目录
第一章习题 (1)
第二章习题 (14)
第三章习题 (31)
第四章习题 (38)
第五章习题 (51)
第六章习题 (56)
第七章习题 (64)
第八章习题 (71)
第一章习题
1
化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系?
答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。 2
何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么?何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么?
答：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基元反应。基元反应符合质量作用定律。基元反应的活化能指1摩尔活化分子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。基元反应的反应级数是该反应的反应分子数。一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。非基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感程度。非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度的敏感程度。 3
若将反应速率写成t
c r
d d A A -
=-，有什么条件?
答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。 4
为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器?
答：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投料量无关。 5
现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系。 (1)A+2B ?C A+C ? D (2)A+2B ?C B+C ?D C+D→E (3)2A+2B ?C
A+C ?D 解
(1)
D 4C A 3D D 4C A 3C 22B
A 1C C
22
B A 1B D
4C A 3C 22B A 1A 22c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-=
(2)
E 6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22B
A 1C D
4C B 3C 22
B A 1B C
22B A 1A 22c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r +--=+-+--=+-+-=+-=
(3)
D
4C A 3D D 4C A 3C 22B
2A
1C C
22
B 2A 1B D
4C A 3C 22B 2
A 1A 2222c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-=
6
气相基元反应A+2B →2P 在30℃和常压下的反应速率常数k c =2.65×104m 6kmol -2s -1。现以气相分压来表示速率方程，即(?r A )=k P p A p B 2，求k P =?（假定气体为理想气体）
解
()
3
-1
-36
3
1
1
1
2
643
c P 2
B A p A 2
B A c 2B A c A 1
2
6
4
c kPa
s m kmol 10655.1K 303K
kmol
kJ 314.8s
kmol
m 1065.2)
(s
kmol m 1065.2K 30330273--------??=???=
=
=-?
??
??==-=
?==+=RT k k p p k r RT p RT p k c c k r RT
p c k T
7 有一反应在间歇反应器中进行，经过8min 后，反应物转化掉80％，经过18min 后，转化掉90％，求表达此反应的动力学方程式。
解
2
A
A min 18A0min 8A0A
A
A0d d 2
19
.019.0181)(218.018
.081)(11kc t
c kc kc x x c kt =-=-?=
=-?=-?=
为
假设正确，动力学方程
8
反应A(g) +B(l)→C(l)气相反应物A 被B 的水溶液吸收，吸收后A 与B 生成C 。反应动力学方程为：?r A =kc A c B 。由于反应物B 在水中的浓度远大于A ，在反应过程中可视为不变，而反应物A 溶解于水的速率极快，以至于A 在水中的浓度恒为其饱和溶解度。试求此反应器中液相体积为5m 3时C 的生成量。已知k =1m 3kmol -1hr -1，c B0=3kmol·m -3，c A 饱和=0.02 kmol·m -3，水溶液流量为10m 3hr -1。 解
0.15kmol
5m 0.5hr hr
m
0.06kmol 0.5hr
hr
10m 5m
hr
m kmol 06.0302.013
1
3
1
331
3
A B A B
A A =???===
?=??=-=------C N C r c c c kc r 的生成量器中的停留时间
反应时间即液相在反应
均为常数
与由已知条件，
τ
9
反应O 2H N 2NO 2H 222+→+，在恒容下用等摩尔H 2，NO 进行实验，测得以下数据 总压/MPa 0.0272 0.0326 0.0381 0.0435 0.0543 半衰期/s
265
186
135
104
67
求此反应的级数。
解
()()()()()205
.4644
.4905
.4226
.5580
.5ln 304.1526.1658.1814.1995.1ln 671041351862652715.02175.01905.01630.01360.021ln ln 115
.01ln 15
.015
.011
5.01
11d d d d d d 1A021A0A0210A p 12
110
A p 12
1p 1A0
110
A A0
A 21p
1A 10
A p 1
A
A p A A p A A A0
A 0
A 2
1
t p t p p p t p n n k t p
n k t k
p p
n p p t t t
k
p p
n t
k n p t
p p t
k p p p k t
p n
n
n
n
n
n n
n p p n p p t n
n
n
-----=
=-+--=--=--===--=+-=
-=-=---------+---?
?
总
作图，得直线
对A021ln ln p t
Y = A + B * X Parameter V alue
Error
A 1.60217 0.01399
B -1.9946
0.00834
三级反应斜率3
19946.19946
.1≈-=--n n
l n t 1/2
ln p A0
10 考虑反应3P A →，其动力学方程为V
n k
t
n V
r A A A d d 1=?
