第一章：化学反应计量基础
一、教学基本要求
1．化学中的计量（1学时）
掌握有效数字的概念及运算规则；理解反应进度的基本概念；了解分压定律。
2．测量或计量中的误差（3学时）
掌握准确度与精密度的概念、区别与联系；误差的种类、来源与减免方法；测定结果离群值的舍弃（Q检验法）及平均值的置信区间。熟悉误差与偏差的各种表达方式；了解完整的分析实验报告的书写方式及所含内容。
二、学时安排
三、教学内容
§1-1 化学中的计量
一、量与测量
1．物质的量及物质的量浓度
物质的量：符号：n 单位：mol n B=m B/M B
物质的量浓度(简称浓度)：符号：c B单位：mol·L-1c B=n B /V 。溶液中离子的平衡浓度常用[B]表示。
物质的质量分数（或称百分含量）：即物质B在混合物中所占的比例。w B=n B/∑m (可乘100%，且w B无量纲)
2．测量中的有效数字
一个数字不仅能表示其量的大小，同时能反映出所用仪器的准确程度。如：同一台秤称得的物质的量为0.10g,而在分析天平上称得为0.1000g。因此在化学测试中，要准确地测量，准确地记录，以及正确的数字取舍。
有效数字定义：一个数据中，所有确定的数字，再加一位不确定数字。即一个数字的最后一位是可疑数字或称估计数字。
如：20.00mL表明以mL为单位，小数点后一位是准确的，小数点后第二位是可疑数字。而改用L做单位时，则应表示为0.02000L。此时仍表示以mL为单位时小数点后第二位是可疑数字，而如改写成0.02L，则表示以L为单位，小数点后第二位（几十毫升），为可疑数字，使得可疑程度加大。
例如：0.5180; 0.518 绝对误差：±0.0001；±0.001
所以数字后的“0”不可随意舍掉，不能随意增减有效数字的位数。
有效数字的确定：
<1>.有效数字最后一位是不确定数字,倒数第二位反映出仪器的最小刻度单位。
<2>.数字“0”是否为有效数字取决其所在位置。数字之间或之后的“0”为有效数字。如：
21.20 ；5.07 ，数字之前的“0”只起定位作用，不是有效数字。如：0.0875
<3>.分析化学实验中对有效数字的要求：
①电子天平称重时，取小数点后四位。移液管、滴定管读体积时以mL 为单位，取小数点后两位。
②.度取四位有效数字，分子量取四位有效数字。
如：c （HCl ）= 0.1000 mol/L ；M(HCl) = 36.45 ；M(Na 2CO 3) = 106.0 ③.误差和偏差一般取一位有效数字，最多取二位。如：±0.1%,±0.12 %,
④.pH 取1~2位有效数字。因为pH 为负对数，所以其小数部分为有效数字，整数部分只起定位作用。如：pH =4.56 为二位有效数字。
⑤ 与测量无关的纯数如化学计量关系式中的化学计量数、摩尔比、稀释倍数等，可视为无限
多位数，不影响其它有效数字的运算。
⑥ 当计量单位由大变小时，采用指数形式。不可改变有效数字位数。如：25.0g →2.50×104mg
不能写成25000mg ⑦ 计算过程中数字首位≥8时，其有效数字位数可多算一位。 ⑧ 确定有效数字位数时采用“四舍六入五留双”。如：3.175→3.18；3.165→3.16 ⑨ 在计算的过程中间可多保留一位有效数字，以免多次取舍引起较大误差。
运算规则：
加减运算：结果所保留的位数，取决于绝对误差最大的数，（即小数点后位数最少者）。应“先取齐后加减”。
例：0.1325+5.103+60.08+139.8→0.1+5.1+60.1+139.8=205.1 乘除运算：结果所保留的位数取决于相对误差最大的数（即有效数字位数最少者）。应“先乘除，后取舍”。
例：0.1325×28.6×0.15=0.57
3．分压定律
<1>理想气体状态方程式：PV=nRT
其中P ：Pa ；V ：m 3 ；n ：mol ；T ：K 时R=8.314J ·mol -1·k -1 <2>道尔顿分压定律
混合气体中各组分的分压Pi 为该组分气体单独占有相同体积时所具有的压力。 混合气体的总压：P 总=P A +P B +……P i
由于各组分气体均视为理想气体。故各组分气体与混合气体均满足理想气体状态方程：P i V=n i RT ；P 总V=n 总RT ；两式相比P i /P 总=n i /n 总
则 P i =P 总·n i /n 总 n i /n 总 称为物质的量分数（也称摩尔分数）
若将混合气体分离成每一组分气体，并与分离前的混合气体具有相同温度、压力。则分离后：Vi/V 总=n i /n 总 Vi/V 总为体积分数。
4．化学反应计量关系式
反应进度：对任意化学反应：gG+dD
移项后可写成：0= -aA-bB+gG+dD ∑υB ·B
B ：表示参与反应的各物质。υB ：各物质的化学计量数。其中反应物υ为负值，产物的υ为正值。
反应进度的微分定义式为：d ξ=dn B /υ B
用物质的变化量来表示：ξ=Δn B /υ B ξ单位为mol
用不同物质表示时：ξ=Δn A /υA =Δn B /υB =Δn G /υG =Δn D /υ D 例：N
2(g)+3H 23(g) 以N 2表示：ξ）/-1=1mol 以H 2表示: ξ=(0-3)/-3=1mol
以NH 3表示: ξ=(2-0)/2=1mol
对一个确定的化学反应式，其ξ具有相同的数值。即与选用何种物质表示无关。在化学反应中，如果物质的量的改变量恰好等于反应式中该物质的化学计量数时，该反应的反应进度为1mol 。反应进度与反应式的书写形式有关。
化学反应计量关系式：
如果我们把反应进度关系式中的Δn B 取绝对值并用n B 表示，反应系数也取绝对值。则有：n A /υA = n B /υB = n G /υG = n D /υ D
反应物A 、B 之间的计量关系式为：n A =
b a
n B n B=a
b n A 注意：此式常用于滴定分析的计算中，因此要求反应必须是进行程度很大，属于定量完
成的反应。（即达到滴定反应的条件）。
溶液中，n=c ·V 固体物质：n=M
m
§1-2 测量或计量中的误差。
一、误差与准确度
1、 绝对误差与相对误差
准确度表示测定结果与真实值接近的程度。
