化环09030904反应工程复习大纲
一. 填空题
1.化学反应速率可以表为()A
A dC r dt
-=-
前提是▁▁▁▁。（反应体积恒定 考点：反应速率的定义，恒容） 2.化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。（间歇操作、连续操作、半间歇操作）（理解连续与间歇）
3. aA + bB
pP + sS 对于反应，则=P r _______)(A r -。（a p
）
（考点：反应物和产物的速率之比等于其化学计量系数之比）
4化学反应速率式为β
α
B 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 ）（以浓度表示的速率常数与分压速率常数的换算关系）
5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，该步骤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_______。（拟平衡态） （考点：理解拟平衡态、速率控制步骤的定义，用于推导非基元反应动力学）
6如果平行反应
A
P(主)
S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，提高选择性应_______。(提高温度)（考
点：主反应活化能大于副反应活化能，升温提高选择性，反之则反，还应注意主反应级数高于副反应级数时应采用高浓度操作，对应应该采用什么样的加料方式或什么类型的反应器？）
7一级连串反应A
S P
在平推流反应器中，为提高目的产物P 的收率，应______12/k k 。（降
低）（考点：提高连串反应选择性的途径，还包括间歇反应釜中的最佳反应时间和连续反应器的体积（OR 空时OR 停留时间）问题）
8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。物理吸附的吸附热要_______化学吸附热，物理吸附是_______分子层吸附，而化学吸附是_______分子层吸附（范德华力、化学键力、小于、多、单）（考点：比较物理和化学吸附的区别，包括结合力）吸附层数，吸附热等区别） 9气体在固体表面上发生吸附时，描述在一定温度下气体饱和吸附量与吸附压力（或吸附物质在相中浓度）的关系式称为_______。（吸附等温方程）（吸附等温式的定义，注意是饱和吸附量） 10.在轴扩散模型中，彼克莱准数
=e P _______，
（uL De
）Pe 很大时，即扩散系数相对非常小，反应器中物料的流动形态接近______。（平推流或活塞流）
11.在轴扩散模型中，彼克莱准数愈大轴向返混程度就_______。（愈小）
12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（容积扩散）]
13对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约0.1um 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）（分子扩散的四种形式和区别）
14气—固相催化反应的西勒模数=_______，它是表征内扩散影响的重要参数，其中L 定义为_______。
（（西勒模数的定义，含义，表达了什么？并且注意与坦克莱准数进行
深刻对比，记住球形和圆柱形催化剂颗粒的特征长度各为多少）
15. 工业催化剂的三个要求是：_______、_______、_______。（活性好、选择性高、寿命长）
16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。（全混流反应器、平推流）（要深刻理解全混流与平推流的特征，什么情况下，工业反应器可以近似用CSTR ，什么时候可用PFR 近似处理）
17全混流反应器的空时τ是_______与_______之比。（反应器的反应体积、进料流体的体积流量，同时还要理解空速和平均停留时间的概念，注意空速中的体积流量是标态下，而非空时中的反应器进口状态下的体积流量，要注意物料PFR 中的停留时间即为物料在PFR 中的反应时间，由此理解为什么恒容反应时，空时相当于间歇反应器中的反应时间）
18对于恒容的平推流管式反应器_______、_______一致。（平均停留时间、、空时。考点与上题一致，） 19.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）（如何理解循环反应器是PFR 与CSTR 相互转化的范例）
20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）
（比较CSTR 和PFR 所需要的体积，通过作图很直观，一个的空时是曲线下面的面积，一个是矩形的面积） 21平推流管式反应器t t =时，f （t ）=_______。（∞） 平推流管式反应器t t ≠时，f （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）
平推流管式反应器其f （θ）曲线的方差=2
θσ_______。（0） 平推流管式反应器其f （t ）曲线的方差=2t σ_______。（0）
全混流反应器t=0时f （t ）=_______。（t
t
e
t -1）
全混流反应器其f （θ）曲线的方差=2
θσ_______。（1） 全混流反应器其f （t ）曲线的方差=2t σ_______。（2t ）
（要深刻理解停留时间分布（是一个比值，在0与1之间），分布密度（是分布函数对时间的一次导），平均停留时间（数学期望）和方差（离散度）的定义，能画出平推流和全混流的F ，f 函数图形，并能深刻理解，注意PFR 中的f 函数是一个狄拉克函数，注意CSTR 中在反应器内停留时间小于平均停留时间的粒子所占的分率）
PFR 的f （t ）和F （t ）
()00
t t
f t t ∞
=?=?
=? 0
1
()()0
t
t t
F t f t dt t t
≥?==?