-
=-试推导在恒
容下以总压表示的动力学方程。 解
()()()()()()
总总总总总
总总总p p t
p V RT V
p p k t p RT V V p RT
V n RT
V
p p n p p p p p p p p n n n t
t p p n t p -=-=??? ??-
--
=-=
-=
---==A0A0A A0A A0
A A
A0A A0A
A A0A A0
A0A03d d 23d d 21d 2d 2332123330
00P A
11 A 和B 在水溶液中进行反应，在25℃下测得下列数据，试确定该反应反应级数和反应速度常数。
时间/s 116.8 319.8 490.2 913.8 1188 ∞ c A /kmol·m -3
99.0 90.6 83.0 70.6 65.3 42.4
c B /kmol·m -3
56.6 48.2 40.6 28.2 22.9 0 解
由c A -c B =42.4可知反应应按下列方式A+B →产物进行 设为二级反应
B A A d d c kc t
c =-积分得：B
A0B0A B0
A0ln
1c c c c c c kt -=
以
B
A B0
A0ln
1c c c c -对t 作图若为直线，则假设正确。
由c A0-c B0=42.4整理得数据如下：
t
116.8
319.8
490.2
913.8
1188
B
A B0
A0ln
1c c c c y -=
0.0132 0.0149 0.0169 0.0216 0.0247
线性回归：
Y = A + B * X Parameter V alue
Error
A 0.01166 1.84643E-4
B 1.08978E-5
2.55927E-7
01166.010
0898.15
+?=-t y
B
A 5
A 1
135
10
0898.1d d s
kmol
m 100898.1c c t
c k ----?=-?=
12 丁烷在700℃，总压为0.3MPa 的条件下热分解反应：
C 4H 10→2C 2H 4+H 2 (A) (R) (S)
起始时丁烷为116kg ，当转化率为50%时1
A s
MPa 24.0d d -?=-
t
p ，求此时
t
y t n t p d d d d d d A
S R -，，。 解
y
t
1A R
s MPa 48.024.02d d 2d d -?=?=??? ?
?-=t p t p 1
S S
S t t S R A A A0S
S S S A S s
kmol 032.0300
4.24d d 3004d d d d 3004kmol 4kmol 1kmol 2kmol 1
5.0kmol
258
116d d d d d d -?=?=
=
=?=
========
=
=
-
=t
p t
p RT V
t
n RT p RT n V n n n n x n p RT
V n RT
V p n t p t
p 总，，，时
1
A A s 8.024.03
.01d d 1d d -=?=-
=-
t
p p t
y 总
13 某二级液相不可逆反应在初始浓度为5kmol·m -3时，反应到某一浓度需要
285s ，初始浓度为1kmol·m -3时，反应到同一浓度需要283s ，那么，从初始浓度为5kmol·m -3反应到1kmol·m -3需要多长时间？ 解
t =285-283=2s
反应前后体积不变的不可逆反应，已经反应掉的部分不会对反应产生任何影响。反应过程中的任意时刻都可以作为初始时刻和终了时刻。
14 在间歇搅拌槽式反应器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为：
()()()()
S R B A O
H H COOC
CH OH H C COOH CH 294
3SO
H 9434
2+??→?+
反应物配比为：A(mol):B(mol)=1:4.97，反应在100℃下进行。A 转化率达50％需要时间为24.6min ，辅助生产时间为30min ，每天生产2400kg 醋酸丁酯（忽略分离损失），计算反应器体积。混合物密度为750kg·m -3，反应器装填系数为0.75。 解
3
3
1
3
1
1
1
1
1
1
i 1.2m
0.75
0.8949总体积
反应0.8949m 0.910.9834有效体积反应0.91hr
60
54.6折合
54.6min 3024.6总生产时间hr
0.9834m
750
737.5换算成体积流量
hr 737.5kg 634.1103.4总投料量hr 634.1kg 744.97724.1B 4.97:1B :A hr
103.4kg 601.724折算成质hr
1.724kmol 0.5
0.862的投料量
A ，则50%转化率hr
0.862kmol 116100hr 100kg 2400/24R 116
74 60 M S R B A ==?==+=?=+?=??=?=??=?=?=+→+-------器器投料量则量流量产量
15 反应(CH 3CO)2O+H 2O →2CH 3COOH 在间歇反应器中15℃下进行。已知一
次加入反应物料50kg ，其中(CH 3CO)2O 的浓度为216mol·m -3，物料密度为1050kg·m -3。反应为拟一级反应，速率常数为k =5.708×107 exp(?E /RT )
min -1，E =49.82kJ·mol -1。求x A =0.8时，在等温操作下的反应时间。 解
min
6.308
.011
ln
05252.01
11ln
1min
05252.0)288314.849820exp(10708.5A
1
7
=-=
-=
=?-?=-x k t k
16 在100℃下，纯A 在恒容间歇反应器中发生下列气相反应:
2A →R+S
A 组分分压与时间关系见下表: t /sec 0 20 40 60 80 100 120 140 160 p A /MPa 0.1 0.096 0.080 0.056 0.032 0.018 0.008 0.004 0.002
试求在100℃，0.1MPa 下，进口物流中包含20%惰性物，A 组份流量为100mol·hr -1，达到95%转化率所需的平推流反应器的体积。 解
()()
3
6
A A00.1077m
1000.21100.1373.15
8.3143600100
100s
40140所需要的反
应0.004MPa
95%0.08MPa ，由数据表可知，
=?-????===-===v τV τp p 时间为
转化率时间相同。
间与间歇反应器的反应
平推流反应器的停留时
17 间歇操作的液相反应A →R ，反应速率测定结果列于下表。欲使反应物浓
度由c A0=1.3kmol·m -3降到0.3 kmol·m -3需多少时间? c A /kmol·m -3 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1.0 1.3 2.0
(?r A )/kmol·m -3min -1
0.1 0.3 0.5 0.6 0.5 0.25 0.10 0.06 0.05 0.045 0.042 解
?