准确度的大小可用误差来衡量：绝对误差=测定值－真实值。
正误差表示测定结果偏高，负误差表示测定结果偏低，误差越小准确度越高。但有时绝对误差也不能很好的反映出测试的准确程度。如：
真值：1.0000 测定值：1.0001 绝对误差：0.0001 0.1000 0.1001 0.0001
虽然绝对误差均为0.0001，但其真值相差十倍。显然准确度不同，故提出：
相对误差Er=
真实值
绝对误差
×100%
则上面第一数的Er=
0000.10001
.0×100%=0.01%
而第二数的Er=1000
.00001
.0×100%=0.1% 。 两者相差10倍。
相对误差更能显示误差所占的比例。
由此可见：绝对误差相同时，被测定量较大相对误差较小，测定结果的准确度较高。 2、误差的性质和产生的原因
根据误差的性质和产生的原因可将误差分为三类：
<1>.系统误差（也称可测误差）
是由测定过程中某些经常性的，恒定的原因所造成的误差。其特点为：
①对分析结果的影响比较恒定，使之整体偏高或偏低。会在同一条件下的测定中重复
地显示出来。
②只影响分析结果的准确度，不影响其精密程度。
③可采取一定的方法减小或消除。
系统误差的主要来源：
①方法误差——由于方法本身不完善而引入的误差。
如：重量分析中，由于沉淀都会有少量的溶解，因此会使测试结果偏低。另外指示剂选择不当，使滴定终点显示不准确（过早或过迟），也会造成方向一致的系统误差。
②仪器误差——由于仪器本身的不准确或未经校正所造成的误差。
如：标注1.000g的砝码，由于磨损而至0.9927g，在每次使用时均会造成等量的系统误差。
③试剂误差——由于试剂不纯或蒸馏水不纯造成的误差。如：试剂或蒸馏水中含有被测
组分或干扰离子。
④主观误差——由于操作人员的生理特点引起的误差。是由于操作人员的习惯和偏向所
引起的。如：滴定终点颜色的观察，有人偏深，有人偏浅。滴定管读数时，有人偏高，有人偏低等。
消除误差的方法：
对于方法误差，应选用更合适的方法，或采用对照实验；仪器误差则要对仪器校正；
对试剂误差可进一步纯化试剂，或采用空白实验的方法，均可以降低或消除系统误差。
<2>偶然误差（也称随机误差）
偶然误差是由一些偶然的因素引起的。如：测定时环境的温度、湿度、气压等微小变化。因而是可变的。有时大，有时小，有时正，有时负。偶然误差难以观察也难以控制。即使最有经验的人进行很仔细的操作，重复多次后，其各次的结果仍会有差别。偶然误差既影响准确度，也影响精密度。
在实验多次重复后，可看出偶然误差的分布也是有规律的。
①大小相近的正负误差，出现的几率是相等的。
②大误差出现的几率小；小误差出现的几率大，非常大的误差出现的几率近于零，符合正态
分布。
因此，操作越仔细，测定次数越多，则测定结果的算术平均值越接近于真实值。所以采用多次测定取平均值的方法可减小偶然误差。
<3>.过失误差
过失误差是指在测定过程中由于测定者的粗心大意，不按操作规程办事而造成的误差。如溶液的溅失、看错砝码、读错数、加错试剂等。
过失误差对测定结果影响很大，必须避免。
二、偏差与精密度：
偏差的表示方法：
在实际工作中，真实值不可能准确地知道（如物质中某组分的含量是多少）。
精密度表示测定结果与对同一试样进行多次测试的平均值的接近程度，可用偏差来表示精密度的大小。
绝对偏差：di=个别测定值（x i）－算术平均值（x）
相对偏差：（di/x）×100%
平均偏差：d =
n
x
x i
∑-
极差：R=x max －x min (最大值－最小值)
标准偏差（均方根偏差） 对于有限次测定：S=
1
)(2
--∑n x x
i
相对标准偏差（变异系数）：CV%=
x
S ×100% 标准偏差可反映出大偏差所占的比例。 如：①25.98；26.02；25.98；26.02
②26.02；26.01；25.96；26.01 平均值 d S ① 26.00 0.02 0.023 ② 26.00 0.02 0.027
d 相同，但第二组数据最小值为25.96，比第一组数据的偏差大。
精密度与准确度的关系：
<1>.准确度高，精密度一定高。即每个数值都与真实值接近。（甲） <2>.精密度高，准确度不一定高。（乙） <3>.精密度差的数据不可靠（丙、丁）。失去了衡量准确度的前提，丁的平均值虽接近真实值，但如果用三个数来平均则误差就会很大。乙的精密度较高，但准确度较差。通常是由系统误差引起的。消除系统误差后，可提高准确度。因此，精密度高是保证准确度的前提。
三、测试结果的数据处理 1．置信度与平均置信区间
置信度：真实值在某一范围内出现的几率。
置信区间：在选定的置信度下，总体平均值μ在以测定平均值x 为中心的多大范围内出现。该范围称为平均置信区间。
x 与μ的关系：μ=x ±
n
ts 用图可表示为： ⊙
t 值可由P11表1-1查出。n ：测定次数。
平均置信区间的大小取决于测定的精密度（S ）测定次数（n ）和置信水平（t ）。
<1>.测定结果所包含的最大偶然误差为±n
ts
<2>.选择的置信度越高，置信区间越宽。
<3>.测定次数越多，t 值越小（见表1-1）。置信区间越窄，x 与μ越接近。
2． 可疑数据的取舍——Q 检验
在进行一系列平行测定时，往往会出现偏差较大的值。称为离群值。异常值的引入会影响测定结果的平均值。因此在计算前应进行异常值的合理取舍。如异常值是由明显过失引起的，则应舍弃。如不是由明显过失引起的，则要进行异常值检测。如一组测定值：22.30；20.25；20.30；20.32；显然第一个数为离群值。在计算平均值是是否应将其舍弃，这种舍弃不是任意的，要有根据。 Q 检验法：
例：一组测定值：22.38 22.39 22.36 22.04 22.44 检验步骤：<1>将测定值按递增顺序排列：x 1,x 2,…x n 22.36 22.38 22.39 22.40 22.44
<2>计算极差R=x max －x min 和可疑值与相邻值之差x 2－x 1或 x n －x n －1
<3>根据Q 计=
R x x 12-或R x x n n 1--求出Q 计=08