2220)(θσσ==-=t t t
CSTR 的f （t ）和F （t ）
/1()t t
f t e t
-=
t t e t F /1)(--= 22t t =σ 12=θσ
22脉冲示踪法测定停留时间分布首先求得的曲线为_______。（f （t ）曲线）
阶跃示踪法测定停留时间分布0C C A
对应曲线为_______。（F(t)曲线）（两种主要方法，并且首先易得到哪个曲
线）
23微观流体混合的混合态称为_______。（非凝集态或非离析态或最大混合态，与之对应的是离析流，即宏观流体）
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）
若流体是以若干分子所组成的流体微团作为单独的运动单元来进行微团之间的混合，且在混合时微团之间并不发生物质的交换，微团内部则具有均匀的组成和相同停留时间，这种流体称为_______。（宏观流体） 宏观流体混合的混合态称为_______。（凝集态或离析流）（微观和宏观流体的定义，离析（凝集）流） 24固定床中催化剂不易磨损是一大优点，但更主要的是床层内流体的流动接近于平推流，因此与返混式的反应器相比，可用_______的催化剂和_______的反应器容积来获得较大的生产能力。（较少量、较小）（固定床的其它优点和缺点，特征）
25气—固相催化反应的西勒模数的大小可判别内扩散的影响程度，西勒模数愈大，则粒内的浓度梯度就_______，反之，西勒模数愈小，内外浓度愈近于_______。（愈大、均一），坦克莱准数表示_______与_______之比，坦克莱准数越大，则外扩散效率因子_______，外扩散对催化剂颗粒内化学反应的影响越_______（极限化学反应速率、极限外扩散速率、越小、越严重）（西勒模数的特征，西勒模数与内扩散效率的关系，同时要注意对比坦克莱准数与外扩散的关系，是类似的）
26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_______。（
dt dn W r A
A ?
-=
-1）（催化反应的速率定义式，因为反应在催化剂表面进行，所以用催化剂的
质量替代普通速率式中的反应体积V ，当然也可以用催化剂颗粒的堆体积或净体积等表示）
27
气—固相催化反应的西勒模数Φ=_______与_______之比。（最大反应速率、最大内扩散速率，此处可以把西勒模数改为坦克莱准数而考察，注意比较）
28活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。（反应速率）（反应速率与活化能和反应级数的关系）
29 对于气—固相催化放热反应，通常催化剂颗粒内部与催化剂颗粒外表面的温差_______，催化剂颗粒外表面与气相主体间的温差最大可达到_______。（较小，一个绝热温升）（要注意气固相催化反应时，内外扩散造成的温差大小，尤其要注意外扩散严重时，气相主体与催化剂颗粒外表面的温差较大）
30 摩尔收率与转化率及选择性的关系为_______（收率=转化率×选择性）（考点：三者的定义，联系和区别，注意收率的基准问题，摩尔收率为什么小于1，质量收率为什么可能大于1？可能以选择题的形式全面考察） 31. 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_______。（反应消耗量+累积量=输入量-输出量，注意连续流动反应器稳态操作时，累积量为零，而间歇反应器无进料和出料，所以输入输出都为零，三种理想流动反应器的物料衡算方程一定要牢记，并能随手写出，才能熟练完成计算题） 32.反应器的热稳定性是指反应器_______能力的大小，这种扰动是_______的。反应器的灵敏性是指参数波动时，_______的大小，这种参数波动是_______的。（抗干扰、瞬时、系统状态变化、持续性）（反应器的热稳定性与灵敏性的定义和区别）
33.反应器设计和操作通常要求：_______、_______和_______。（定态、热稳定、不灵敏）
34.催化剂颗粒或反应器热稳定的必要条件为：_______（移热速率线斜率>放热速率线斜率或 35. 在同一操作条件下，可以有2个或2个以上操作状态，均满足定态条件：放热速率=移热速率，这种现象称为_______（多态），处于高温下的操作点称为_______，处于低温的则称为_______（高态、低态）
g
r dQ dQ dT dT
>
36.绝热式固定床反应器对绝热的理解为：_______和_______（与外界无热交换、反应放热完全由反应物系自身吸收），对绝热式固定床反应器，当体系绝热温升_______或物料进口温度_______或穿过催化剂床层气体线速度_______时，床层越容易着火（越大、越高、越小）
37.反应器热交换中，要求采用_______传热面积或_______温差进行换热，有利于反应器的热稳定。（大、小） 38．气固催化反应时，若气相主体温度较小幅度的提高，引起催化剂颗粒表面温度的猛增，这种现象称为催化剂颗粒_______，对应颗粒着火时_______的温度，称为催化剂颗粒的临界着火温度。（着火、气相主体）（注意催化剂颗粒的临界着火温度定义为颗粒着火时对应的气相主体温度，而不是催化剂颗粒表面温度，与临界熄火温度、CSTR 或PFR 的飞温或熄火进行比较复习）
39.固定床反应器在上操作区（高温区、扩散控制）进行操作时，气相主体温度与催化剂颗粒表面的温差最大可达到_______（一个绝热温升）
40.非理想流动不一定是由返混造成的，返混造成了_______和反应物浓度的降低。（停留时间分布）
二．选择题
1化学反应O H CH H CO 2423+?+，其中化学反应计量系数为-1的是哪种物质______。（A ） A. CO B. 2H C. 4CH D. O H 2 （计量系数的定义，正负号，注意，反应物的化学计量系数为负，而生成物为正） 2