?
--=-=?=?=A
A0
A
)
(d )
(d m
kmol 3.0m kmol 3.1A A 0
A A A0-3
Af -3
A0c c x r r c r x c t c c
图解积分
-3
A m kmol ?c 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
1.0 1.3
2.0
1
--A r
10 3.33 2.0 1.67 2.0 4.0 10 16.7 20.0 22.2 23.8
()min
7.1233.667.3702.2)2.2220(23
.0)
207.16(2
2.0)104267
.1(27.160.22
1.0=++=++
++
+++++=r t
18 一气相分解反应在常压间歇反应器中进行，在400K 和500K 温度下，其
反应速率均可表达为?r A =23p A 2 mol·m -3s -1，式中p A 的单位为kPa 。求该反应的活化能。 解
()
()
()()1
500
A 400A 2
2
A 2
2
A 1
3
2
A A mol
J 742150014001314.8exp 2516
50023K 50040023s m kmol 23K 400---?=????
????? ??--==--=-=-?=-=E E r r R c r R c r p r RT c p A A A A 下：
同理：下：
将分压换算成浓度：
19 有如下化学反应
CH 4+C 2H 2+H 2=C 2H 4+CH 4
(I) (A) (B) (P) (I)
在反应前各组分的摩尔数分别为n I0=1mol ；n A0=2mol ；n B0=3mol ；n P0=0，求化学膨胀率（用两种方法）。 解 方法一
3
13
13
2121
1
111A A0A A A0A -
==++=
-=--=
=εδδεy y 方法二
()()
3
13
21321223010
1A -
=++++-+-++=
-=
===x x x V V V ε
20 在555K 及0.3MPa 下，在平推流管式反应器中进行气相反应A →P ，已知进料中含A 30%（摩尔分数），其余为惰性物料，加料流量为6.3mol·s -1，
动力学方程式为?r A =0.27c A mol·m -3s -1为了达到95％转化率，试求： (1) 所需空速为多少? (2) 反应器容积大小? 解
()
1R
000
VNO 3
0R 1
1
1
V 95
.00
A A
95
.00
A
A A01
33
0s 131.0075
.11013.015.5553
.015.2730969
.0m 075.110.110969.0s
09.010.11s
10.1195
.011ln
27
.01127.0d d s
m 0969.0300
15.555314.810
3.6------=??==
=?======-=
-=
-==???=
?
?
V p p T T V S V V S x x r x c V 标准空速为：
ττ
τ
21 液相一级不可逆分解反应A →B+C 于常温下在一个2m 3全混流反应器
（CSTR ，MFR ，连续搅拌槽式反应器）中等温进行。进口反应物浓度为
1 kmol·m -3，体积流量为1m 3hr -1
，出口转化率为80%。因后续工段设备故障，出口物流中断。操作人员为此紧急停止反应器进料。半小时后故障排除，生产恢复。试计算生产恢复时反应器内物料的转化率为多少？ 解
9264
.01
0736
.01m
kmol 0736.02
.0hr
22.02.01120
A A
A0A 3
A 5
.02A 0
A A 1
Af
A A00=-=
-=
?====-=--=
-?---c c c x c e
c e
c c k k
r c c V V kt
料即为间歇反应器
全混流反应器切断进出
首先求反应速率常数
22 第17题中的反应，(1)当c A0=1.2kmol·m -3，进料速率1kmolA·hr -1，转化率
为75％；(2) c A0=1.3kmol·m -3，进料速率2kmolA·hr -1，出口为0.3kmol·m -3；(3) c A0=2.4kmol·m -3
，出口仍然为0.3kmol·m -3
，进料速率为1kmolA·hr -1
。
计算三种情况下，用全混流反应器的体积各为多少? 解
()3
3R 3
2R 3
1R 1
3A A A0
A00Af
A A00
m
029.060
5.03.04.24.21m
051.0605.03.03.13.12m 025.0605.03.02.12.11min
m kmol 5.03.075.012.1=?-?=
=?-?==?-?=?=-=-==
--=
--V V V r c c F V r c c V V 由数据表，对应
23 反应A+B →R+S ，已知V R =0.001m 3，物料进料速率V 0=0.5×10-3m 3min -1，
c A0=c B0=5mol·m 3，动力学方程式为?r A =kc A c B ，其中k =100m 3kmol -1min -1。求：(1)反应在平推流反应器中进行时出口转化率为多少？(2)欲用全混流反应器得到相同的出口转化率，反应器体积应多大?(3)若全混流反应器体积V R =0.001m 3
，可达到的转化率为多少?