.040.2244.22-=0.5 <4>根据测定次数和置信度从P12表1-2中查出Q 表值
判定：Q 计≥Q 表时，离群值应舍弃，反之则保留。置信度在90%，n=5次时，查得Q 表=0.64 Q 计 由于置信度升高会使置信区间加宽，所以在置信度为90%时应保留的数字在95%时也一定应保留。在90%该舍弃的数值，在95%时则不一定要舍弃，应重新做Q 检验。反之在95%该舍弃的数值，在90%时一定舍弃。而在95%该保留的数值在90%时不一定保留。 在Q检验中，置信度选择要合适，置信度太小置信区间过窄，会使该保留的数值舍掉。反之，置信度太高，会使置信区间加宽，使该舍弃的数值被保留。 在测定次数n≤3时，做Q检验，会将错误数字保留。因此应增加测定次数；减消离群值在平均值中的影响。 化学反应工程考试总结 一、填空题： 1.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。 2.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。 3.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。 4.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。 5.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）。 6.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。 7.平推流反应器的E函数表达式为 , () 0, t t E t t t ?∞= ? =? ≠ ?? ，其无因次方差2θσ= 0 ，而全混流反应器的无因次方差2θσ＝ 1 。 8.某反应速率常数的单位为m3 / (mol? hr )，该反应为 2 级反应。 9.对于反应22 A B R +→，各物质反应速率之间的关系为(-r A)：(-r B)：r R＝1：2：2 。 10.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。 11.某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式不能确定。 12.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30 min, 而 在80 ℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 3.46×105(J / mol ) 。 13.反应级数不可能（可能/不可能）大于3。 14.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；15.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。 光化学反应原理 光化学反应在环境中主要是受阳光的照射，污染物吸收光子而使该物质分子处于某个电子激发态，而引起与其它物质发生的化学反应。如光化学烟雾形成的起始反应是二氧化氮（NO2）在阳光照射下，吸收紫外线（波长2900~4300A）而分解为一氧化氮（NO）和原子态氧（O，三重态）的光化学反应，由此开始了链反应，导致了臭氧及与其它有机烃化合物的一系列反应而最终生成了光化学烟雾的有毒产物，如光氧乙酰硝酸酯（PAN）等。 光化学反应的发生必须具备的条件 当光照射在物体上时,会发生三种情况:反射、透过和吸收。在光化学中,只有被分子吸收的光才能引起光化学反应。因此,光化学反应的发生必须具备两个条件:一是光源,只有光源发出能为反应物分子所吸收的光,光化学反应才有可能进行。二是反应物分子必须对光敏感(与其分子的结构有关) 。即反应物分子能直接吸收光源发出的某种波长的光,被激发到较高的能级(激发态) ,从而进行光化学反应。例如:卤化银能吸收可见光谱里的短波辐射(绿光、紫光、紫外光) 而发生分解: 2AgBr=2Ag +Br2 这个反应是照像技术的基础。但卤化银却不受长波辐射(红光) 的影响。所以,暗室里可用红灯照明。由此也可看出,光化学反应的一个重要特点是它的选择性,反应物分子只有吸收了特定波长的光才能发生反应。需要注意的是,有些物质本身并不能直接吸收某种波长的光而进行光化学反应,即对光不敏感。但可以引入能吸收这种波长光的另外一种物质,使它变为激发态,然后再把光能传递给反应物,使反应物活化从而发生反应。这样的反应称为感光反应。能起这样作用的物质叫感光剂。例如:CO2 和H2O 都不能吸收日光,但植物中的叶绿素却能吸收这样波长的光,并使CO2 和H2O 合成碳水化合物: CO2 + H2O=16 n(C6H12O6) n + O2 叶绿素就是植物光合作用的感光剂。 光化学反应 物质在可见光或紫外线照射下吸收光能时发生的光化学反应。它可引起化合、分解、电离、氧化、还原等过程。主要有光合作用和光解作用两类。 光化学反应（二） 光化学反应可引起化合、分解、电离、氧化还原等过程。主要可分为两类：一类是光合作用，如绿色植物使二氧化碳和水在日光照射下，借植物叶绿素的帮助，吸收光能，合成碳水化合物。另一类是光分解作用，如高层大气中分子氧吸收紫外线分解为原子氧；染料在空气中的褪色，胶片的感光作用等。 光化学反应（一） 只有在光的作用下才能进行的化学反应,即反应物分子吸收光能以后引起的化学变化,称为 光化学反应,亦称光反应(photoreaction)。例如,二苯甲酮和异丙醇都很稳定,它们接触时不发生反应,但在光作用下,两者可以进行化学反应。 一、单项选择题： （每题2分，共20分） 1．反应器中等温进行着A →P(1)和A →R(2)两个反应，当降低A 的浓度后，发现反应生成P 的量显著降低，而R 的生成量略降低，表明(A ) A ．反应(1)对A 的反应级数大于反应(2) B ．反应(1) 对A 的反应级数小于反应 (2) C ．反应(1)的活化能小于反应(2) D ．反应(1)的反应速率常数大于反应(2) 2.