化学反应工程试题库

化学反应工程考试题库（分三个部分）（一）（综合章节）复习题一、填空题：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、热量传递和动量传递，“一反”是指反应动力学。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大的反应的选择性。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为脉冲示踪法和阶跃示踪法。在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速度方程式的两种最主要的方法为积分法和微分法。多级混合模型的唯一模型参数为串联的全混区的个数N，轴向扩散模型的唯一模型参数为Pe（或Ez/uL）。工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是活性、选择性和稳定性。平推流反应器的E函数表达式为，其无因次方差=0，而全混流反应器的无因次方差＝1。某反应速率常数的单位为m3/(mol?hr)，该反应为2级反应。对于反应，各物质反应速率之间的关系为(-rA)：(-rB)：rR＝1：2：2。平推流反应器和全混流反应器中平推流更适合于目的产物是中间产物的串联反应。某反应的计量方程为，则其反应速率表达式不能确定。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×105(J/mol)。反应级数不可能（可能/不可能）大于3。对于单一反应，在相同的处理量和最终转化率条件下，选择反应器时主要考虑反应器的大小；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是目的产物的收率；完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度均一，并且等于（大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。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64%，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45%，选择性是64%。00ARSXC/CI.填空题*（综合多个章节）1.(1)化学反应工程是一门研究______________的科学。1.(1)化学反应的工程问题2.(1)化学反应速率式为，如用浓度表示的速率常数为，用压力表示的速率常数，则=_______。2.(1)3.(2)平行反应均为一级不可逆反应，若＞，选择性Sp与_______无关，仅是_______的函数。3.(2)浓度、温度4.(1)对于反应级数n＞0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。4.(1)平推流5.(3)对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______一致。5.(3)平均停留时间、反应时间、空时6.(1)若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为_______。6.(1)微观流体7.(2)流体的混合程度常用_______、_______来描述。7.(2)调匀度S、流体的混合态8.(2)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。8.(2)物理、化学9.(1)对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约_______时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素。9.(1)10.(1)绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用_______模型来计算。10.(1)拟均相一维11.(1)对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度和平衡温度，二者的关系为______________。11.(1)12.(1)描述流化床的气泡两相模型，以的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化速度通过，而其余部分_______则全部以气泡的形式通过。12.(1)13.(2)描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为_______相为平推流，而对_______相则有种种不同的流型。13.(2)气、乳14.(1)多相反应过程是指同时存在_______相态的反应系统所进行的反应过程。14.(1)两个或更多二、填空题1、化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学。2、化学反应速率式为，如用浓度表示的速率常数为，用压力表示的速率常数，则=。3、平行反应均为一级不可逆反应，若＞，选择性Sp与浓度无关，仅是温度的函数。4、对于反应级数n＞0的反应，为降低反应器容积，应选用平推流反应器为宜。5、对于恒容的平推流管式反应器平均停留时间、反应时间、空时一致。6、若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为_微观流体_。7、流体的混合程度常用调匀度S、流体的混合态来描述。8、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_物理失活，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_化学_失活。9、对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约_时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素。10、绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用拟均相一维模型来计算。