可逆反应,各段的催化剂量相同，且控制进入各段的反应物料温度相等。若n>0，试问：（1）哪一段的净转化率最大？哪一段最小？（2）若段间采用冷激方法进行降温，试问第一段与第二段之间和第二段与第三段之间哪处需加入的冷激剂量多?为什么？答案:⑴虽然各段进口温度相等，在催化剂量相同的情况下，净转化率也按1至4段的顺序递减，第一段最大，第二段次之，第三段再次之，第四段最小。⑵因第一段反应量大于第二段反应量，所以1-2段间要取出的热量比2-3段间要取出的热量大，因而1-2段间需要的冷激量也大于2-3段间需要的冷激剂量。30.气体在催化剂存在下进行化学反应通常可假设成七个步骤，简述这七个步骤的内容？答案:（1）反应物从气流主体扩散到催化剂的外表