四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2θσ为( B ) A ． 1.0 B. 0.25 C ．0.50 D ．0 3．对一平行—连串反应R A Q P A ?→??→??→?) 3()2()1(，P 为目的产物，若活化能次序为：E 2 第二章均相反应动力学基础 均相反应均相反应是指参予反应的各物质均处同一个相内进行化学反应。 在一个相中的反应物料是以分子尺度混合的，要求： ①必须是均相体系 (微观条件) ②强烈的混合手段 (宏观条件) ③反应速率远小于分子扩散速度 一、计量方程 反应物计量系数为负，生成物计量系数为正。 计量方程表示物质量之间关系，与实际反应历程无关； 计量系数只有一个公因子； 用一个计量方程表示物质量之间关系的体系称为单一反应，反之称为复合反应。 二、化学反应速率 单位时间、单位反应容积内组分的物质的量（摩尔数）的变化称之为该组分的反应速率。 反应物： 生成物： 对于反应 三、化学反应速率方程 r 是反应物系的组成、温度和压力的函数。 3 2223NH H N =+032223=--N H NH A A A dn r Vd d t C dt =- =-R R R dn r Vdt dC dt == A B S R A B S R αααα+=+S A B R A B S R r r r r αααα= = = A A A B r [k (T)][f( C ,C ,)] = 有两类；双曲函数型和幂函数型。 k-化学反应速率常数； a(b)-反应级数。 (1)反应级数 (i) 反应级数与反应机理无直接的关系，也不等于各组份的计量系数； (ii) 反应级数表明反应速率对各组分浓度的敏感程度； (iii) 反应级数是由实验获得的经验值，只能在获得其值的实验条件范围内加以应用。 (2)反应速率常数k [k]: s -1 ·(mol/m 3)1-n E ：是活化能，把反应分子“激发”到可进行反应的“活化状态”时所需的能量。 E 愈大，通常所需的反应温度亦愈高，反应速率对温度就愈敏感。 k 0 —指前因子,其单位与反应速率常数相同； E — 化学反应的活化能,J/mol ； R — 气体常数,8.314J/(mol .K)。 a b A A B r kC C =2 2 2 0.5 12H Br HBr HBr Br k c c r c k c = + exp[]E k k RT =-01 ln ln E k k R T =-? lnk 1/T 计量基础知识 一、填空题 1、《计量法》立法的宗旨是为了加强计量监督管理，保障国家计量单位制的统一和量值的准确可靠，有利于生产、贸易和科学技术的发展，适应社会主义现代化建设的需要，维护国家、人民的利益。 2、《计量法》规定，处理计量器具准确定度所引起的纠纷，以国家计量基准器具或者社会公用计量标准器具检定的数据为准。 3、《计量法》规定，县级以上人民政府计量行政部门可以根据需要设置计量检定机构，或者授权其他单位的计量检定机构，执行强制检定和其他检定、测试任务。 4、《计量法实施细则》规定，计量检定工作应当符合经济合理、就地就近的原则，不受行政区划和部门管辖的限制， 5、《计量法实施细则》规定，任何单位和个人不准在工作岗位上使用无检定合格印证或者超过周期检定以及经检定不合格的计量器具。 6、计量器具经检定合格的，由检定单位按照计量检定规程的规定，出具检定证书、检定合格证或加盖检定合格印。 7、检定证书、检定结果通知书必须字迹清楚、数据无误，有检定、核验、主管人员签字，并加盖检定单位印章。 8、检定合格印应清晰完整。残缺、磨损的检定合格印，应即停止使用。 9、计量检定人员出具的检定数据，用于量值传递、计量认证、技术考核、裁决计量纠纷和实施计量监督具有法律效力。 10、计量检定人员有权拒绝任何人员迫使其违反计量检定规程，或使 用未经考核合格的计量标准进行检定。 11、强制检定的计量标准和强制检定的工作计量器具，统称为强制检定的计量器具。 12、在国际单位制的基本单位中，热力学温度的计量单位名称是开尔文，计量单位的符号是K。 13、在选定了基本单位之后，按物理量之间的关系，由基本单位以相乘、相除的形式构成的单位称为单位制。 14、在国家选定的非国际单位制单位中，旋转速度的计量单位名称是转每分，计量单位的符号是r/min。 15、测量值为9998，修正值为3则真值为10001，测量误差为-3。 16、某仪表量程0~10，于示值5处计量检得值为4.995，则示值引用误差为0.05%，示值相对误差为0.1%。 17、对某级别量程一定的仪表，其允许示值误差与示值大小无关，其允许示值相对误差与示值大小有关。 18、误差分析中，考虑误差来源要求不遗漏、不重复。 19、对正态分布，极限误差取为三倍标准差的置信概率为0.9973，取为二倍标准差的置信概率为0.9545。 20、仪表示值引用误差是仪表示值误差与仪表全量程值之比。 21、对于相同的被测量，绝对误差可以评定不同的测量方法的测量精度高低。对于不同的被测量，采用相对误差来评定不同的测量方法的测量精度高低较好。 22、高一级标准的误差应尽量选为低一级的1/3至1/10。 4?从反应器停留时间分布测定中 ，求得无因次方差「二 _ 0.98 ，反应器可视为 XXX 大学 化学反应工程 试题B （开）卷 （答案）2011 — 2012学年第一学 期 一、单项选择题： （每题2分，共20分） 1.反应器中等温进行着 A T P （1）和A T R （2）两个反应，当降低 A 的浓度后，发现反 应生成P 的量显著降低，而 R 的生成量略降低，表明 （） A .反应（1）对A 的反应级数大于反应 （2） B .反应（1）对A 的反应级数小于反应 C .反应（1）的活化能小于反应 （2） D .反应（1）的反应速率常数大于反应 2 一为（） 2?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 A . 1.0 B. 0.25 C . 0.50 A （1） > A ⑶ > D . 0 P —-(2)， Q 3. 对一平行一连串反应 为了目的产物的收率最大， A .