对于反应aA + bB
pP + sS ，则=P r _______)(A r -。（A ）（加绝对值）
A. ||a p
B. a p
C. p a
D. p a ||
3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A δ=_______。（C ） A. 1/4 B. 2/3 C. –1/4 D. –2/3 （膨胀因子的定义，注意，膨胀因子表示一摩尔该物质完全转化，引起系统体积的变化） 4
反应C 4H 2C 2H 4 + H 2，10.2-=s k ，则反应级数n=_______。（B ）
A. 0
B. 1
C. 2
D. 3
5反应A + B → C ，已知1
15.0-=s k ，则反应级数n=_______。（B ）
A. 0
B. 1
C. 2
D. 3 （能够从单位上反推反应级数）
6
如果平行反应
A
P(主)
S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，提高选择性应_______。（C ）
A. 提高浓度
B. 降低浓度
C. 提高温度
D. 降低温度
7一级连串反应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. 1212)/ln(K K K K -
B. 1221)
/ln(K K K K - C. 2112)/ln(K K K K D. 211K K
8一级连串反应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=
opt t _______。
（C ）
A. 211K K
B. 1221)
/ln(K K K K - C. 1212)/ln(K K K K - D. 2112)/ln(K K K K
（连串反应的最佳反应时间，由此可求得最佳反应器体积，要注意对CSRT ，结论是不一样的，因为CSTR 的物料衡算方程与PFR 不一样） 9一级不可逆液相反
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，则反应器的反应体积V 为_______3m 。（C ）
A. 19.6
B. 20.2
C. 22.2
D. 23.4 （能进行间歇反应器体积的计算，间歇反应器的反应体积决定于一批物料的体积） 10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 （注意级数小于0，如果大于0呢？应该选用PFR ） 11于可逆吸热反应，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
12
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 （为提高收率，应该在高浓度下操作，所以选择平推流）
13反应级数n=_______时微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。(C) A. 0 B. 0.5 C. 1 D. 2
（一级反应的特殊性，一级往往是一个分界点，由此请自己归纳出至少3点以上一级反应的特殊性，均可能考到，比如一级反应转化率与反应物初始浓度无关） 14下列属于理想吸附等温方程的是_______。（A ）
A. Langmuir 型
B. Freundlich 型
C. Temkin 型
D. BET 型 15．下列不属于Langmuir 型等温吸附的假定的是_______。（B ）
A. 均匀表面
B. 多分子层吸附
C. 分子间无作用
D. 吸附机理相同
（理想吸附的概念，L 型的吸附方程的成立的前提条件，即将复杂的吸附过程进行模型化简化的方式）
16
．气固催化反应的内扩散模数Φ=L 为特征长度，若颗粒为圆柱形则L=_______。（C ）
A. 厚度/2
B. R
C. R/2
D. R/3
（L 表示催化剂颗粒的特征长度，L 增大或减小对西勒模数的影响，进而影响内扩散效率）
18. 对于气—液相反应中等速率反应，为提高反应速率，使其转变为快反应应选用_______装置。（D ） A. 填料塔 B. 喷洒塔 C. 鼓泡塔 D. 搅拌釜
（不同反应速率的气液反应，有对应的适合的反应器，主要处决于反应时间的长短即气液两相接触时间的长短，A 快， B 瞬间，C 慢，D 可快可慢，应用较广，搅拌剧烈时可加快慢反应）
19.工业上进行的化学反应，原料中反应物摩尔量之比一般不符合化学计量关系，例如甲烷水蒸气催化转化反
应，水蒸气过量；乙烯催化氧化反应制环氧乙烷，氧过量。所以在反应系统的分析计算中多选用关键组分。根据实际需要，关键组分是指：（A，C）
A.不过量的反应物
B.目的产物
C.各反应物中价值最高的组分
D.价值最高的反应产物
20.如果连续操作的反应器达到定态，那么反应器中的浓度、温度等参数（A）
A.不随时间变化，可能随位置变化
B.随时间变化，也随位置变化
C.不随时间变化，也不随位置变化
D.随时间变化，但不随位置变化
（连续反应器的定态的理解，可扩展到任何连续操作的定态或叫稳态）
21.间歇反应过程是一个非定态过程，反应器的组成随时间改变。以下说法哪些是正确的：（C，D）
A.间歇操作过程包括了装料、反应、卸料和清洗等步骤，但就反应过程本身而言，仍属于定态过程
B.在间歇反应器中进行的单一反应，产物的浓度总是随着反应时间的延长而增高
C.在间歇反应器中进行的复合反应，对于目的产物可能存在最佳的反应时间
D.间歇反应器中进行的反应，均可以按恒容处理
22.在研究多孔催化剂中反应分子的吸附问题时，常常用到理想吸附模型（或Langmuir模型），该模型的基本假定中未包括：（C）
A.吸附表面在能量上是均匀的