11、对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度和平衡温度，二者的关系为______________。12、描述流化床的气泡两相模型，以的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化速度通过，而其余部分则全部以气泡的形式通过。13、描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为_气_相为平推流，而对___乳__相则有种种不同的流型。14、多相反应过程是指同时存在两个或更多相态的反应系统所进行的反应过程。15、三传一反是化学反应工程的基础。16、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达个参数间的关系，简称_数学模型_。17、一级连串反应在平推流反应器中，则目的产物P的最大浓度_______、______。、）18、着眼反应组分K的转化率的定义式为__。19、一级连串反应在间歇式全混流反应器中，则目的产物P的最大浓度_______、______。、）20、化学反应速率式为，如用浓度表示的速率常数为，用压力表示的速率常数，则=_______。21、理想反应器是指全混流反应器、平推流反应器。22、具有良好搅拌装置的釜式反应器按全混流反应器处理，而管径小，管子较长和流速较大的管式反应器按平推流反应器处理。23、全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为、,24、平推流反应器的返混为____0___。二.单项选择1.(2)一级连串反应A→P→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_______。A.B.C.D.1.(2)D2.(2)全混流反应器的容积效率η小于时，且随着的增大而减小，此时该反应的反应级数n_______。A.＜0B.=0C.≥0D.＞02.(2)D3.(2)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.=0B.=1C.＞1D.＜13.(2)D4.(2)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4.(2)C5.(2)对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用_______装置。A.填料塔B.喷洒塔C.鼓泡塔D.搅拌釜5.(2)C6.(2)催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为，当平行失活对反应物有强内扩散阻力时，d为_______。A.≈0B.=1C.→3D.≈16.(2)C7.(2)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7.(2)A8.(2)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8.(2)A9.(2)下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第Ⅱ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关9.(2)C10.(2)流化床反应器中的操作气速是根据具体情况定的，一般取流化数在_______范围内。A.～B.～10C.10～15D.～10.(2)B1、气相反应进料时无惰性气体，与以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子=__A_。A.-2B.-1C.1D.22、一级连串反应在间歇式反应器中，则目的产物P的最大浓度___A____。A.B.C.D.3、串联反应A→P（目的）→R+S，目的产物P与副产物S的选择性=__C_。A.B.C.D.4、全混流反应器的容积效率η=时，该反应的反应级数n___B__。A.＜0B.=0C.≥0D.＞05、对于单一反应组分的平行反应，其瞬间收率随增大而单调下降，则最适合的反应器为____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6、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___。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7、一级不可逆液相反应，，出口转化率，每批操作时间，装置的生产能力为50000kg产物R/天，=60，则反应器的体积V为_C_。A.B.C.D.8、在间歇反应器中进行等温一级反应A→B，，当时，求反应至所需时间t=____B___秒。A.400B.460C.500D.5609、一级连串反应A→P→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_____D__。A.B.C.D.10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间不包括下列哪一项____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11、一级连串反应A→P→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__D_____。A.B.C.D.12、全混流反应器的容积效率η小于时，且随着的增大而减小，此时该反应的反应级数n_D_。A.＜0B.=0C.≥0D.＞013、当反应级数n_D_时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。A.=0B.=1C.＞1D.＜114、轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与___C__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15、对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用___C____装置。A.填料塔B.喷洒塔C.鼓泡塔D.搅拌釜16、催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为，当平行失活对反应物有强内扩散阻力时，d为__C__。