已知k =1m 3kmol -1hr -1，c B0=3kmol·m -3，c A 饱和=0.02kmol·m -3，水溶液流量为10m 3hr -1。 解
平推流 5
.00005
.05
1.0001.011
111
1)
111
(
1
)
1(d 10
A0
R Af Af
0A 0
2
A A 0
A 0
R Af
=??+
-
=+
-
=--=
-=
?
V kc V x x kc x x kc V V x (1) 全混流 3
3
3
0R 2
B
A A A0A
A
A00
R m
102410
5.04
0025
.01000025.0005.0--?=??===?-=
-=--=τV V c kc c c r c c V V
(2) ()
()()
3820
.0111005.010010
5.0m 001.01A 2
A A
2
A A
3
3
R 2
A 20A A A0B
A A A0A
A
A00
R =-
=
-??=
=-=
-=
--=
-x x x x x V x kc x c c kc c c r c c V V
24 在全混流反应器中进行如下等温液相反应：
2A →B ＋C
r c =k 1c A 2 A ＋B →2D
r D =2k 2c A c B A 的初始浓度为 2.5kmol·m -3，A 和C 的出口浓度分别为0.45和0.75kmol·m -3。假设进口物流中不含B 、C 、D ，反应时间为1250sec ，求：
1. 出口物流中B 和D 的浓度；
2. k 1和k 2 。 解
1
13
3
22D
D 1
13
3
12
1C
C 3
3
3
3
3
s
kmol m 10
889.42
.045.0201.11250s
kmol m 10
963.245
.0075.01250m
kmol 2.01.15.075.0B B 5.0D 1B 1C 1m
1.1kmol 20.55D D 2A 1m
kmol 55.05.105.2A D m kmol 5.175.02A C C 1A 2m
kmol 05.245.05.2A -----------?=??-=
?=
?=?-=
?=
?=?-?=??=-?=??=-k k r C k k r C ττ的浓度为，所以，个又消耗个，但每生成个伴生个每生成的出口浓度为，因此个将生成个每消耗为所消耗的生成为所消耗的，生成个生成个每消耗反应共消耗
第二章习题
1. 动力学方程的实验测定时，有采用循环反应器的，为什么?
答：循环反应器行为与全混流反应器相同，可以得到反应速率的点数据，
而且反应器进出口浓度差比较大，对分析精度要求不很高。
2. 为什么可逆吸热反应宜选平推流反应器且在高温下操作，而可逆放热反应
却不是?根据可逆放热反应的特点，试问选用何种类型反应器适宜?为什
么?
答：可逆吸热反应的反应速率与化学平衡都随温度的升高而升高，高温下操作对二者都有利。可逆放热反应的化学平衡随温度的升高向反应物方向移动，对达到高转化率不利。对此类反应，可选用多段绝热反应器或换热条件较好的管式反应器。
3. 一级反应A →P ，在一体积为V P 的平推流反应器中进行，已知进料温度为
150℃，活化能为84kJ·mol -1，如改用全混流反应器，其所需体积设为V m ，则V m /V p 应有何关系?当转化率为0.6时，如果使V m =V p ，反应温度应如何变化?如反应级数分别为n =2，1/2，?1时，全混流反应器的体积将怎样改变？ 解：
)
1ln()1()
exp(
)
1ln()1()
1(CSTR )
1ln(11d 1)
(d PFR )exp()(A A A
p m
A A A p
m A 0A A
A0
m A A00
A
A A0
0A A A0
P A 0A A A
A
x x x RT E
RT E x x k k
x V V x k c x F V x k
c x x k c r x F V c RT
E k kc r x x ---
-=---=
-=
--=
-=
-=
-==-?
?
)1ln()1()1ln()1( IF A A A A A P m m p x x x x x k k x V V T T A
---=
---=
=
()()K
07.43215.42302064.015.423876
.234929.015.423876.23exp 6109.0637.115.42315.423314.884000
exp 1)6.01ln(6.016
.0exp 10.6
and 1
IF m m m
m
m
m
m m m P m P A P
m =-=--=-???
? ?????? ??-=????
?
?
?????
?
?-=--????? ??--===T T T T T T T T
T T T T T R E x V V m
n
n n n kc x F V c V V c
V V kc x F V n c V V kc x F V n c V V kc x F V n Af
Af A0m 1
A
m1
m 2A
1
m 1m 1
A
A
A0
m 2
/1A 1m 2/1m 2/1A A A0m A
1m 2m 2
A A 0A m 1,1,2/11,2==
??