B.被吸附的分子之间的作用力忽略不计
C.被吸附分子的大小不予以考虑
D.吸附是单层的
（考察L模型的基本假定，理解每个假定在推导中的作用）
23.下列情况哪些属于变容反应过程：（C）
A.间歇反应装置中进行的变摩尔反应
B.间歇反应装置中进行的等摩尔反应
C.恒压反应装置中进行的变摩尔反应
D.恒压反应装置中进行的等摩尔反应
24.在实际生产中，有时需要对釜式反应器进行并联操作。若要达到最小的反应体积，对并联的各釜有一定的要求，即（C）
A.各釜体积相等
B.各釜进料流量相同
C.各釜的空时相同
D.都不是
（在C的条件下，多个并联的CSTR，正好等同于一个同体积的大的反应釜）
25.如果选择性随转化率的增加而下降，那么不同操作方式下的釜式反应器，在相同的转化率下最终收率的大小的顺序是：（A）
A.间歇釜、多个釜串联、单一连续釜
B.多个釜串联、单一连续釜、间歇釜
C.单一连续釜、间歇釜、多个釜串联
D.间歇釜、单一连续釜、多个釜串联
（间歇与PFR相当，多CSTR釜间无返混故返混程度居中，单个个CSTR返混最大）
26管式反应器是符合活塞流模型的一类理想反应器，活塞流模型的假定包括：（B，C）
A.轴向的混合用费克定律描述（为轴扩散模型）
B.径向流速分布均匀（同一管截面上温度、浓度、速度均一）
C.径向温度分布均匀
D.速度侧形与层流相同（层流模型）
27.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
28. 可以根据模型中使用参数的个数，将流动模型分成单参数、双参数和多参数模型，下面的说法哪些是对的：C
A.离析流模型是单参数模型（0）
B.多釜串模型是多参数模型（1，釜的个数）
C.轴扩散模型是单参数模型（1，轴向扩散系数）
D.活塞流模型和全混流模型均是单参数模型（0）
29一级反应十分特殊，例如：对于一级不可逆反应，达到某一转化率需要的时间与初始浓度无关。此外，一级反应还有很多特殊的性质，包括：（A）（一级反应的特殊性质）
A.流体的混合特征对反应结果没有影响
B.系统的返混对反应结果没有影响
C.混合的时间顺序对反应结果没有影响
D.反应器中的停留时间分布对反应结果没有影响
.30. 涉及到多孔催化剂的反应过程，常常存在外扩散和内扩散的影响。因此，在研究反应的本征反应动力学问题时，需要排除内外扩散的影响。具体的做法有：（B。C）
A.在保证温度、反应物浓度、空时等不变的前提下，可以提高通过床层的质量流速，达到排除内扩散的目的
B.在保证温度、反应物浓度、空时等不变的前提下，可以提高通过床层的质量流速，达到排除外扩散的目的
C.在保证反应条件相同的前提下，可以通过改变颗粒大小排除内扩散的影响
D.在保证反应条件相同的前提下，可以通过改变颗粒大小排除外扩散的影响
（考察如何排除内外扩散，内外扩散排除的原理和判断方法）
31. 在多孔催化剂中进行的化学反应，催化剂中存在的扩散过程对反应有直接的影响。在描述多孔催化剂中的扩散过程时，使用有效扩散系数而不是分子扩散系数，其原因包括：（D ）
A.化学反应的影响
B.催化剂颗粒内孔隙仅占颗粒体积的一部分
C.扩散孔道蜿蜒曲折
D.B和C综合作用的结果
（考察有效扩散系数的定义，如何从分子扩散系数修正而来的？）
32.气体在多孔固体催化剂中进行的反应，反应组分的扩散与表面反应同时进行，那么各步骤之间的关系应该
是 （C ）
A.反应物的吸附、表面反应和产物的脱附三步并
B.外扩散与催化剂中的扩散和反应是并联的
C.内扩散和表面反应属于并联过程
D.对于并联过程，存在速率控制步骤
（考察七步骤之间的关系，什么叫速率控制步骤） 33. 固定床层内流体流动不均匀的主要原因包括：A A.床层径向不均匀的空隙分布 B.流速偏低 C.化学反应的影响
D.催化剂颗粒外扩散的作用 （固定床内流速分布的原因）
34. 单段绝热固定床反应器的用途也比较广泛，以下不适合使用单段绝热固定床反应器的情况有: （D ） A.反应热效应较小的反应 B.温度对选择性影响不大的反应
C.虽然热效应大，但单程转化率低或存在大量的惰性物料
D.可逆放热反应
（单段绝热无法控温，C 的热效应大但转化率低，或存在惰性物料稀释热效应，D 应该采用多段操作，并且段间移热，以便让操作温度接近最佳操作曲线）
35. 分批式（间歇）操作的反应器非生产性时间（辅助时间）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 36.下列关于理想间歇反应釜和全混流反应釜的说法中，不正确的是：（D ）
A. 依据操作方式的不同，理想反应釜可分为理想间歇反应釜和理想全混流反应釜两类
B ．在理想间歇反应釜中，假定物料在加入反应釜内的一瞬间，就达到分子尺度的混合，即预混合时间为零
C ．在反应进行的任一时刻，间歇和全混流反应釜中，各点的温度和浓度处处均一
D ．完成同样的生产任务，理想间歇反应釜所需要的反应体积总是小于全混流反应釜所需要的反应体积 （D 不一定正确，虽然间歇反应釜无返混，全混流反应釜返混达到最大，但是考虑到间歇操作反应器需要一
定的辅助时间，所以需要的反应体积相应会增大，若间歇操作时辅助时间为零，则D 结论正确） 37.串联反应A → P （目标产物）→R （副产物）+ S ，反应选择性=_______。（A ）
A. A A P P n n n n --00
B. 00A P P n n n -
C. 00S S P P n n n n --
D. 00R R P P n n n n --
38.串联反应A → P （目标）→R + S ，目标产物P 的收率=_______。（B ）
A. A A P P n n n n --00
B. 0
P A n
n C. 00
S S P P n n n n -- D. 00R R P P n n n n --