A.≈0B.=1C.→3D.≈117、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__。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18、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__。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19、下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第Ⅱ级模型的特点__C__。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关20、流化床反应器中的操作气速是根据具体情况定的，一般取流化数在__B__范围内。A.～B.～10C.10～15D.～三、多项选择题：1．关于理想的间歇式反应器、平推流反应器和全混流反应器，下列描述正确的是A,C,DA.三者同为理想反应器，但理想的内涵是不同的；B.理想的间歇式反应器和全混流反应器的理想的内涵是一样的，都是反应器内温度和组成处处相同；C.理想的间歇式反应器和全混流反应器的理想的内涵是不一样的，虽然都是反应器内温度和组成处处相同，但前者随着时间的变化温度和组成可能都发生变化，而后者则不随时间变化；D.平推流和全混流反应器都是连续流动式反应器，前者的返混为零，后者为无穷大关于积分法和微分法，认识正确的是A,BA.积分法和微分法是两种求取动力学参数的数据处理方法，前者对数据的精度要求比后者低；B.积分法不能处理动力学较为复杂的（反应物和产物不止一种、正反应和逆反应的反应级数不同）可逆反应；C.积分法得到的动力学参数比微分法可靠对于一级恒容和一级变容不可逆反应，下面叙述正确的是CA.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瞬时收率和总收率，下列正确的判断是A,CA.对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等；B.对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等；C.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；D.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；气相变容反应，原料中混入了一定量的惰性气体（惰性气体与A和B的转化率为零时的初始总摩尔数比为1：1，A与B的比例为计量比），则膨胀率为CA.；B.-1/3；C.-1/6；D.-5/6纯气体A(浓度2mol/L，摩尔流率100mol/min)在平推流反应器里分解生成一系列产物，其动力学为：，在一个L的反应器里进行反应所能达到的转化率为AA.70%；B.80%；C.90%；D.100%关于E函数和F函数，下面正确的是B,C,DA.F(t)=E(t)；B.；C.；D.轴向分散系数与扩散系数，下面论述正确的是B,C,DA.两者实质上是相同的，都符合Fick定律；B.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定律的形式；C.轴向分散系数是与流动有关系的；D.扩散系数是物质本身的一种属性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A,B是例外。A.一级不可逆反应；B.在平推流反应器内进行反应；C.在全混流反应器内进行反应；D.零级反应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AA.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关于基元反应的认识，正确的是A,BA.分子数是针对基元反应的概念；B.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；C.基元反应和意义是一样的；D.有的基元反应的总反应级数可能是小数对于一个均相变容反应，针对反应物A的反应速率，下面表述正确的是B,DA.；B.；C.；D.对于平行反应，活化能E1<E2，反应级数n1<n2，如果目的产物是R的话，我们应该在D条件下操作。A.高温、反应物A高浓度；B.高温、反应物A低浓度；C.低温、反应物A高浓度；D.低温、反应物A低浓度对于化学反应的认识，下面正确的是B,DA.化学反应的转化率、目的产物的收率仅与化学反应本身和使用的催化剂有关系；B.化学反应的转化率、目的产物的收率不仅与化学反应本身和使用的催化剂有关，而且还与反应器内流体的流动方式有关；C.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；D.反应器的类型可能直接影响到一个化学反应的产物分布对于一个串联反应，目的产物是中间产物，适宜的反应器是BA.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关于非理想流动与停留时间分布，论述正确的是A,CA.一种流动必然对应着一种停留时间分布；B.一种停留时间分布必然对应着一种流动；C.一种停留时间分布可能对应着多种流动；D.流动与停留时间分布存在一一对应关系是BA.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函数对于轴向分散模型，选择不同的边界条件，计算公式和结果都有所不同，这说明DA.边界条件是人为设定的，是为了便于有关公式的推导；B.边界条件可以自由选取；C.边界条件决定于操作条件和反应装置的本身；D.边界条件不同，直接影响到反应器内的流动和反应。对于一个气固相催化反应过程，下列属于动力学因素的是C,DA.气膜扩散；B.孔内扩散；C.反应物的吸附和产物的脱附；D.表面反应Langmuir吸附模型的四个假定：均匀表面、单层吸附、吸附机理相同和无相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AA.实际反应过程中催化剂表面吸附物种的覆盖度很低；B.实际的催化剂表面一般很平整；C.实际的催化剂表面上活性位间的距离较远；D.