先高后低 B.先低后高 C .高温操作 4. 两个等体积的全混流反应器进行串联操作， 与第二釜的反应速率-広2之间的关系为（ A . -r Ai > -r A2 B . -r Ai 则最佳操作温度序列为（ ,P 为目的产物，若活化能次序为：E 2 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） 第二章 均相反应动力学 1. 均相反应是指_。（参与反应的物质均处于同一相） 2. aA + bB pP + sS 对于反应，则=P r _______)(A r -。（a p ） 3.着眼反应组分K 的转化率的定义式为_______。（ 00 K K K K n n n -=χ） 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βαB A C A C C K r =-，用浓度表示的速率常数为C K ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数P K ，则C K =_______P K 。（)()(βα+RT ） 6. 化学反应的总级数为n ，如用浓度表示的速率常数为C K ，用逸度表示的速率常数f K ，则 C K =_______f K 。（n RT )(） 7. 化学反应的总级数为n ，如用浓度表示的速率常数为C K ，用气体摩尔分率表示的速率常数y K ，则 C K =_______y K 。（n p RT ???? ??） 10. 活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。（反应速率） 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A P(主) S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与_______无关，仅是_______ 《化学反应工程》试题 XXX大学化学反应工程试题B（开）卷 （答案）2011—2012学年第一学期 一、单项选择题：（每题2分，共20分） 1．反应器中等温进行着A→P(1)和A→R(2)两个反应，当降低A的浓度后，发现反应生成P的量显著降低，而R的生成量略降低，表明(A ) A．反应(1)对A的反应级数大于反应(2) B．反应(1) 对A的反应级数小于反应(2) C．反应(1)的活化能小于反应(2) D．反应(1)的反应速率常数大于反应(2) 2.四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为( B ) A． 1.0 B. 0.25 C．0.50 D．0 3．对一平行—连串反应，P为目的产物，若活化能次序为：E2 《化学反应工程》试题库 一、填空题 1. 质量传递、热量传递、动量传递和和化学反应称为三传一 反? 2. 物料衡算和能量衡算的一般表达式为输入-输出二累 积_____________ 。 3. 着眼组分A 转化率X A的定义式为 X A=( n A—n A)/ _____________ 。 4. 总反应级数不可能大于￡—。 5. 反应速率-r A=kC A C B的单位为kmol/(m3? h).速率常数k的因次为 nV(kmol ? h ) 。 6. 反应速率-r A=kC A的单位为kmol/kg ? h.速率常数k的因次为mVkg ? h 。 7. 反应速率.kc A/2的单位为mol/L ? s.速率常数k的因次为 (mol) 1/2? L-1/2? s 。 8. 反应速率常数k与温度T的关系为lnk 10000 102.其活化能为 T mol 。 9. 某反应在500K时的反应速率常数k是400K时的103倍.则600K 时的反应速率常数k时是400K时的10 5倍。 10. 某反应在450C时的反应速率是400C时的10倍.则该反应的活化 能为（设浓度不变）mol 。 11. 非等分子反应2SO+Q==2SQ的膨胀因子sq等于________ 。 12. 非等分子反应N2+3H2==2NH的膨胀因子H2等于-2/3 。 13. 反应N b+3H2==2NH中（& ）= 1/3 （仏）二1/2 扁3 14. 在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应.反应物初浓度为G°. 转化率为X A.当反应器体积增大到n倍时.反应物A的出口浓度为 C A0（1-X A）n . 转化率为1-（1- X A”。 15. 在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应.反应物初浓度为C A0. 转化率为X A.当反应器体积增大到n倍时.反应物A的出口浓度为 匚些.转化率为nxA—。 1 （n 1）X A 1 （n 1）X A 16. 反应活化能E越大.反应速率对温度越敏感。 17. 对于特定的活化能.温度越低温度对反应速率的影响越大。 18. 某平行反应主副产物分别为P和S选择性S的定义为（n P-g）/ (n s- n s0) 化学反应工程原理 一、选择题 1、气相反应 CO + 3H 2 CH 4 + H 2O 进料时无惰性气体，CO 与2H 以1∶2摩尔比进料， 则膨胀因子CO δ=__A_。 A. -2 B. -1 C. 1 D. 2 2、一级连串反应A S K 1 K 2 P 在间歇式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=m ax ,P C ___A____。 A. 1 22 )(210K K K A K K C - B. 2 2/1120 ]1)/[(+K K C A C. 122 )(120K K K A K K C - D. 2 2/1210]1)/[(+K K C A 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 P S =__C_。 