化学反应工程复习资料1

化学反应工程复习资料一.填空.理想反应器是指、。［理想混合（完全混合）反应器、平推流（活塞流或挤出流）反应器］.全混流反应器的返混。（最大）平推流反应器的返混为。（零）.反应器物料的停留时间的分布曲线是通过物理示踪法来测定的，根据示踪剂的输入方式不同分为、、。（脉冲法、阶跃法、周期示踪法）.平推流管式反应器t=时时，E（t）=—。（8）；平推流管式反应器t丰时时，E（t）=。（0）；平推流管式反应器t-t时，F（t）=—。（1）；平推流管式反应器t<t时，F（t）=—。（0）CT2=.平推流管式反应器其E（0）曲线的方差0 。（0）；平推流管式反应器其E（t）曲线a2的方差t1七et a2=.全混流反应器t=0时E（t）=o（t ）；全混流反应器其E（0）曲线的方差0a2= -。全混流反应器其E（t）曲线的方差°t。（t2）.催化剂“三性”是指（活性）、（选择性）和（寿命）。.凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作。（固定床反应器）.化学反应过程按操作方法分为、、操作。（分批式操作、连续式操作、半分批式）.化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指 、、。（传质、传热、动量传递）.化学反应的总级数为n,如用浓度表示的速率常数为K-用逸度表示的速率常数Kf，则Kc=K。JR）n）.在构成反应机理的诸个基元反应中，如果有一个基元反应的速率较之其他基元反应慢得多，他的反应速率即代表整个反应的速率，其他基元反应可视为处于。（拟平衡常态）.一级连串反应A」^*P』*S在全混流釜式反应器中，则目的产物 P的最大浓度P,maxP,max、Opt\o"CurrentDocument"C 1A0 .r[(K/K)1/2+1]2kKK、

2 1 、 12).一级连串反应A4~p—"AS在平推流反应器中，则目的产物P的最大浓度CP,maxt=

optt=

opt15.全混流反应器的空时T是与之比。（反应器的有效容积、进料流体的容积流速）ln(k/k1)

k—k2 1C—^C.脉冲示踪法测定停留时间分布C0对应曲线为。（E（t）曲线）C—^C.阶跃示踪法测定停留时间分布C0对应曲线为。（F（t）曲线）uLP P= E.在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数晨。（Ez）.在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数愈大轴向返混程度就。（愈小）.对于恒容的平推流管式反应器、、一致。（平均停留时间、反应时间、空时）.非理想流动模型包括、、。.某反应速率常数的单位为m3/（mol.h），该反应为级反应。.多釜串联模型的模型参数为，轴向扩散模型的唯一模型参数为。.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。.在均相反应动力学中，用实验数据求取化学反应速度方程式的最主要的方法为和。1.00.80.6C/CA00.40.20 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0X1.00.80.6C/CA00.40.20 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0X.各种操作因素对于复杂反应的影响虽然各不相同，但通常温度升高有利于活化能高的反应的选择性，反应物浓度升高有利于反应级数的反应的选择性。.对于反应A+2Bf2R，各物质反应速率之间的关系为（-rA）：（-rB）：rR=。.某反应的计量方程为A-R+S,则其反应速率表达式。31.物质A按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解，在67℃时转化50%需要30min,而在80℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为。.下图是某连串反应在各转化率下的产物浓度分布曲线，那么当转化率达70%时，中间产物R的化学反应工程定义总收率为，按炼厂或化工厂惯用的收率和选择性的定义，在该转化率条件下的收率是，选择性是。.反应器的型式主要为式、式、床和床。.间歇釜式反应器有效体积不但与（反应时间）有关，还与（非生产时间）有关。38.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠结合的，而化学吸附是靠结合的。（范德华力、化学键力）.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是分子层的，而化学吸附是分子层的。（多、单）.对于气一固相催化反应，要测定真实的反应速率，必须首先排除和的影响。（内扩散、外扩散）.催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的失活。（物理、化学）.催化作用的本质是参与反应（历程），降低反应（活化能），提高反应（速度），因而在工业化生产时能提高（生产能力）、降低（能量消耗）。.空时：。.空速：。.停留时间:.转化率：.选择性：.收率：。.寿命分布:.年龄分布:.反应进度:48膨胀因子：.颗粒密度:.床层密度:.真密度：.孔隙率：.比表面积:.孔容：。

