1、化学反应工程化学反应工程.化学反应工程课程综合复习资料一、填空题1、全混流反应器的E函数表达式为 ,其无因次方差= ,而平推流反应器的无因次方差 。2、工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是 、 、和 。3、在间歇反应器中进行一恒压气相反应,原料为A和B的混合物,其中A含量为20%(mol),若物料初始体积为2升,则A转化50时,物料的总体积为 。4、基元反应的分子数 (可能/不可能)是小数。5、某液相反应于50下在间歇反应器中进行,反应物A转化80需要10min,如果于相同条件下在平推流反应器中进行,则达到同样的转化率需要的空时为 ;如果同样条件下在全混流反应器中进行,达到同样的转化率需要的
2、空时 。6、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 和 。7、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。8、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数为: 。9、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 ;而对于复合反应,选择反应器时主要考虑的则是 。10、对于反应,各物质反应速率之间的关系为:(-rA):(-rB):rR 。11、某重油催化裂化装置处理量为100吨重油/h,未转化重油为6吨/h,汽油产量为42吨/h,则重油的转化率为_ _,工业上汽油的收率及选
3、择性为_ _和_ _。12、某反应的计量方程为,则其反应速率表达式 。13、反应级数 (可能/不可能)大于3, (可能/不可能)是0,基元反应的分子数 (可能/不可能)是0。14、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步为 、 和 。15、在均相反应动力学中,利用实验数据求取化学反应速率方程式的两种最主要的方法为 和 。16、对于一个在全混流反应器里进行的放热反应,一般可以出现三个定常态操作点M1、M2、M3,如下图所示,其中M1和M3这两点我们称之为 的定常态操作点,M2则称为 的定常态操作点。实际操作时,我们一般选择M1、M2、M3中 做为操作点。17、某一级液相反
4、应在间歇式反应器中进行,5min转化率为50,则转化率达到80需时间_min。18、某反应的速率方程式为 mol/(m3.h),则反应级数n为2时,k的单位为 _。19、某反应的计量方程为,则其反应速率表达式 。20、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60%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 。21、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 。22、有一液相不可逆反应:,A的初始浓度为0.5mmol/L和3mmol/L的条件下均在10min内
5、转化了15,该反应的反应级数为n = 。速率常数k = 。23、某一级液相反应在间歇式反应器中进行,6min转化率为50,则转化率达到85需时间_min。二、选择题1、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。2、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 。A.;
6、B.;C.;D.3、对于一级不可逆反应,产物R的最大浓度通常 。A. 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4、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. 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5、轴向分散系数与扩散系数,下面论述正确的是 。A. 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
7、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6、对于气固相催化反应的反应机理难以确定的主要原因,正确的是 。A. 中间物种的浓度低B. 中间物种的寿命短C. 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D. 中间物种往往不具有正常化合物的结构和性质7、恒温恒压的气相变容反应,原料中混入了一定量的Ar气(与N2和H2的转化率为零时的初始总摩尔数比为1:4,N2与H2的比例为计量比),则膨胀率为 。A. -2/5; B. -1/3; C. -1/6; D. -1/28、多级混合流模型和轴向分散模型是两种预测非
8、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9、关于基元反应的认识,正确的是 。A. 分子数可以是任意的整数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. 基元反应和意义是不一样的D. 基元反应的总反应级数可能是小数10、关于非理想流动与停留时间分布,论述正确的是 。A. 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
9、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11、关于E函数和F函数,下面正确的是 。A. ; B. ; C. ; D. 12、关于指前因子和活化能描述正确的是 。A. 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13、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