A. A A P P n n n n --00 B. 0 A P P n n n - C. 0 0S S P P n n n n -- D. 0 0R R P P n n n n -- 4、全混流反应器的容积效率η=1.0时，该反应的反应级数n___B__。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 5 、对于单一反应组分的平行反应A P(主) S(副)，其瞬间收率P ?随A C 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 A 2R ，3 0/30.2m kmol C A =， 出口转化率 7.0=A x ，每批操作时间 h t t 06.20=+，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天，R M =60，则反应器的体积V 为_C_3 m 。 A. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D. 23.4 8、在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ， s l mol C r A A ?=-/01.0，当l mol C A /10=时，求反应至 l mol C A /01.0=所需时间t=____B___秒。 A. 400 B. 460 C. 500 D. 560 9、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 = opt τ_____D__。 A. 1 212) /ln(K K K K - B. 1 221)/ln(K K K K - C. 2 112)/ln(K K K K D. 2 11K K 10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间0t 不包括下列哪一项____B___。 1.化学反应工程是一门研究______________的科学。 2.化学反应速率式为β α B A C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的速率常数 P K ，则C K =_______P K 。 3. 平行反应 A P(主) S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与_______无关，仅是_______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_______反应器为宜。 5.对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______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_______。 7.流体的混合程度常用_______、_______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_______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。 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_______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opt T 和平衡温度eq T ，二者的关系为______________。 12.描述流化床的气泡两相模型，以0U 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mf U 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_______相为平推流，而对_______相则有种种不同的流型。 14.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。 II.1.一级连串反应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 = opt τ_______。 A. 1212)/ln(K K K K - B. 1221) /ln(K K K K - C. 2 112)/ln(K K K K D. 211K K 2.全混流反应器的容积效率η小于1.0时，且随着A χ的增大而减小，此时该反应的反应级数n_______。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 3.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 4.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 5.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 6.催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为d m i d C k dt d ψψ =- ，当平行失活对反应物有强内扩散阻力时，d 为_______。 第一章 1. 化学反应工程是一门研究 (化学反应个工程问题)的科学。 2. 所谓数学模型是指 (用数学方法表达各变量间的关系)。 3. 化学反应器的数学模型包括 （动力学方程式、 物料横算式子、 热量衡算式、 动量衡算式 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范围）。 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 （非定态模型）。 