???
????
==
-=====
==---或
4. 在体积V R =0.12m 3
的全混流反应器中，进行反应S R B A 2
1
+??←?→
?+k
k
，式
中k 1=7m 3kmol -1min -1，k 2=3m 3kmol -1min -1，两种物料以等体积加入反应器中，一种含2.8kmolA·m -3，另一种含1.6kmolA·m -3。设系统密度不变，当B 的转化率为75％时，求每种物料的流量。 解
()1
3
B A 1
3
A B
0B 1
3
A 3
A 3
S R 3
B 3
B03
0A hr
m 24.02
48.0hr
m 48.015
60
12.0min
1504
.02.08.0min
m
kmol 04.06.06.032.08.07m
kmol 8.06.04.1m kmol 6.075.08.0m
kmol 2.075.018.0m
kmol 8.02
6.1m kmol 4.128.2---------==
==?=
=-=
--=
?=??-??=-?=-=?=?==?=-=?==
?==v v v r c c r c c c c c c 半：
每一股是总物料量的一τ
5. 可逆一级液相反应P
A ??
←?→?，已知0
,m kmol 5.0P03
0=?=-c c A ；当此反
应在间歇反应器中进行，经过8min 后，A 的转化率为33.3%，而平衡转
化率是66.7%，求此反应的动力学方程式。 解 ()
()x
c k x c k t
x c t
c x c c x c c c c k c k c k c k t
c r A02A01A0A A0P A0A A A02A 1P 2A 1A A 1
d d d d )1(d d --==-=-=--=-=-
=-
??
?=====+-+-=x
x t t x t t
x
k k k x
x k k k t
x ,
0,0d )(d )(d d 211211
8
333
.02
2
667
.01667.01)1()(ln 12
1e e e 0A e
0A Ae
Pe 211
21121====
=-=
-=
-=
=
==+-+-t x k k K x x x c x c c c k k K t k x
k k k k k
()P
A A A 1
21121212
12
12102888.005776.0d d min 02888.0min 05776.02/08664.08
6931.05.0ln 18333.02111ln 1c c t
c r k k k k k k k k k k k k -=-
=-??
?==?
?
?==+=+=
+-=???
?
?????
? ??+-+---
6. 平行液相反应
A →P r P =1 A →R r R =2c A
A →S r S =c A 2 已知c A0=2kmol·m -3，c Af =0.2kmol·m -3，求下列反应器中，c P 最大为多少? (1) 平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)两相同体积的全混流反应器串联，c A1=1 kmol·m -3
。 解
3
-A0Af A
2
A Af 0A p P A
P Af
A0p 2
A 2
A
A S
R P P
P m
kmol 5.02
112
.011
)
1(1
)
1(1d )1(1)(d 1PFR For )
1(1211A0
Af
A Af
?=+-
+=
+-
+=
+=-=-=
+=
++=
++=
?
?
c c c c c c S c c S c c S c c c r r r r S c c c c
3
-2
2
Af Af A0Af A0p P m
kmol 25.1)
2.01(1)
2.02()
1(1)()(CSTR
For ?=+-=+-=-=c c c c c S c
3
-2
2
P2Af A1P1A1A0P m
kmol 81.056.025.0)
2.01(1)
2.01()
11(1)
12()()(Series
in CSTR For two ?=+=+-++-=-+-=S c c S c c c
7. 自催化反应A+P →2P 的速率方程为：?r A =kc A c P ，k =l m 3kmol -1min -1，原料
组成为含A 13%，含P 1%（摩尔百分数），且c A0+c P0= l kmol·m -3
，出口流中c P = 0.9 kmol·m -3，计算采用下列各种反应器时的空间时间(τ=V R /V 0)。(1)平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)平推流与全混流反应器的最佳组合；(4)全混流反应器与一分离器的最佳组合。 解
A
A 2
A0A A0A A0P A A Af Ain 3
A0)1()1(9
.00714
.014
1m
1kmol x x kc x c x kc c kc r x x c -=-==-===
?=
()
()min 76.40714.010714.09.019.0ln 11111ln
1d 11111d 1d PFR
For Ain Ain Af Af
A0
A A 0
A A
A
A
A0
A A
A0Af Ain
Af
Ain
Af Ain
=??? ??-??? ??-?=???
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???
?
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???? ?
?+-=
-=
-=?
??
x
x x
x kc x x x kc x
x x kc r x c x x x x x x τ
()()min
2.99
.09.010714
.09.01
111CSTR
For Af
Af 2
0A Ain Af 0
A =?--?