39.在间歇反应器中进行等温二级反应 A → B ，s l mol C r A A ?=-/01
.02，当l m ol C A /10=时，求反应至l mol C A /01.0=所需时间t=_______秒。（D ）
A. 8500
B. 8900
C. 9000
D. 9900
40.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 m ol C A /10=时，求反应至
l mol C A /01.0=所需时间t=_______秒。（B ）
A. 400
B. 460
C. 500
D. 560 41.全混流釜式反应器最多可能有_______个定态操作点。（C ）
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4 42.全混流反应器中有最多可能有_______个稳定的定态操作点。（B ）
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4（41，42不在考试范围内） 三. 简答题
1.简述三种理想反应器的种类和特征？
答：理想反应器有三种：理想间歇反应釜，全混流反应器和平推流反应器。其特征分别为： BSTR ：（对BSTR 的理想性要从预混合和反应过程两个阶段进行分析）
（1）所有反应物料被同时加入到反应釜中，并且在瞬间混合均匀，即预混合时间为零。 （2）反应过程中的任一时刻 ，反应器内物料的浓度和温度处处均一（相等） PFR ：（对PFR 的理想性要从轴向和径向两个方向分析其理想性）
（1） 通过反应器任一截面的物料质点，沿同一方向以同一流速流动，在流动方向（轴向）上无混合（返混为零），物料的温度、浓度沿管长连续变化
（2）任一时刻，同一截面（径向）上的物料流速、浓度、温度相等； （3）所有物料质点在反应器中的停留时间都相同
CSTR ：（CSTR 的理想性分析与BSTR 有类似之处，从进料一瞬间和反应过程两个阶段进行分析） （1）同一时刻进入反应器的新鲜物料在瞬间分散混合
（2）反应器内物料质点完全混合，整个反应釜内物料浓度和温度处处相同，且等于出口处物料的浓度和温度 2. 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规定转化率，所需经历的时间。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，空时等于反应体积与进口物料体积流量之比，而反应为等温恒容反应时，整个反应器内物料的体积流量均恒定不变，所以三者均相等。（思考：若PFR 内发生的是体积膨胀的增分子数气相反应，三者之间的关系又是怎样的？）
3.停留时间分布密度函数f （t ）的含义？ （停留时间分布函数F （t ）的含义？）
答：在的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体质点，在反应器出口流体的质点中，在器内停留了t 到t+dt 之间的流体的质点，占全部质点的分率为f （t ）dt （②分）。 ?
∞
=0
.1)(dt t E 。
4.简述Langmuir 等温吸附方程的基本特点？
答：1） 均匀表面(或称理想表面)：催化剂表面上活性中心分布是均匀的，即催化剂表面各处的吸附能力是均一的（真实催化剂上活性位通常是不均匀的）
2） 吸附活化能和脱附活化能与表面吸附的程度无关（真实吸附过程，随着吸附过程的进行，吸附活化能增大，脱附活化能降低，若认为为线性增大或降低，则为焦母金模型，若认为按幂数关系增大或降低，则为弗鲁德里希模型）
3） 单分子层吸附（即仅仅只发生化学吸附，真实吸附过程中总是存在某些物理吸附的）
4）被吸附的分子间互不影响，也不影响别的分子的吸附（即吸附分子之间无作用力，真实吸附时，被吸附分子间存在作用力，因而可能影响邻近活性位上分子的吸附）
5．简叙气固催化反应的7个（或合并为5个）步骤。
答：1）反应物从气流主体向催化剂的外表面扩散
2）反应物从催化剂外表面向催化剂孔内扩散；
3）反应物在催化剂表面上吸附；
4）吸附的反应物转化成反应的生成物；
5）反应生成物从催化剂表面上脱附下来；
6）脱附下来的生成物由催化剂内孔向催化剂外表面扩散
7）产物由催化剂外表面向气流主体中扩散
6. 简述什么叫双膜理论，并说明其3个特征。
双膜理论：气液相界面两侧各存在一个静止膜：气膜，液膜，传质速率取决于通过液膜和气膜的分子扩散速率
其三个特征为：1）传质阻力集中在气膜与液膜中，气液相主体中无阻力
2）在气液界面上，传质组分达到气液平衡
3）无化学反应在膜内发生时，在气、液膜内，组分浓度与膜厚度呈线性下降关系
7. .解释努森扩散和分子扩散分别在何种情况下占优势？
答：多孔物质催化剂的粒内扩散较为复杂。当微孔孔径较大时，分子扩散阻力是由于分子间的碰撞所致，这种扩散为分子扩散。当微孔孔径较小时，分子与孔壁的碰撞机会超过了分子间的相互碰撞，而成为扩散阻力的主要因素，这种扩散为努森扩散。（另外两种特殊的扩散为：构型扩散：催化剂的孔径和分子大小的数量级相同时；表面扩散：指催化剂颗粒内表面的扩散，量少，一般可忽略）
8.对气固催化反应本征动力学推导，采用Langmuir-Hinshelwood模型，将会推导出双曲函数型动力学方程，该模型的基本假设或简化条件包括哪3点？
答：基本假设包括：
1、在吸附-反应-脱附三个步骤中必存在一个控制步骤，该控制步骤的速率便是本征反应速率；
2、除了控制步骤外，其它步骤均处于平衡状态（拟平衡态）；
3、吸、脱附过程可用兰格缪尔吸附模型加以描述
9. 简述固定床反应器的优、缺点
答：催化剂在床层内不易磨损；
1）床层内流体的流动接近于平推流，与返混式反应器相比，用较少的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力；（流化床反应器内返混是较大的）