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 (在均一的液相或气相中进行的反应)。 2. 对于反应aA + bB → pP + sS ，则r P =( p/a )r A 。 3.着眼反应物A 的转化率的定义式为(转化率Xa=转化了的物料A 的量/反应开始的物料A 的量)。 4. 产物P 的收率ΦP 与得率ХP 和转化率x A 间的关系为( Xp/Xa )。 5. 化学反应速率式为r A =k C C A αC B β，用浓度表示的速率常数为k C ，假定符合理想气体状态方 程，如用压力表示的速率常数k P ，则k C =[ (RT)的a+B 次方]k P 。 6.对反应aA + bB → pP + sS 的膨胀因子的定义式为 （P+S ）-(A+B))/A 。 7.膨胀率的物理意义为 (反应物A 全部转化后系统的体积变化率)。 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E 1＞E 2，选择性S p 与 (A 的浓度) 无关，仅是 (A 的浓度) 的函数。 12. 如果平行反应A → P 、A → S 均为一级不可逆反应，若E 1＞E 2，提高选择性S P 应(提到 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(降 低)k 2/k 1。 14. 产物P 的收率的定义式为 (生成的全部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(生成的物质的量/反应的A 的物质的量) 16. 产物P 的选择性S P 的定义式为(单位时间内产物P 的物质的量/单位时间内生成产物S 的物质的量) 17. 由A 和B 进行均相二级不可逆反应αA A+αB B = αS S ，速率方程为： r A =－dC A /dt=kC A C b 。 求： （1）当C A0/C B0=αA /αB 时的积分式 （2）当C A0/C B0=λ≠αA /αB 时的积分式 18. 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12.6min ，而在340K 时达到同样的转化率仅需3.20min ，求该反应的活化能E 。 第三章 1. 理想反应器是指(理想混合反应器 平推流反应器)。 2. 全混流反应器的空时τ是 (反应器容积) 与(进料的体积流量)之比。 3. 全混流反应器的放热速率Q G ={ 00()A A Hr Ft y x ? }。 4. 全混流反应器的移热速率Q r ={ 012()pm Ft C T T - } 5. 全混流反应器的定常态操作点的判据为{ G r Q Q = }。 6. 全混流反应器处于热稳定的定常态操作点的判据为{ G r Q Q = G r dQ dQ dT dT > }。 二、填空题（每题5分，共30分） 1．一不可逆反应，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 52894 J ／mol 。 解：mol J E E T T R E k k /528942ln )308 12981(314.82ln )11(ln 2 112=∴=-==-=， 2．一气固催化反应R B A →+，若本征反应速率方程为： 则该反应可能的反应机理为 σR R σσR σB σA σB σ σB A σ σA S k +?+?→?+?+?+） 此步为速率控制步骤 ( 222 3．间歇釜反应器中进行如下反应： P A → (1) －r A1＝k 1C A a1 S A → (2) －r A2=k 2C A a2 在C A0和反应时间保持不变下，降低反应温度，釜液中C P /C S 增大，表明活化能E1与E2的相对大小为 E1 化学反应工程考试题 第一章 绪论 1.“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指__反应动力学__。 2.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是_______。 “三传”指的是质量传递、流量传递、动量传递 3. 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_____、 _ _。 4. 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__、 ____。 5. 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_ 、 _。 6. 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__。 7. 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. 8.反应，，则反应级数n=__B___。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 9.反应A + B → C ，已知，则反应级数n=___B____。 A S K 1 K 2 P =max ,P C 2 2/1120 ]1)/[(+K K C A = opt τ2 11K K A S K 1 K 2 P =max ,P C 1 22 )(2 10K K K A K K C -= opt t 1 221) /ln(K K K K -A S K 1 K 2 P =max ,P C 1 22 )(2 10K K K A K K C -=opt t 1 221)/ln(K K K K -A S K 1 K 2 P 12/k k β αB A C A C C K r =-C K P K P K C K β α+-)(RT ) ()(βα+RT ) ()(βα-RT )()(βα+-RT C 4H 2C 2H 4 + H 2 1 0.2-=s k 1 15.0-=s k 计量基础知识 1、《计量法》是1985年9月6日由第六届人民代表大会常务委员会审议通过的。