?=
--=x x kc x x c τ
()min
91.320.271.120
.25.015.09.019.0ln m kmol 5.0)1(min
71.15
.0)5.01(0714.05.01
11)1(15
.00210d d ,1PFR CSTR For 2123
A1A0A1A1
1A Ain Af 0
A 1A1A A
A A A =+=+==??
? ??-??
?
??-=?=-==?--?
?=
--?
=
==-=---+-τττττx c c x x x x kc x x x r r r ，，有令的极值点相同与由于
()min
71.15
.0)5.01(0714
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.0,
0d d CSTR For A1
A1Ain
Af A01A A
A =?--?
?=
--=
==-+x x x x kc x x r τ分离器
8. 在两个串联的全混流反应器中进行一级反应，进出口条件一定时，试证明
当反应器大小相同时，两个反应器的总容积最小。 证
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。 →+，则其反应速率表达式不能确11.某反应的计量方程为A R S 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。 二.单项选择 10.(2) B 1、气相反应CO + 3H2CH4 + H2O进料时无惰性气体，CO与2H以1∶2 δ=__A_。 摩尔比进料，则膨胀因子CO A. -2 B. -1 C. 1 D. 2 2、一级连串反应A S P在间歇式反应器中，则目的产物P C___A____。 的最大浓度= max ,P
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
化学反应工程原理(华东理工大学版)第二版第八章答案 篇一：化学反应工程原理(华东理工大学版)第三章华东版3-1 解：cA0kt?xA1?xA ?1把数据代入得cA0k?0.2min 当xA=0.75时解得t=15min 所以，增加的时间为15-5=10min 3-2 解：?1?xA?1?nn?1?1??n?1?cA0kt （式A）把xA=0.75和t=10min代入解得cA0k?0.1 再把t=30min代入（式A）解得xA=1.25 所以，转化率应为 1 3-3 解：设反应动力学方程为：? 则?1?xA?1?nn?1dcAn ?kcAdtn?1?1??n?1?cA0kt，且cA0=1 ?1?0.8??1??n?1?k8因此有 1?n?1?0.9??1??n?1?k18 解得：n=2;k=0.5L/mol·min 3-4 1）计算进料中酸、醇和水的摩尔浓度cA0、cB0、cS0（注意进料中水的浓度cS0不为0）。 2）列出当酸的转化率为xA时，各组分浓度的表示式： -11?n cA?cA0?1?xA? cB?cB0?cA0xA cR?cA0xA cS?cS0?cA0xA 3)将上列各式及各组分初浓度代入反应速率式，整理得 dxA2 ??7.93?10?6?10.2?20.1xA?2.58xA?dt 4）计算转化率达35%所需的时间为 t??0.35 0dxA ?627.93?1010.2?20.1xA?2.58xA上述积分可查积分表用公式计算，也可用MATLAB语言的quad解算子计算，结果为 t?7153s?2h 5）计算所需反应器体积。先计算每天的反应批数，再计算每m3反应体积每天的生产量，然后再计算达到要求产量所需反应器体积。答案为 VR=51.9m3 3-5 1)设酯的平衡转化率为xAe，将平衡时各组分浓度代入化学平衡方程得：21.1512xAe?0.219 1.1511?xAe48.76?1.151xAe化简整理上述方程并求解得xAe?90.8% 2）此题解法与3-4中的步骤2～4相同，答案为t=276min 3）此时各组分的浓度为酯：0.207mol/L；水：47.816 mol/L；醇、酸：0.910 mol/L；反应物系的组成为酯：0.414%；水：95.80%；醇、酸：1.82%； 3-6 对可逆放热反应，当反应温度过低时，因反应速率过低转化率偏低，当反应温度过高时，转化率又会受化学平衡的限制。所以，对一定的平均停留时间都存在一能达到最高转化率的最优反应温度。对本题此最优反应温度可用解析法求解。 1）列出反应器的物料衡算方程 qV?cA0?cA??VR??rA? 将反应动力学方程代入，整理后可得xA?k?T??1???k?T??k??T???? 式（A）2）对上式求导，并令导数为零 ?dkdk??dk???1??k?k?????k??????dTdTdTdxA?? ?2dT?1??k?k?????? dkkE将上式展开，并将代入，化简后可得 ?2dTRT ???E2E1?ln?? RT?k20?E2?E1? 于是Topt??E2 ??E1Rln??k?E?E2021????12405 ?325K
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___。
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 1 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 2. 所谓数学模型是指 (用数学方法表达各变量间的关系)。 3 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、4 热量衡算式、动量衡算式和参数计算式） 5 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）。6 5. 模型参数随空间而变化的数学模型称为（分布参数模型）。 7 6. 模型参数随时间而变化的数学模型称为（非定态模型）。 8 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 9 量)。 10 第二章 11 1. 均相反应是指 (在均一的液相或气相中进行的反应)。 12 2. 对于反应aA + bB → pP + sS，则r P =( p/a )r A 。 