2）固定床中的传热较差，对强放热或吸热反应，床层温度分布不均匀较为严重；（流化床反应器床层温度分布较均匀）
3）催化剂的更换必须停产进行。（固定床反应器对催化剂容易中毒的反应不适合，因为更换频繁，流化床反应器中的催化剂可以连续进行再生）
10.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。
11.举例说明微观流体和宏观流体的区别？
答；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，如均相反应；若流体是以若干分子所组成的流体微团作为单独的运动单元来进行微团之间的混合，且在混合时微团之间并不发生物质的交换，微团内部具有均匀的组成和相同的停留时间，这种流体称为宏观流体。如在气—液鼓泡搅拌装置中，气体以气泡方式通过装置，此时气体（一个个气泡）是宏观流体，而液体为微观流体，又如固相加工过程中的固体颗粒微团，可视为离析流，对应为宏观流体。 12.简述非理想流动轴向扩散模型的定义和特点？
答：为了模拟返混所导致流体偏离平推流效果，可借助这种返混与扩散过程的相似性，在平推流的基础上叠加上轴向返混扩散相来加以修正，并人为的假定该轴向返混过程可以用费克（Fick ）定律加以定量描述。所以，该模型称为“轴向分散模型”（或轴向扩散模型），其特点包括：
1）在管内径向截面上流体具有均一的流速；
2）在流动方向上（轴向）流体假设存在扩散过程，该过程类似于分子扩散，符合Fick 定律； 3）轴向扩散系数De 在管内为定值； 4）径向不存在扩散； 5）管内不存在死区或短路。
四. 计算题
以下四类为基本计算题型，应该熟练掌握：
第一类：已知：反应动力学方程（反应级数和活化能或反应速率常数），在间歇反应器中进行反应，给定反应物初始浓度（一级反应可以不给出初始浓度，为什么？），求达到某一要求转化率，所需要的反应时间。若同时给出辅助时间，给出反应器的产能，能求反应体积，若又给出装填系数，能求反应器的体积。 求解间歇反应器体积的思路为：
1.根据物料衡算式与动力学方程结合求反应时间
2.处理一批物料所需要的总时间=反应时间+辅助时间
3.所需要的反应体积应为处理一批物料的体积=总时间×单位时间处理的物料体积
4.间歇反应器的体积=反应体积/装填系数
重点进行复习的计算题：3-1，3-2，3-9为简单类别，7-10的（1）为标准题型，总体难度不会超过3-4（该题动力学方程相对复杂，所以计算难度最大，由于未给定装填系数，只能求反应体积） 在理想间歇反应釜中进行一级不可逆液相反应，3
0/30.2m kmol C A =，10.92k h -=，出口转化
率7.0=A x ，每批辅助操作时间为0.75小时，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天，R M =60，装填系数为0.8，请计算所需间歇反应釜的体积。
解：第一步：动力学结合物料衡算方程求解反应时间
000.7
()(1)1 1.3111A f
A
A A A A A A x A A
A A
dn r V dt
dc dx
kc x c dt dt
dx dx t h x k x -=-
-=-
==
==--?
?
第二步：处理一批物料所需要的时间t 总=t+t 辅=1.31+0.75=2.06h
A
2 R
第三步：计算单位时间需处理物料的体积 3010.78/V m h =
=????50000
2460(2 2.300.7)
第四步：计算一批物料的体积，即为反应体积：V=V 0×t 总=10.78×2.06=22.2m 3
第五步：计算反应器体积：V 反应器=V/Ψ=22.2/0.8=27.75 m 3
第二类：已知反应动力学方程，给定物料的进口摩尔流量，进口浓度，求达到某一出口转化率时，所需要的PFR 或CSTR 的反应体积
该类题型为基本题型，均为动力学方程与物料衡算方程结合求解反应体积。要注意的是PFR 的物料衡算方程为一微分方程，求解过程中需要进行积分，并且要注意当进行气相反应时，是否为变容反应，要注意变容反应中的浓度项的变化。而CSTR 的物料衡算方程则为一代数方程，求解相对容易。注意当有多个反应器串联操作时，需要逐釜衡算。
重点进行复习的计算题：PFR 恒容反应，CSTR5-2，5-3，7-10（2）（3）为简单题型，4-1变容PFR ，4-3有两种反应物的恒容反应为标准题型，而7-9，7-15采用了CSTR 或PFR 的串并联，考试难度不会超过7-9，7-15，注意进行逐釜衡算时，对排在后面的反应器，对PFR 进口已经有一定转化率的情形，积分下限的转化率将不再是零，而CSTR 的进口转化率将不再是零时，也要注意物料衡算式的变化！ 在常压及800℃等温下在活塞流反应器进行下列气相均相反应：
4662356CH H C H CH H C +→+
在反应条件下该反应的速率方程为：
)/(5.15
.0s L mol C C r H
T ?=
式中H T C C ,分别为甲苯和氢的浓度（L mol /），原料处理量为2 h kmol /，其中甲苯与氢的摩尔比等于1。若反应器的直径为50 mm ，试计算甲苯最终转化率为95％时的反应器长度。 解：根据题意可知甲苯加氢反应为恒容过程。原料甲苯与氢的摩尔比等于，即
00H T C C =， 则有：)1(0T T H T X C C C -== 式中下标T 和H 分别代表甲苯和氢，其中：
)
/10278.0(/12/2/1068.51073
10314.810013.15.03000
3
33
5
00s kmol h kmol C Q F m kmol RT p C T T T T --?===?=????== 所以，所需反应器体积为：
3
5.05
.1395
.00
35