实际的催化剂表面上活性位的数量有限关于指前因子和活化能描述正确的是BA.指前因子理论上与温度无关，活化能的取值永远都是正的，活化能大、温度低，反应速率对温度的变化更敏感；B.指前因子理论上与温度有关，但与指数项相比其随温度的变化可以忽略，活化能的取值永远都是正的，活化能大、温度低，反应速率对温度的变化更敏感；C.指前因子理论上与温度有关，活化能的取值不可能永远都是正的，活化能小、温度高，反应速率对温度的变化更敏感；对于一级不可逆反应，产物R的最大浓度通常CA.只与速率常数的大小有关；B.只与反应温度有关；C.与A的初始浓度和速率常数的大小有关；D.只与A的初始浓度有关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，下列描述正确的是A，B，DA.这两种方法都是物理示踪法；B.根据脉冲示踪法得到的实验数据，可以直接得到E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.根据阶跃示踪法得到的实验数据，可以直接得到F函数四、计算题（二）化学反应工程复习重点基础题（分章节）第一章1.化学反应工程是一门研究“化学反应的工程问题”的科学。2.所谓数学模型是指：用数学式来表达各参数间的关系。3.化学反应器的数学模型包括：动力学方程式、物料恒算式、热量恒算式、动量恒算式和参数计算式。4.所谓控制体积是指：能把反应速率视作定值的最大空间。5.模型参数随空间而变化的数学模型称为“分布参数模型”。6.模型参数随时间而变化的数学模型称为“动态模型”。7.建立物料、热量和动量衡算方程的一般式为：累积量=输入量-输出量。第二章1.均相反应是指：在均一的气相或液相中进行的反应。2.对于反应aA+bB→pP+sS，则rP=_______rA。3.着眼反应物A的转化率的定义式为：反应的量/反应开始的量。4.产物P的收率ΦP与得率ХP和转化率xA间的关系为_________________________________________________。5.化学反应速率式为rA=kCCAαCBβ，用浓度表示的速率常数为kC，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数kP，则kC=_______kP。6.对反应aA+bB→pP+sS的膨胀因子的定义式为___________________。7.膨胀率的物理意义为：反应物全部转化后系统体积的变化分率。8.活化能的大小直接反映了“反应速率”对温度变化的敏感程度。9.反应级数的大小直接反映了“反应速率”对浓度变化的敏感程度。10.对复合反应，生成主产物的反应称为：主反应，其它的均为：副反应。11.平行反应A→P、A→S均为一级不可逆反应，若E1＞E2，选择性Sp与“活化能”无关，仅是“温度”的函数。12.如果平行反应A→P、A→S均为一级不可逆反应，若E1＞E2，提高选择性SP应增加温度。13.一级连串反应A→P→S在平推流反应器中，为提高目的产物P的收率，应______k2/k1。14.产物P的收率的定义式为：生成全部p的物质的量/反应掉的全部a的物质的量。15.产物P的瞬时收率φP的定义式为：生成产物p的物质的量/反应掉a的物质的量。16.产物P的选择性SP的定义式为：生成全部p的物质的量/生成产物全部s的物质的量。第三章第四章1.理想反应器是指：理想混合反应器。2.全混流反应器的空时τ是“反应器体积”与“进料的体积流量”之比。3.全混流反应器的放热速率QG=______________。4.全混流反应器的移热速率Qr=______________。5.全混流反应器的定常态操作点的判据为_______。6.全混流反应器处于热稳定的定常态操作点的判据为：7.全混流反应器的返混：达到最大。8.平推流反应器的返混为’零’.9.平推流是指：反应物料以一致的方向移动，且在整个截面上的流量相等。10.全混流是指：刚进入反应器的新鲜物料与以存在反应器中的物料能瞬间混合，以致物料各处的温度和浓度完全相同。11.平推流的特征为：所有无聊在反应器中的停留时间相同，不存在返混。12.全混流的特征为：返混达到最大。13.如果将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：循环反应器。14.对循环反应器，当循环比β→0时为“平推流”反应器，而当β→∞时则相当于“全混釜”反应器。15.对于反应级数n＜0的反应，为降低反应器容积，应选用“全混流”反应器为宜。16.对于反应级数n＞0的反应，为降低反应器容积，应选用“平推流”反应器为宜。17.对于可逆放热反应如何选择操作温度？18.对于反应，rR＝k1CA2，E1；rS＝k2CA，E2，当E1＞E2时如何选择操作温度可以提高产物的收率？第五章1.停留时间分布的密度函数在t＜0时，E（t）=0。2.停留时间分布的密度函数在t≥0时，E（t）>0。3.当t=0时，停留时间分布函数F（t）=0。4.当t=∞时，停留时间分布函数F（t）=1。5.停留时间分布的密度函数E（θ）=_______E（t）。6.表示停留时间分布的分散程度的量σθ2＝_______σt2。7.根据示踪剂的输入方式不同，测定停留时间分布的方法主要分为“脉冲示踪法”和“阶妖示踪法”。8.平推流反应器的E（t）=0。9.平推流反应器的F（t）=0。10.全混流反应器的E（t）＝________________________。11.E（t）dt的物理意义是：在同时进入的n个颗粒时，其停留世界介于t和t+dt之间的流体颗粒所占的分率为E（t）dt。12.F（t）的物理意义是：流过系统物料中停留时间小于t物料的百分率。13.脉冲示踪法测定的停留时间分布曲线为：停留时间分布的密度函数。14.阶跃示踪法测定的停留时间分布曲线为：停留时间分布函数。15.以分子尺度粒子作为独立运动单元来进行混合的流体称为：微观流体。16.以分子集团粒子作为独立运动单元来进行混合的流体称为：宏观流体。17.当反应级数n＜1时，宏观流体具有比微观流体“低”的出口转化率。18.当反应级数n>1时，宏观流体具有比微观流体高的出口转化率。19.停留时间分布密度函数E（t）的含义？答:在同时进入的n个颗粒时，其停留世界介于t和t+dt之间的流体颗粒所占的分率为E（t）dt.20.停留时间分布函数F（t）的含义？答:流过系统物料中停留时间小于t物料的百分率。第六章1.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。