13 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14 始的物料A的量)。 15 4. 产物P的收率Φ P 与得率Х P 和转化率x A 间的关系为( Xp/Xa )。 16 17 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 18 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 。 19 6.对反应aA + bB → pP + sS的膨胀因子的定义式为（P+S）-(A+B))/A 。 20 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)。 21 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。 22 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。 23 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)。 24 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 25 S p 与 (A的浓度)无关，仅是 (A的浓度) 的函数。 26 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 27 高选择性S P 应(提到温度)。 28 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29 率，应(降低)k 2/k 1 。 30 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 31 的物质的量) 32 15. 产物P的瞬时收率φ P 的定义式为(生成的物质的量/反应的A的物质的量) 33 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 34 间内生成产物S的物质的量) 35 17. 由A和B进行均相二级不可逆反应α A A+α B B = α S S，速率方程为： 36 r A =－dC A /dt=kC A C b 。 37 求：（1）当C A0/C B0 =α A /α B 时的积分式 38 （2）当C A0/C B0 =λ≠α A /α B 时的积分式 39 《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 华东版-- 4-1 解：由反应可知膨胀率为：2111 A ε-== 反应速率可写成：()1111A A A A A A x x p p r k k RT x RT x ε??---== ?++?? 00A p F v RT = 反应器容积可写成： 00001111Af Af x x A A A A A A A F v x x RT V dx dx k p x k x ++==--?? ()00003 210.8/36000.8/36000.52ln 0.50.4/36000.4/36001.77Af Af x x A A A v v V dx dx k k x V m -=- --=-?-?=?? 4-2 由反应可知膨胀率为：320.52 A ε-== 反应速率可写成：()11110.5A A A A A A x x p p r k k RT x RT x ε??---== ?++?? 反应器容积可写成： []000000003 10.51111 1.5210.40.0082049730.50.8 1.5ln 0.20.970.160 32.92 2.01 1.1Af Af Af Af x x A A A A A A A x x A A A A A F v x x RT V dx dx k p x k x F F RT RT V dx dx k p k p x V m ++==---=- --??=-?-??=?=?? ?? 4-3 解： ()() ()0311ln 110.980.19.92105ln 0.9812473A A A A A M x c k M M x x x s τττ-+-=+--??=--= 4-4 解：0.900A A A dx c kp τ=? A A p c RT = 膨胀率为：320.52 A ε-== () 0110.5A A A A c x c x -=+ 所以： ()()()0.9000.9010.511 1.5ln 10.513.2A A A A A A x c dx kRT x x x kRT s τ+=-=---∣??? ?=? 4-5 解： () ()00630030011ln 10.294100.312.88.314828 1211ln ln 18.210.2712.810.95 R A A A A A A R A A V F kc x p c mol m RT F V m kc x -=-??===??===-?- 4-6 解：假设反应为二级反应，则011A A k c c τ-= 把数据代入，可得： 1124;10.041 k k -== 114;10.21 k k -== 11;10.51 k k -== 27060 化学反应工程 南京工业大学编（高纲号0322） Ⅰ课程性质、地位和任务 “化学反应工程”是化学工程学科的一个分支，是化学工程与工艺专业学生必修的一门专业基础技术课程。它以工业反应过程为主要研究对象，研究反应过程速率及其变化规律；研究反应器内的传递特性及其对化学反应的影响。为学生今后从事化工反应技术开发、反应器的设计与放大、反应过程操作优化等诸方面工作奠定基础。 本课程在学生学习了“高等数学”、“大学物理”、“化学”、“物理化学”、“化工原理”等课程基础上进行。课程总学时为100，即5学分。 通过本课程的学习，学生应比较牢固地掌握化学反应工程的基本原理和计算方法，应能联系化工实际，在反应工程理论的指导下，对反应过程和反应器进行初步的分析和设计计算。 Ⅱ自学考试要求 第一章绪论 （一）主要内容 1.化学反应工程的研究内容 2.化学反应工程的研究方法 3.化学反应工程的学科系统的编排 （二）自学考试要求 1.