.内扩散有效因子:.外扩散有效因子:.返混：。.期望：。.方差：。.本征动力学：。.宏观动力学：。.孔容：。.寿命因子：。二.选择题1.气相反应CO+3H2-CH4+H2O进料时无惰性气体，CO与H2以1：2摩尔比进料，则膨胀因子<5co=—。A.-2 B,-1 C.1 D,2.一级连串反应a4*P」^»S在间歇式反应器中，则目的产物P的最大浓度Cp =P,maxA.K、七A.K、七CC(1)K2-K A0A0K [(K/K)1/2+1]2「2B.2 1 C.K K2 CC(2)K-K A0 CA0(K*21 [(K/K)1/2+1]21D.1 2.串联反应A-P（目的）-R+5,目的产物P与副产物S的选择性Sp=n—nn—nn—nn—n—P P0- —P P0-—P P-0- P P0n-nnnn-nn-n_A.A0AB. A0 C.SS0D.R R0.对于一级恒容和一级变容不可逆反应，下面叙述正确的是。A.在同一平推流反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的；B.在同一全混流反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的；C.在同一间歇式反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的；D.在同一平推流反应器或间歇式反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的.对于反应级数n>0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用A.平推流反应器 B.全混流反应器C.循环操作的平推流反应器 D.全混流串接平推流反应器.一级不可逆液相反应A-2R,Cao=2.30kmol/m3,出口转化率%A=0.7,每批操作时间t+t0=2.06h，装置的生产能力为50000kg产物R/天，Mr=60,则反应器的体积丫为_m3。A.19.6 B,20.2 C,22.2 D,23.47.在间歇反应器中进行等温一级反应AfB,-rA=0.01cAmol/ls，当CA0=1mol/l时，求反应至CA=0.01mol/l所需时间t=秒。A.400 B.460 C.500 D.5608,一级连串反应AfPfS在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的最优空时T. 。opt=ln(K，/KJ ln(KJK,) ln(KIKJ 1aK—KrK—K「三KK KKA.21B.21c. 12D.12.分批式操作的完全混合反应器非生产性时间t0不包括下列哪一项。A.加料时间 B,反应时间 C.物料冷却时间D.清洗釜所用时间.当反应级数n_时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。A.=0 B.=1 C,>1 D,<1.轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与 无关。A.示踪剂的种类B.示踪剂的输入方式 C.管内的流动状态D.检测位置.不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是—。A.粒子与流体间有温度差 B.粒子与流体间无温度差C.床层径向有温度梯度 D.床层轴向有温度梯度.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。A.提高反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径；B.降低反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径；C.降低反应器内气体的流速，增大催化剂颗粒的直径；D.增加催化剂颗粒的直径，提高反应器内气体的流速。.对于反应aA+bB App+sS,则rp=(一。)。(A)p p a IaIA.1a1 B.a C.PD.P.气相反应4A+Bf3R+S进料时无惰性气体，A与B以3：1的摩尔比进料，则膨胀因子$a=。(C)A.1/4 B.2/3 C.-1/4D.-2/316.气相反应2A+B-3P+S进料时无惰性气体，A与B以2：1摩尔比进料，则膨胀因子516.气相反应2A+B-(C)-1-1/2C.1/2D.1(C)-1-1/2C.1/2D.117.气相反应17.气相反应N2+3H2=>2N与进料时无惰性气体，N2与H2以2：3摩尔比进料，则膨胀因。(B)A.-1B.-2/3C.2/3D.1A.-1B.-2/3C.2/3D.1.化学反应速率式为一「=kcCac%如用浓度表示的速率常数为kc，用压力表示的速率常数为KP，则Kc=(RT)(RT)-(a+B)(RT)(a+B)(RT)(a-B) D. (RT)-a+B.化学反应速率式为-1二KcCACb，如用浓度表示的速率常数为Kc，用压力表示的速率常数为KP，则K为KP，则KP=Kc。(D)(RT)—a+B(RT)(a+B)(RT)(a-B)D.(RT)—(a+B)20.反应20.反应C4H10k=2.0s-1，则反应级数n=A.0B.1C.2D.321.反应A+B。已知k=0.15s-1则反应级数n=A.0B.1C.2D.322.反应3A一P,已知k=0.15molA.0B.1C.2D.321.反应A+B。已知k=0.15s-1则反应级数n=A.0B.1C.2D.322.反应3A一P,已知k=0.15mol/1-s，则反应级数n=A.0B.1C.2D.323.串联反应AP(目的)-R+S目的产物P的得率Xp=nA0-nAnA0n-nns~ns0n-nnR—nR024.串联反应AP(目的)-R+S目的产物P与副产物S的选择性SP=A.nA0-nAB.n-nnA0n-nns-ns0n-nnR—nR025.一级连串反应A25.一级连串反应A一一S在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的最优空时Toptln(K/K) 2 rln(K/K) 2 rA. K2-K1B.ln(K/K)ln(K/K) 2 1kVKKC.12D. ,：K1K226.一级连串反应AK1ApS在全混流釜式反应器中，则目的产物P的最大浓度Cp心。(B)A.2CA0B.CA0[(K/KA.2CA0B.CA0[(K/K)1/2+1]221C.二,K、K2C(—2)K2K1A0K1C—A0D. KK1/K2)1/2+1]227. K一级连串反应A~=»PS在平推流管式反应器中则目的产物P的最大浓度CP,max2CA. A0C—A0rB.[(K2CA. A0C—A0rB.[(K/K)1/2+1]2