2.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠“分子间力”结合的，而化学吸附是靠“化学键”结合的。3.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是“多”分子层的，而化学吸附是“单”分子层的。4.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：吸附等温线。5.在气—固相催化反应中，反应速率一般是以单位催化剂的重量为基准的，如反应A→B，A的反应速率的定义为_______。6.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。7.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，这种扩散通常称为：分子扩散。8.对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素，这种扩散称为：努森扩散。9.等温催化剂的有效系数η为催化剂粒子的“实际反应速率”与催化剂内部的“浓度和温度与其表面上的相等的反应速率”之比。10.气—固相催化反应的内扩散模数φs＝_______，它是表征内扩散影响的重要参数。11.气—固相催化反应的内扩散模数φs是表征内扩散影响的重要参数，其数值平方的大小反映了“反应速率”与“扩散系数”之比。12.气—固相催化反应的内扩散模数φs的大小可判别内扩散的影响程度，φs愈大，则粒内的浓度梯度就“大”，反之，φs愈小，内外浓度愈近于“均一”。13.根据气—固相非催化反应的缩核模型，一般而言，强化这种反应过程的主要措施是______________和_____________________。14.气—固相催化反应的动力学步骤？15.简述朗缪尔（Langmuir）等温吸附方程的基本特点？答:1、均匀表面2、单分子层吸附3、被吸附的分子间互不影响，也不影响别的分子的吸附4、吸附的机理均相同，吸附形成的络合物亦均相同。16.解释努森扩散和分子扩散分别在何种情况下占优势？第七章（1）1.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”。2.目前描述固定床反应器的数学模型可分为“拟均相一维模型”和“拟均相二维模型”的两大类。3.描述固定床反应器的拟均相模型忽略了粒子与流体之间“浓度”与“温度”的差别。4.忽略固定床内粒子与流体之间温度与浓度的差别的反应器的数学模型称之为“拟均相一维模型”。5.考虑固定床内粒子与流体之间温度与浓度的差别的反应器的数学模型称之为“拟均相一维模型”。6.根据浓度和温度是否在轴向和径向上变化的流动模式，描述固定床反应器的拟均相模型可分为“一维”模型和“二维”模型。7.固定床拟均相模型是指：把固体颗粒和流体当作均相物系来考虑。8.固定床一维模型是指：把固体颗粒和流体当作均相物系来考虑，且在流体流动方向上没有浓度和温度变化。9.以催化剂用量最少为目标的多层绝热床优化的原则是什么？第七章（2）1.所谓流态化就是固体粒子像“流体”一样进行流动的现象。2.对于流化床反应器，当流速达到某一限值，床层刚刚能被托动时，床内粒子就开始流化起来了，这时的流体空线速称为：临界流化速率。3.对于流化床反应器，当气速增大到某一定值时，流体对粒子的曳力与粒子的重力相等，则粒子会被气流带出，这一速度称为：带出速率。4.在气固相反应系统的流化床中设置分布板，其宗旨是使气体“均匀分布、防止积累、结构简单和材料节省”为宜。5.流化床常在床内设置内部构件，以垂直管最为常用，它不仅是传热构件，还能控制气泡的“聚变”和维持流化状态的稳定，同时还能减少床层颗粒的“带出”。6.气固相反应系统的流化床存在着气泡区、泡晕区、上流区和回流区四类区域。7.当气流连续通过流化床的床层时，使床层内那些带出速度小于操作气速的颗粒不断被带出去，这种现象称为：杨析。8.在流化床反应器中，当达到某一高度以后，能够被重力分离下来的颗粒都已沉积下来，只有带出速度小于操作气速的那些颗粒才会一直被带上去，故在此以上的区域颗粒的含量就恒定了，这一高度称作：分离高度。（三）章节复习题（全题型）第一章绪论1.化学反应工程是一门研究______________的科学。（化学反应的工程问题）2.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）3._______是化学反应工程的基础。（三传一反）4.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）5.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）6.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达个参数间的关系，简称_______。（数学模型）7.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为_______。（累积量=输入量-输出量）8.“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.反应工程C.反应热力学D.反应动力学9.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是_______。（A）A.能量传递B.质量传递C.热量传递D.动量传递第二章反应动力学1.均相反应是指_。（参与反应的物质均处于同一相）2.对于反应，则_______。（）3.着眼反应组分K的转化率的定义式为_______。（）4.当计量方程中计量系数的代数和等于零时，这种反应称为_______，否则称为_______。（等分子反应、非等分子反应）5.化学反应速率式为，用浓度表示的速率常数为，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数，则=_______。（）6.化学反应的总级数为n，如用浓度表示的速率常数为，用逸度表示的速率常数，则=_______。（）7.化学反应的总级数为n，如用浓度表示的速率常数为，用气体摩尔分率表示的速率常数，则=_______。（）8.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）9.