1986年7月1日实施。 2、《计量法》作为国家管理计量工作的基本法，是实施计量监督管理的最高准则，共有六章，三十五条。 3、《计量法》第十条规定：计量检定必须按照国家计量检定系统表进行，计量检定必须执行计量检定规程。 红皮书 P74—75 一、计量学及其分类 1、计量学研究内容：5点； 2、计量学的分类：十大类 二、计量的定义 1、计量——是实现…… P78 2、计量的特点是……4个 准确性，一致性，溯源性，法制性 准确度：表征计量结果与测量真值的接近程度 三、计量器具：P79 1、定义及其分类：计量器具——单独……器具。四类。 2、计量器具的主要计量特性 P81 （1）示值 P82（2）准确度和误差：计量器具给出接近于……影响能力。 （3）示值误差…… （4）最大允许误差 P84 3、灵敏度与分辨力 （1）灵敏度—— χ γδ??= P85 （2）分辨力——显示…… P85 漂移和稳定性 （1）漂移—— （2）稳定性—— P86 计量基准、计量标准 四、计量检定 P92 1、与计量检定有关的专业术语 P92—95 （1）检定—— （2）校准—— （3）定度—— （4）定值—— （5）分度—— （6）比对—— （7）计量确认 五、计量检定的分类 P95 强制检定——由政府管理……至前5段 非强制检定 强检与非强检均源于法制检定。首次检定，后续检定，周期检定 P97国家计量检定系统表 P100 检定证书的种类（5类） （1）检定证书 （2）检定结果通知书 （3）印 P100-101 量值传递与量值溯源 XXX 大学 化学反应工程 试题B （开）卷 （答案）2011—2012学年第一学期 一、单项选择题： （每题2分，共20分） 1．反应器中等温进行着A→P(1)和A→R(2)两个反应，当降低A 的浓度后，发现反 应生成P 的量显著降低，而R 的生成量略降低，表明( ) A ．反应(1)对A 的反应级数大于反应(2) B ．反应(1) 对A 的反应级数小于反应(2) C ．反应(1)的活化能小于反应(2) D ．反应(1)的反应速率常数大于反应(2) 2.四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2θσ为( ) A ． 1.0 B. 0.25 C ．0.50 D ．0 3．对一平行—连串反应R A Q P A ?→??→??→?) 3()2()1(，P 为目的产物，若活化能次序为：E 2 1.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、半间歇式） 2.反应器的型式主要为（釜）式、（管）式、（塔）式、（固定）床和（流化）床。 3.理想流动模型是指（平推流）模型和（全混流）模型。 5.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。 6.对于平行反应，提高反应物浓度，有利于（级数高）的反应，降低反应物浓度有利于（级数低）的反应。化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有（釜式）反应器和（管式）反应器。 7.平行反应均为一级不可逆反应，若＞，选择性S p与_______无关，仅是_______的函数。（浓度、温度）主-副大于0，是吸热反应！ 8.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) 9.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] 8.全混流反应器的返混_______。（最大）平推流反应器的返混为_______。（零） 9.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。 10.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） 11.平推流管式反应器时，E（t）=_______。（∞） 12.平推流管式反应器时，E（t）=_______。（0） 13.平推流管式反应器时，F（t）=_______。（1） 14.平推流管式反应器＜时，F（t）=_______。（0） 15.平推流管式反应器其E（θ）曲线的方差_______。（0） 16.平推流管式反应器其E（t）曲线的方差_______。（0） 17.全混流反应器t=0时E（t）=_______。（） 18.全混流反应器其E（θ）曲线的方差_______。（1） 19.全混流反应器其E（t）曲线的方差_______。（） 20.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） 21.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） 22.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） 23.对于气—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） 24.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） 25.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）。 26催化剂“三性”是指（活性）、（选择性）和（寿命）。 27.催化作用与热力学无关，因此催化剂不能催化（在热力学上不可能发生的反应）；催化剂不能改变（化学平衡）。 28.催化剂失活的主要原因有（化学失活）、（物理失活）和（结构变化）。 29.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_______。（固定床反应化学反应工程试题集
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