2 11K2-K1CC. A0C—A0D. [(K1/K2)1/2+1]228.一级连串反应28.一级连串反应A一S在间歇式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的反应时间tpPtln(K/K)ln(K/K)A.B. .2 1KK12ln(K/K)ln(K/K)A.B. .2 1KK12ln(K/K) 2 1K2-K129.一级连串反应A一P-S在平推流管式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的反应时间toptln(K/K)A「K1K2B. 1 K2-Kln(K2/K)C.K2-K1ln(K/K)D..分批式操作的完全混合反应器非生产性时间间0不包括下列哪一项。(B)A.加料时间B.反应时间 C.物料冷却时间D.清洗釜所用时间.在间歇反应器中进行等温二级反应A-B,-北二°。1cAmol",s，当Ca0=1mo1”时，求反应至Ca=0,01mol/1所需时间t=秒。(D)A.8500 B.8900 C.9000 D.9900.在间歇反应器中进行等温一级反应A一B,一二二0.01cAmo1/1r，当Ca0=1mo1/1时，求反应至Ca=0.01mo1/1所需时间t=秒。(B)A.400 B.460 C.500 D.560.在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为。(A)A.空时tB.反应时间tC.停留时间tD.平均停留时间'.脉冲示踪法测定停留时间分布对应曲线为。(A)A. E(t)曲线 B. F(t)曲线 C. I (t)曲线 D. y(t)曲线.阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为。(B)A. E(t)曲线 B. F(t)曲线 C. I (t)曲线 D. y(t)曲线