当构成反应机理的诸个基元反应的速率具有相同的数量级时，既不存在速率控制步骤时，可假定所有各步基元反应都处于_______。（拟定常态）10.活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。（反应速率）11.一个可逆的均相化学反应，如果正、逆两向反应级数为未知时，采用______________法来求反应级数。（初始速率法）12.生成主产物的反应称为_______，其它的均为_______。（主反应、副反应）13.平行反应均为一级不可逆反应，若＞，选择性Sp与_______无关，仅是_______的函数。（浓度、温度）14.如果平行反应均为一级不可逆反应，若＞，提高选择性应_____。(提高温度)15.一级连串反应在全混流釜式反应器中，则目的产物P的最大浓度______、______。（、）16.一级连串反应在平推流反应器中，则目的产物P的最大浓度_______、______。（、）17.一级连串反应在间歇式全混流反应器中，则目的产物P的最大浓度_______、______。（、）18.一级连串反应在平推流反应器中，为提高目的产物P的收率，应______。（降低）19.链反应的三个阶段为_______、_______、_______。（链的引发、链的传播、链的终止）20.下列属于均相反应的是_______。（B）A.煤炭燃烧B.氢气燃烧C.离子交换D.加氢裂解21.下列属于均相反应的是_______。（A）A.乙酸乙酯水解B.CuO的还原C.加氢脱硫D.电石水解22.下列属于均相反应的是_______。（C）A.催化重整B.催化裂解C.HCl与NaOH的中和D.水泥制造23.下列属于非均相反应的是_______。（D）A.乙酸乙酯水解B.氢气燃烧C.HCl与NaOH的中和D.催化裂解24.下列属于非均相反应的是_______。（B）A.乙酸和乙醇的酯化B.加氢脱硫C.氢气燃烧D.烃类气相裂解25.化学反应，其中化学反应计量系数为-1的是哪种物质______。（A）A.B.C.D.26.化学反应，其中化学反应计量系数为+2的是哪种物质______。（D）A.B.C.D.27.对于一非恒容均相化学反应，反应组分A的化学反应速率_______。（A）A.B.C.D.28.对于一非恒容均相化学反应，反应产物B的化学反应速率_______。（B）A.B.C.D.29.对于反应，则_______。（A）A.B.C.D.30.对于反应，则_______。（C）A.B.C.D.31.气相反应4A+B→3R+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=_______。（C）A.1/4B.2/3C.–1/4D.–2/332.气相反应A+B→3P+S进料时无惰性气体，A与B以1∶1摩尔比进料，则膨胀因子=_______。（D）A.–2B.–1C.1D.233.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=_______。（C）A.–1B.–1/2C.1/2D.134.气相反应2A+B→3P+S进料时无惰性气体，A与B以3∶2摩尔比进料，则膨胀因子=_______。（D）A.–1B.1/3C.2/3D.135.气相反应进料时无惰性气体，与以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子=_______。（A）A.–2B.-1C.1D.236.气相反应进料时无惰性气体，与以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子=_______。（B）A.–1B.–1/2C.1/2D.137.气相反应进料时无惰性气体，与以2∶3摩尔比进料，则膨胀因子=_______。（B）A.–1B.–2/3C.2/3D.138.化学反应速率式为，如用浓度表示的速率常数为，用压力表示的速率常数为，则=_______。（B）A.B.C.D.39.化学反应速率式为，如用浓度表示的速率常数为，用压力表示的速率常数为，则=_______。（D）A.B.C.D.40.反应，，则反应级数n=_______。（B）A.0B.1C.2D.341.反应A+B→C，已知，则反应级数n=_______。（B）A.0B.1C.2D.342.反应3A→P，已知，则反应级数n=_______。（A）A.0B.1C.2D.343.反应，已知，则反应级数n=_______。（C）A.0B.1C.2D.344.反应，已知，则反应级数n=_______。（C）A.0B.1C.2D.345.反应，已知，则反应级数n=_______。（C）A.0B.1C.2D.346.反应A+B→C，已知，则反应级数n=_______。（A）A.0B.1C.2D.347.下列属于平行反应的是_______。（C）A.A+B→PB.C.+B→P=R+S48.串联反应A→P（目的）→R+S，目的产物P的得率=_______。（B）A.B.C.D.49.串联反应A→P（目的）→R+S，目的产物P与副产物S的选择性=_______。（C）A.B.C.D.50.串联反应A→P（目的）→R+S，目的产物P的总收率=_______。（A）A.B.C.D.51.如果平行反应均为一级不可逆反应，若＞，提高选择性应_______。（B）A.提高浓度B.提高温度C.降低浓度D.降低温度52.如果平行反应均为一级不可逆反应，若＞，提高收率应_______。（C）A.提高浓度B.降低浓度C.提高温度D.降低温度53.一级连串反应A→P→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_______。（D）A.B.C.D.54.一级连串反应在全混流釜式反应器中，则目的产物P的最大浓度_______。（B）A.B.C.D.55.一级连串反应在间歇式反应器中，则目的产物P的最大浓度_______。（A）A.B.C.D.56.一级连串反应在平推流管式反应器中，则目的产物P的最大浓度_______。（A）A.B.C.D.57.一级连串反应A→P→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_______。（D）A.B.C.D.58.一级连串反应A→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_______。（C）A.B.C.D.59.下列反应没有涉及到链反应的是_______。