化学反应工程的研究内容 理解化学反应工程学是研究化学反应的工程问题的科学；传递过程（即反应器内的动量、热量和质量传递，简称“三传”）与反应动力学是构成化学反应工程最基本的两个支柱等说法的含义。理解化学反应工程学与相关学科的联系，化学反应工程本身的专门范畴。 2.化学反应工程的研究方法 理解化学反应工程的基本研究方法是数学模型法，数学模型的主要内容及其相互关系， 了解数学模拟放大法的大体步骤。 3.化学反应工程的学科系统和编排 理解按反应操作方式、反应器型式、和化学反应相态进行分类的方法；本课程编排的原 则和方法。 绪论部分在初次学习时，只能做到大体了解、待全部内容学习完毕后，应重新学习绪论， 才能做到理解。 第二章均相反应的动力学基础 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_______。 解：01A A A x c kt x = - 把数据代入得100.2m in A c k -= 当x A =0.75时解得t=15min 所以，增加的时间为15-5=10min 3-2 解：() ()11 0111n n A A x n c kt ---=+- （式A ） 把x A =0.75和t=10min 代入解得1 0.1n A c k -= 再把t=30min 代入（式A ）解得x A =1.25 所以，转化率应为1 3-3 解：设反应动力学方程为：n A A dc kc dt -= 则()()11 0111n n A A x n c kt ---=+-，且c A0=1 因此有 ()()() ()1110.811810.91118 n n n k n k ---=+--=+- 解得：n=2;k=0.5L/mo l ·min -1 3-4 1）计算进料中酸、醇和水的摩尔浓度c A0、c B0、c S0（注意进料中水的浓度c S0不为0）。 2）列出当酸的转化率为x A 时，各组分浓度的表示式： ()0000001A A A B B A A R A A S S A A c c x c c c x c c x c c c x =-=-==+ 3)将上列各式及各组分初浓度代入反应速率式，整理得 ()6 2 7.9310 10.220.1 2.58A A A dx x x dt -=-?-+ 4）计算转化率达35%所需的时间为 () 0.356 20 7.9310 10.220.1 2.58A A A dx t x x -= ?-+? 上述积分可查积分表用公式计算，也可用MA TLAB 语言的quad 解算子计算，结果为 71532t s h =≈ 5）计算所需反应器体积。先计算每天的反应批数，再计算每m 3反应体积每天的生产量，然后再计算达到要求产量所需反应器体积。答案为 V R =51.9m 3 《化学反应工程原理》复习思考题 第一章绪论 1、了解化学反应工程的研究内容和研究方法。 2、几个常用指标的定义及计算：转化率、选择性、收率。 第二章化学反应动力学 1、化学反应速率的工程表示，气固相催化反应及气液相非均相反应反应区的取法。 2、反应速率常数的单位及其换算。 3、复杂反应的反应速率表达式（可逆、平行、连串、自催化）。 4、气固相催化反应的步骤及基本特征。 5、物理吸附与化学吸附的特点。 6、理想吸附等温方程的导出及应用（单组分吸附、解离吸附、混合吸附）。 7、气固相催化反应动力学方程的推导步骤。 8、不同控制步骤的理想吸附模型的动力学方程的推导。 9、由已知的动力学方程推测反应机理。 第三章理想间歇反应器与典型化学反应的基本特征 1、反应器设计的基本方程式。 2、理想间歇反应器的特点。 3、理想间歇反应器等温、等容一级、二级反应反应时间的计算及反应器体积的计算。 4、自催化反应的特点及最佳工艺条件的确定及最佳反应器形式的选择。 5、理想间歇反应器最优反应时间的计算. 7、可逆反应的反应速率，分析其浓度效应及温度效应。 8、平行反应选择率的浓度效应及温度效应分析。 9、平行反应反应器形式和操作方式的选择。 10、串连反应反应物及产物的浓度分布，t opt C p.max的计算。 11、串连反应的温度效应及浓度效应分析。 第四章理想管式反应器 1、理想管式反应器的特点。 2、理想管式反应器内进行一级、二级等容、变容反应的计算。 3、空时、空速、停留时间的概念及计算。 4、膨胀率、膨胀因子的定义，变分子数反应过程反应器的计算。 第五章理想连续流动釜式反应器 1、全混流反应器的特点。 2、全混流反应器的基础方程及应用。 3、全混釜中进行零级、一级、二级等温、等容反应时的解析法计算。 4、全混釜的图解计算原理及图解示意。 5、全混流反应器中的浓度分布与返混，返混对反应的影响。 6、返混产生的原因及限制返混的措施。 7、多釜串联反应器进行一级、二级不可逆反应的解析法计算。 8、多釜串联反应器的图解法计算原理。 第七章化学反应过程的优化 1、简单反应过程平推流反应器与全混流反应器的比较及反应器形式的选择。 2、多釜串连反应器串连段数的选择分析。 3、自催化反应反应器的选型分析。 4、可逆放热反应速率随温度的变化规律，平衡温度和最优温度的概念。 5、平行反应选择率的温度效应及浓度效应分析，反应器的选型，操作方式的确定。 6、串连反应影响选择率和收率的因素分析，反应器的选型及操作方式的确定。 7、平推流与全混釜的组合方式及其计算。 第八章气固相催化反应过程的传递现象 1、气固相催化反应的全过程及特点。 2、等温条件下催化剂颗粒的外部效率因子的定义。 3、外扩散、内扩散对平行反应、连串反应选择性的影响分析。 4、气体流速对外扩散的影响分析。 5、等温条件下催化剂颗粒的内部效率因子的定义。 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 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 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，而在340K 时达到同样的转化率仅需，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 > }。最新化学反应工程基本概念
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