.10005.00
00006.31
5.1)95.01(4329.0)
1)(1068.5(5.110278.05.15.1m X dX C dX C Q C C dX C Q V T T
T
T X T H T T X T r T
T
=--?=-??===---??? 所以，反应器的长度为：
m 7.15314
/14.305.0006
.32=? 第三类：给定某一采用脉冲或阶跃进行RTD 试验数据，要求求解平均停留时间和方差。注意采用的是脉冲还
是阶跃法进行试验，若采用脉冲法，首先求分布密度函数，若采用阶跃法，首先求分布函数。并能将RTD 试验得到的平均停留时间和方差的数据，应用到非理想模型中，对一级反应，采用不同模型进行解析求解。 标准题型为：6-7（k=7.5×10-3s -1
），6-9,6-11(t/min),其中难度较大为6-9和6-11，因为其给出的RTD 试验间隔时间并不全相等，所以需要采用分段进行计算，而不可上下简单消除时间差！对于离散型数据的处理，对辛普森公式应用不熟练的同学，考试过程中尽量避免使用，而采用其它处理方法) RTD 数据：脉冲法注入
在此反应器中进行一级不可逆反应。求平均停留时间和方差。反应温度下
k=2.84×10-3s-1，试用不同的非理想流动反应器模型，分别计算其出口转化率。并与相同体积的理想流动反应器对比。
解：首先得到的是：
轴扩散模型：
()
()()C t f t C t dt
∞
=?
000
0()()()()()
00120 6.524012.536012.548010.5600 5.0720 2.5840 1.09600
0 6.512.512.510.5 5.0 2.5 1.00
18720374.4()
50tC t tC t dt t t tf t dt C t dt
C t s ∞
∞
∞
∞∞
===
=
?+?+?+?+?+?+?+?+?=
++++++++==∑???
∑ 2
2
2
22
00
22222222222()
()()
00120 6.524012.536012.548010.5600 5.0720 2.5840 1.096000 6.512.512.510.5 5.0 2.5 1.00374.430609()
t t C t t f t dt t t
C t s σ∞
∞
∞
=-=
-?+?+?+?+?+?+?+?+?=++++++++-=∑?
∑
第四类：对气固催化反应本征动力学推导，能根据Langmuir-Hinshelwood 模型，推导出双曲函数型动力学方
程。
推导过程为以下四步：
2
2
2
222
374.4306090.218374.4t t s
s s t
θσσ====222
()9.170.218
e uL Pe D θσ=
===()()()220
410.38
(1)11122A
A A C x Pe Pe C exp exp β
ββββ=-==????
+-----+????
???
?
1.21
β==10.380.62
A x =-=多釜串联模型：
22
1
1
1
4.590.218
m m θθσσ=
=
=
=1110.38411(/)m
m
Am
x k k t m τ????
-=== ? ?++????
10.3840.616
A x =-=离析流模型：
()()()00
kt A A A C C t f t dt C e f t dt
∞∞
-==??()00
0()
11()
kt
kt A e
C t x e f t dt C t ∞
-∞
-∞
=-=-
∑?∑ 0.7112 6.50.505812.50.359712.50.255810.00.1820 5.00.1294 2.50.0920 1.0150
0.620?+?+?+?+?+?+?=-
=PFR :
CSTR: 32.8410374.4
110.655
A x e
e
---??=-=-=1
10.5151A x kt
=-
=+
①假定机理，确定控制步骤；（该步为题目已经给定，已知） ②写出控制步骤速率方程； ③其它步骤写出平衡式；
④求速率方程(将反应速率表达为气相组分分压和温度的函数)
作业中的第二章的补充习题即有一道，此处再补充一个典型题，在对第二步的处理中与作业上有不同之处： 设有反应A →B+D ，其反应步骤表示如下： （1）σσA A ?+ （2）D B A +→σσ （3）σσ+?B B
若（1）是速率控制步骤，试推导其动力学方程。 解：先写出各步的速率式：
（1）σσA A ?+ A dA V A aA k p k r θθ-=1
（2）D B A +→σσ A s k r θ=2
（3）σσ+?B B V B aB B dB p k k r θθ-=3
由于（1）是速率控制步骤，第（2）是不可逆反应，其反应速率应等于（1）的吸附速率，故有：
A S A dA V A aA k k p k θθθ=-
整理得：
dA
S V
A aA A k k p k +=
θθ
步骤（3）可按平衡处理：
V B B B p K θθ=
因为1=++V B A θθθ。 将B A θθ,代入上式，化简后得：
B
B dA
S A aA V p K k k p
k +++=
11
θ
最后将V A θθ,代入控制步骤速率式，即为该反应的动力学方程式。
B
B dA S A aA dA
S A
aA S B
B dA
S A
aA dA
S A aA dA
A aA p K k k p k k k p k k p K k k p k k k p k k p k r )(11++++=
+++
+-=
五.判断题（略）