10、同,对反应结果一般有明显的影响,但对于 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14、对于化学反应的认识,下面正确的是 。A. 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15、对于瞬时收率和总收率,下列错误的说法有 。A. 对于平推流反应器,反应的瞬时收率与总收率相等B. 对于全混流反
11、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16、某反应速率常数的单位为hr -1,该反应为 级反应。A. 零级; B.一级; C.二级; D.不能确定. 17、对于反应,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. 全混流反应器;C. 两个串连在一起的等体积全混流反应器; D. 平推流与全混流串联在一起的反应器18、某反应速率常数的单位为m3/(mol.hr),该反应为 级反应。A. 零级; B. 一级; C. 二级; D. 不能确定. 19、对于下列平行反应:,活
12、化能E1E2,反应级数n1n2,如果目的产物是R的话,我们应该在 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20、是 。A. 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21、对于一个串联反应,目的产物是中间产物,下述反应器中最适宜的反应器是 B A. 全混流反应器;B. 平推流反应器;C. 两个串连在一起的等体积全混流反应器D. 平推流与全混流串联在一起的反应器22、对于化学反应的认识,下面正确的是 A. 化学反应的转化率、目的产物的收率仅与化学反应
13、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23、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24、对于一个气固相催化反应过程,下列属于动力学因素的是 (多项选
14、择)A. 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25、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 。A. 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26、对于一级不可逆反应,产物R的最大浓度通常 。A. 只与速率常数的大小有关;B. 只与反应温度有关;C. 与A
15、的初始浓度和速率常数的大小有关;D. 只与A的初始浓度有关三、计算题1、在一反应器入口输入理想脉冲示踪物后,不同时间检测出口示踪物的浓度,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: , k = 0.27min-1, 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?2、某气相一级不可逆反应:在等温,等压条件下在一间歇反应器中进行,原料中含A 75(mol),8分钟后体积增加了一倍,求A的转化率以及此温度下的速率常数。3、在适宜的条件下A按下面的计量方程进行反应v0=15 liter/mi
16、n, CA0=3 mol/liter, CR0=CS0=0。用多大的平推流反应器R浓度能达到最大?该最大浓度是多少? 4、用一个2升的全混流反应器来确定某反应的动力学方程,A的液相溶液分别以不同的流率和不同的初始浓度加入反应器,并测定A的出口浓度,得到如下表所示的数据。v0L/minCA0mmol/LCAmmol/L0.449.1418.340.564.4023.601103.2041.142153.2068.102180.8075.72假设反应速率只与A有关,求反应速率方程式,如需作图,请使用下页的图面。化学反应工程课程综合复习资料参考答案一、填空题1、,1,0。2、活性、选择性、稳定性。3
17、、1.6升。4、不可能。5、10min;不能确定。6、脉冲示踪法、阶跃示踪法。7、均一,等于。8、串联的全混区的个数N,Pe。9、反应器的大小;目的产物的分布。10、2:1:3。11、94,42、44.7。12、不能确定。13、不可能、可能、不可能。14、吸附、表面反应、脱附。15、积分法、微分法。16、稳定的、不稳定的、M3。17、11.58 。18、m3/(mol.h) 。19、不能确定 。20、66.7、40% 、66.7% 。21、质量传递、动量传递 、热量传递、反应动力学。22、1 、 0.016min-1 。23、16.42 。二、选择题1、C;2、BD;3、C;4、ABD;5、B
18、CD;6、ABD;7、A;8、D;9、BC;10、AC;11、BC;12、B;13、AB;14、BD;15、AD;16、B;17、A;18、C;19、B;20、B;21、B;22、BD;23、A;24、CD;25、A ;26、C。三、计算题1、解:根据脉冲示踪数据可得:15min=45.83min20.204故:则:2、解:(1) 为变容反应,摩尔比; 0.25 0.75 即: 1/3 1故:i=1/3,即:膨胀率:8分钟后:V2V0=V0(1A xA)解得:xA=66.7%3、解:由:得:Vp2.3115=34.66得:CR,max=0.531.5mol/L4、解:根据全混流反应器的设计方程:得:由已知数据可得下述数据:,minlnCAln(-rA)56.162.911.82410.203.162.32231.023.723.43185.104.224.441105.084.334.65假设:rA=kCAn, 得:ln(-rA)=lnk+nlnCA以ln(-rA)对lnCA做图,得一直线,截距lnk=-4,得:k=0.018L/(mmol.min),斜率n=2。故,速率方程为: rA=0.018CA2 mmol/(L.min)
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