（B）A.石油裂解B.酯化反应C.烃类氧化D.聚合反应60.简述均相反应及其动力学的研究内容？答：参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。61.简述链锁反应所具有的基本特征？答：1）链反应具有三个阶段：链的引发、链的传播和链的终止；2）链的引发和传播均需要通过游离原子或游离基；3）游离原子和游离基均具有较高活性，容易受器壁或其它惰性物的作用而重新生成稳定的分子，从而使链反应终止。62.反应2NO+2H2=N2+2H2O，实验测得速率方程为：。试设定能满足实验结果的反应机理。解：机理（1）：（慢）①（快）②所以与实验结果相同机理（2）：（快速）③（慢速）④（快）⑤③达拟平衡态，④为速控步骤由③得代入此机理与实验结果相同，选机理（2），因其无叁分子反应，而机理（1）是。63.由A和B进行均相二级不可逆反应A+B=S，速率方程：=。求：（1）当时的积分式（2）当时的积分式解：（1）CA与CB之比保持恒定所以积分得写成转化率时（2）式中：积分得64.反应A→B为n级不可逆反应。已知在300K时要使A的转化率达到20%需分钟，而在340K时达到同样的转化率仅需分钟，求该反应的活化能E。解：即达20%时，式中M为常数∴E=（kJ/mol）65.考虑下述连串反应:，已知上述反应中每一步均为一级反应，试求A、B和C的浓度随间变化的函数式。解:对于反应物A，应有:积分得对于B,应有将上式两端乘以可得即将上式积分得,第三章反应器（综合书本第三和第四章）1.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]2.具有良好搅拌装置的釜式反应器按_______反应器处理，而管径小，管子较长和流速较大的管式反应器按_______反应器处理。（理想混合反应器、平推流）3.分批式完全混合反应器操作的优化分析是以_______、_______为目标进行优化的。（平均生产速率最大、生产经费最低）4.全混流反应器的空时τ是_______与_______之比。（反应器的有效容积、进料流体的容积流速）5.全混流反应器的容积效率η为_______与_______之比。（反应时间t、空时τ）6.全混流反应器的放热速率=______________。（）7.全混流反应器的移热速率=______________。（）8.全混流反应器的定常态操作点的判据为_______。（）9.全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为_______、_______。（、）10.全混流反应器的返混_______。（最大）11.平推流反应器的返混为_______。（零）12.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）13.对于恒容的_______管式反应器平均停留时间、反应时间、空时一致。（平推流）14.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_______的平推流反应器。（循环操作）1对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时为_______反应器，而当β→∞时则相当于_______反应器。（平推流、全混流16.对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时反应器内返混为_______，而当β→∞时则反应器内返混为_______。（零、最大）17.对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器类型为_______。（全混流串平推流）18.对于反应级数n＜0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。（全混流）19.对于反应级数n＞0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。（平推流）20.对于自催化反应，最合适的反应器为_______。（全混流串平推流）21.对于可逆的放热反应，使反应速率最大的反应温度_______。（）22.对于可逆的放热反应，达到化学反应平衡时的温度_______。（）23.分批式操作的完全混合反应器非生产性时间不包括下列哪一项_______。（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24.在间歇反应器中进行等温二级反应A→B，，当时，求反应至所需时间t=_______秒。（D）A.8500B.8900C.9000D.990025.在间歇反应器中进行等温一级反应A→B，，当时，求反应至所需时间t=_______秒。（B）A.400B.460C.500D.56026.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τB.反应时间tC.停留时间tD.平均停留时间27.全混流反应器的容积效率η大于时，且随着的增大而增大，此时该反应的反应级数n_______。（A）A.＜0B.=0C.≥0D.＞028.全混流反应器的容积效率η小于时，且随着的增大而减小，此时该反应的反应级数n_______。（D）A.＜0B.=0C.≥0D.＞029.全混流反应器的容积效率η=时，该反应的反应级数n_______。（B）A.＜0B.=0C.≥0D.＞030.全混流釜式反应器最多可能有_______个定常态操作点。（C）A.1B.2C.3D.431.全混流反应器中有_______个稳定的定常态操作点。（B）A.1B.2C.3D.432.对于_______的反应器在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的。（D）A.间歇式反应器B.全混流反应器C.搅拌釜式反应器D.平推流管式反应器33.一级不可逆液相反应，，出口转化率，每批操作时间，装置的生产能力为50000kg产物R/天，=60，则反应器的体积V为_______。（C）A.B.C.D.34.对于自催化反应，最合适的反应器为_______。（D）A.全混流反应器B.平推流反应器C.循环操作的平推流反应器D.全混流串接平推流反应器35.对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器为_______。