.平推流流动的E(t)曲线的方差％=。(A)A.0 B,0〜1 C.1D.>1.全混流流动的E(t)曲线的方差％=。(C)A.0 B,0〜1 C.1 D.>1“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指。(D)A.化学反应B.A.化学反应B.反应工程C.反应热力学 D.反应动力学.下列属于平行反应的是。(C)C.S(勖D.A+BC.S(勖D.A+B-P=R+S39.如果平行反应S(融均为一级不可逆反应，若E主>E副，提高选择性SP应(B)A.提高浓度B.提高温度A.提高浓度B.提高温度C.降低浓度D.降低温度.当催化剂颗粒的微孔的孔径小于分子的自由程时，分子与孔壁的碰撞成了扩散阻力的主要因素，这种扩散称为努森扩散。(B)A.0.01um B.0.1um C.1um D.1nm.催化剂颗粒扩散的无因次扩散模数力s=R'C,1/D值的大小反映了表面反应速率与之比。(C)A.扩散速率 B.外扩散速率 C.内扩散速率 D.实际反应速率.四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值 0］为()A.1.0B.0.25 C.0.50D.0.包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为()A.堆(积)密度 B.颗粒密度C.真密度D.平均密度44、在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为。A.空时。 B.反应时间t C.停留时间t D.平均停留时间45、不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是一。A.粒子与流体间有温度差 B.粒子与流体间无温度差C.床层径向有温度梯度 D.床层轴向有温度梯度46、不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是_。A.粒子与流体间有浓度差 B.粒子与流体间无浓度差C.床层径向有温度梯度 D.床层径向有浓度梯度47、下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第H级模型的特点__。A.各参数均为恒值 B.参数值不随床高而变C.参数值与气泡大小无关 D.参数值与气泡大小有.某一级简单反应，关键组分的转化率为95%,收率为80%,其目的产物的选择性为。A.76%B.80% C.95% D条件不足，无法确定.在催化反应过程中，下面那一个是正确。A.催化剂颗粒越小，表面积越大，反应速率越大B.催化剂颗粒越大，床层的压降越小，反应速率越大C.催化剂颗粒越小，梯尔模数越小，内扩散对催化反应速度的影响越大D.釜式反应过程中，搅拌速度越大，外扩撒对催化反应的影响越大.下面对催化反应外扩撒的影响正确的是。A.气固相催化反应中，气速越大，对外扩撒影响越小B.气固相催化反应中，气速越大，对外扩撒影响越大C.气固相催化反应中，催化剂颗粒越小，对外扩散影响越小D.气固相催化反应中，催化剂孔隙率越大，对外扩散影响越小。四、证明及计算1.在平行反应A M*N「二二其中L为目的产物，在等温操作中证明，采用PFRcLmax=cA0（1+cA0）;采用CSTR则小二J。2有如下平行反应A ►T，反应活化能依次为E，反应活化能依次为E2<E1<E3,kj0为j反应E3-E2的指前因子，证明最佳温度：OP Rlnk0OP Rlnk0（E3-Ei）k2（Ei-E2）3.在Pt催化剂上进行异丙苯分解反应：C6H5CH（CH3）2oC6H6+C3H6以A,B及R分别表示异丙苯，苯及丙烯，反应步骤如下：⑴A+uoAo（2）AooBo+R（3）BooB+o若（2）步为速率控制步骤，试推导异丙苯分解的速率方程。4.在银催化剂上进行乙烯氧化反应2C2H4+O2 >2c2H4。以A，B及R分别表示C2H4,02及C2H40,反应步骤如下:⑴A+ooAo（2）B2+2。U2Bo（3）Ao+Ba#Ra+a（表面反应）（4）RaUR+a若表面反应为速率控制步骤，试推导动力学方程。.气固相催化反应：A+B==C，其反应机理如下：A+aoAaB+aoBaAa+BoCaCaoC+a假定符合Langmuir均匀吸附模型，试分别推导动力学方程：A吸附控制；2、C脱附控制； 3表面反应控制。.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+a1=Aa1B+a2=Ba2Aa1+Ba2-Ra1+a2(速率控制步骤)Ra1=R+a1试用Langmuir均匀吸附模型导出该反应的本征动力学方程。.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+aoAaAaoBa+CBaoB+a假定符合均匀吸附模型，试推导吸附控制动力学方程：.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+aoAaAaoBa+CBaoB+a假定符合均匀吸附模型，试推导脱附控制动力学方程：.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+aoAaAaoBa+CBaoB+a假定符合均匀吸附模型，试推导表面反应控制动力学方程：.如图所示ABC为某可逆放热气-固相催化反应平衡曲线，DEF为最佳温度曲线，回答下列问题：D、E、F三点，哪一点的反应速率最大？哪一点反应速率最小?A点与B点哪一点的反应速率大?G、M、E、N各点中，哪一点的反应速率最大?D、G、H各点中，哪一点反应速率最大?BG与M,哪一点的反应速率最大？B从图上相对位置，能否判断M与N点的反应速率相对大小？.在T-x图上，①为平衡曲线，②为最佳温度曲线，AMN为等转化率曲线，指出最大速率点和最小速率点。BCD为等温线，指出最大速率点和最小速率点。.某催化反应在500℃下进行，已知本征反应速率rA=7.696X10-5pA根。//僧刈(式中pA的单位为MPa)，催化剂为①5mmX5mm圆柱体，pp=0.8g/cm3，颗粒外表面A的分压pA=0.101325MPa,粒内组分A的有效扩散系数Deff=0.025cm2s。求催化剂的内扩散有效因子。13异丙苯在催化剂上脱烷基生成苯，如催化剂为球形，密度为pp=1.06kg-m-3,空隙率£p=0.52,比表面积为Sg=350m2g-1,求在500℃和101.33kPa,异丙苯在微孔中的有效扩散系数，设催化剂的曲折因子匚3,异丙苯一苯的分子扩散系数DR=0.155cm2sLAB.已知某均相反应，反应速率9=kc2,k=17.4ml/(mol•min)，物料密度恒定为0.75g/ml,加料流量为7.14L/min,cA0=7.14mol/L，反应器在等温下进行，试计算下列方案的转化率各为多少。(1)串联两个体积0.25m3的CSTR；(2)一个0.25m3的CSTR后接一个0.25m3的PFR；(3)一个0.25m3的PFR后接一个0.25m3的CSTR；.已知某均相反应，反应速率。=kc2,k=17.4ml/(mol•min)，物料密度恒定为0.75g/ml,加料流量为7.14L/min,cA0=7.14mol/L，反应器在等温下进行，试计算下列方案的转化率各为多少。(1)一个0.5m3的PFR；(2)串联两个体积0.25m3的PFR；.液相二级不可逆反应A+B==C,CA0=CB0,在平推流反应器进行试验，当t=10min时xA=0.99,问在相同温度下为达到相同转化率，采用(1)在全混流反应器中进行时，空时T为多少？(2)若在两个等体积串联全混流反应器中进行时，空时T又为多少？.等温一级反应，依次经过体积相等的平推流反应器和全混流反应器，出口转化率为0.99,若将两个反应器改换次序，问出口转化率为多少？.等温二级反应，依次经过体积相等的平推流反应器和全混流反应器，出口转化率为0.99,若将两个反应器改换次序,问出口转化率为多