（D）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36.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_______。（B）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37.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）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38.对于可逆放热反应，为提高反应速率应_______。（C）A.提高压力B.降低压力C.提高温度D.降低温度39.对于单一反应组分的平行反应，其瞬间收率随增大而单调增大，则最适合的反应器为_______。（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40.对于单一反应组分的平行反应，其瞬间收率随增大而单调下降，则最适合的反应器为_______。（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41.简述理想反应器的种类？答：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。42.简述分批式操作的完全混合反应器？答：反应物料一次性投入反应器内，在反应过程中，不再向器内投料，也不出料，待达到反应要求的转化率后，一次性出料，每批操作所需生产时间为反应时间与非生产性时间之和，非生产性时间包括加料、排料和物料加热、冷却等用于非反应的一切辅助时间。43.简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？答：空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。44.对于可逆放热反应如何选择操作温度？答：1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度；2）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。45.对于反应，，；，，当＞时如何选择操作温度可以提高产物的收率？答：对于平行反应，所以，当＞时应尽可能提高反应温度，方可提高R的选择性，提高R的收率。46.在间歇釜中一级不可逆反应，液相反应A→2R，kmol/m3·h，k=×109exp[T]h-1，kmol/m3，60，0，若转化率，装置的生产能力为50000kg产物R/天。求50℃等温操作所需反应器的有效容积？（用于非生产性操作时间t0=h）解：反应终了时R的浓度为47.该反应在全混流反应器中进行，以AlCl3为催化剂，反应温度20℃，液料的体积流速为m3/h，丁二烯和丙烯酸甲酯的初始浓度分别为mol/m3，184mol/m3，催化剂的浓度为mol/m3。速率方程，式中k=×10-3m3/mol·ks，若要求丁二烯转化率为40%。求：1）反应器的体积V；2）容积效率η。解：1）A+B→C对于全混流反应器∵∴∵∴2）在分批式反应器内的反应时间为48.在全混流反应器中一级不可逆反应，液相反应A→2R，kmol/m3·h，k=×109exp[T]h-1，kmol/m3，60，0，若转化率，装置的生产能力为50000kg产物R/天。求50℃等温操作所需反应器的有效容积和它的容积效率？（用于非生产性操作时间t0=h）解：（1）进料速度v0（2）反应器有效容积V(3)49.现有一有效容积为的搅拌釜反应器，其内设置有换热面积为的冷却盘管。欲利用改反应器来进行A→R的一级不可逆的液相反应，其速率常数，反应热，原料液中A的浓度，但不含反应产物R。此原料液的密度ρ=1050g/l；定压比热（J/g·℃）。要求原料液的进料流率为，反应器出口的反应液中。总传热系数U=（KJ/m2·h·℃）。所用的冷却介质的温度为25℃。试求满足上述反应要求所需的反应温度以及料液的起始温度T0。解：1)计算反应温度T根据2）50.乙酸酐发生水解，反应温度25℃，k=min-1，采用三个等体积的串联全混流釜进行反应，每个釜体积为1800cm3，求使乙酸酐的总转化率为60%时，进料速度。解：初始浓度为，离开第一釜为，依次为、。∵∴对第二釜对于等体积釜串联同理∴τ=（min）51.串联全混流反应器进行一级不可逆反应，假定各釜容积、温度相同，试计算N为1，2，3的反应有效容积，如不考虑非生产性操作时间的条件下分批式反应器的有效容积。解：利用N(个)123V（）若采用分批式52.应用两个按最优容积比串联的全混流釜进行不可逆的一级液相反应，假定各釜的容积和操作温度都相同，已知此时的速率常数k=，原料液的进料速度=10m3/h，要求最终转化率，试求V1、V2和总容积V。解：对于一级不可逆反应应有代入得整理得∵，∴∴总容积53.用两串联全混流反应器进行一个二级不可逆等温反应，已知在操作温度下要求出口xA=，计算该操作最优容积比和总容积V。解：代入总容积54.应用管径为D=的管式反应器来进行一级不可逆的气体A的热分解反应，其计量方程为A=R+S；速率方程为；而k=×109exp[-19220/T](s-1),原料为纯气体A,反应压力P=5atm下恒压反应,T=5000C。,=h,求所需反应器的管长L,停留时间t，空时τ（理想气体）。解：反应气体的进料体积流速为：反应流体在管内的体积流速为：此处：（纯气体）；，，∴而∴55.液相原料中反应物A进入平推流反应器中进行的反应，已知。求：1）当出口浓度时的进料流。2)当进料流量时出口浓度。解：1）2）56.自催化反应A+R→2R，其速率方程为：，在70℃下等温地进行此反应，在此温度下k=m3/kmol·h；其它数据如下：kmol/m3；kmol/m3；10m3/h；要求反应的转化率。试求：1）在全混流反应器中反应所需的容积；2）在平推流反应器中反应所需的容积。解：令∴1）全混流反应器所需的容积2）平推流反应器所需的容积57.(A)(P)(S)反应速度；，在恒温恒容下求(a)平推流(b)全混流,求，其中,,。解:(a)()=(==l==(b)==()∴==l=l=l=58.(A)(P)(S)反应速度；，在恒温恒容下求等容积的两釜串联全混流反应器内进行这一反应时,求目的产物P的选择性，其中,,。解：等容积釜串联应有对第二个全混流反应器作物料衡算∴=对于P:∴+