2017．1反应工程 一、填空题 1、已知初始摩尔率（ｙＡ0)，写出膨胀因子A δ和膨胀率A ε的关系_____。 2、气液快速反应发生在__＿＿_膜上，写出一例气液反应器_＿_＿______。 3、可逆放热反应速度随温度升高＿_____＿__＿_______。 4、对于平行反应： S B A P B A k ?→?+?→?+21k 第一个反应为主反应，由动力学方程,有 221121r r b B a A s b B a A p C C k C C k ?=?=，ａ1<ａ2，b1>b2时,可通过____反应物A 的浓度、_____反应物B 的浓度提高主反应选择性。 5、对全混流反应器,最终选择性S 与瞬时选择性S(t)的关系为_＿__＿___。 6、D ａ准数的物理意义是＿＿＿_＿＿__＿____＿__________＿____＿＿_＿_。 7、某不可逆气固相催化反应本征活化能为150kj/ｍｏｌ，反应受内扩散控制，表观活化能约为______。 8、CS ＴR 中发生不可逆放热反应，若存在多个定态点，定态点稳定的必要条件是＿_＿___＿______＿。 9、流化床反应器鼓泡床模型中，气固催化反应主要发生在_＿＿＿_中。 10、固定床反应器忽略轴向扩散影响的条件为______＿_；忽略器壁效应影响的条件是__＿__＿＿_＿_。 11、内扩散影响严重时,Thiel ｅ模数>ψ____＿_。 二、判断题 1、活化能越高,反应速率系数对温度的变化越敏感 2、脉冲示踪法测定反应器的停留时间分布时可直接得Ｅ(t ）函数 3、努森扩散系数与系统压力成正比 4、绝热固定床反应器内,可逆放热反应一定存在热点 5、对于自催化反应，当转化率远大于最大速率点对应转化率时，全混流反应器优于活塞流反应器 6、反应级数高且要求转化率高时，宜采用全混流反应器 7、内扩散因子1>η 8、对一个气固反应，高温时无内扩散，低温时也无内扩散 9、对平行反应,主反应级数高时内扩散影响使选择性下降 10、对气固催化反应：催化剂活性提高有利于消除内扩散影响 三、简答题
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.（）和（）一起，构成了化学反应工程的核心。〔三传；反应动力学〕 3.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） 4.化学反应和反应器的分类方法很多，按反应系统涉及的相态分类，分为：（）和（）。 5.化学反应和反应器的分类方法很多，按操作方法分为（）操作、（）操作和（）操作。 6.化学反应和反应器的分类方法很多，按传热条件分为（）、（）和（）。 选择1. ( ) “三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指。 A 化学反应 B 反应工程 C 反应热力学 D 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。A 能量传递B质量传连C 热量传递D 动量传递 3. （）按反应器的型式来分类，高径比大于30的为 A.管式反应器B槽式反应器C塔式反应器D釜式反应器 三、判断 1.物理过程不会改变化学反应过程的动力学规律，即化学反应速率与温度浓度之间的关系并不因为物理过程的存在而发生变化。（） 2.流体流动、传质、传热过程不会影响实际反应的温度和参与反应的各组分浓度在时间、空间上的分布，最终影响反应结果。（）
四、简答 1.利用数学模型解决化学反应工程问题的步骤？ 第一章 均相单一反应动力学和理想反应器 1.均相反应是指（ ）。 2.如果反应体系中多于一个反应物，在定义转化率时，关键组分A 的选取原则是（ ）。 3. 当计量方程中计算系数的代数和等于零时，这种反应称为( ) ，否则称为( ) . 4. 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 . 5. 活化能的大小直接反映了( )对温度的敏感程度. 6.化学反应动力学方程有多种形式。对于均相反应，方程多数可以写成（ ）或（ ）。 7.对于反应器的开发根据（ ）来选择合适的反应器，结合（ ）和（ ）两方面特性来确定操作方式和优化操作条件。 8.物料在反应器的混合，依据停留时间分为（ ）（ ）。 9.按返混情况的不同，理想流动反应器可分为（ ）、（ ）、（ ）。 10.在设计和分析反应器时，经常涉及（ ）、（ ）、（ ）、（ ）四个量。其中定义为反应器有效容积V R 与流体特征体积流率V 0之比值为（ ）。 二、选择 1.其定义为反应器有效容积V R 与流体特征体积流率V 0之比值的量为（ ） A 反应时间t r B 停留时间t C 空间时间τD 空间速度S V 2. 下列那一项不属于间歇反应器中的非反应时间（ ）
一、填空题（本大题共14小题，每空1分，共20分） 请在每小题的空格上，填入正确的答案 1.固体催化剂的主要组成有主催化剂（活性成份），___助催化剂_和____载体____。 2.化学反应过程按操作方法分为__连续操作、分批式操作(或间隙操作)、半分批式（半间隙）操作。 3.均相反应是指 参与反应的物质均处于同一相 。 4.关键反应组分K 的转化率的定义式为0 0k k k k n n n x -=(或用相应的文字表述)_。 5.生成目的产物的反应称为____主反应 _，其它的均称为____副反应__。 6.平行反应P A →(主反应)；S A →(副反应)，主副反应均为一级不可逆反应，若主E ＞ 副E ，选择性S p 与浓度无关，仅是__温度_ 的函数。 7.链反应的三个阶段为链的引发、_链增长 、链终长。 8.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_内扩散__和__外扩散_的影响。 9.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（或容积扩散）_。 10. 实际反应器中停留时间分布密度E(t)的方差2 θσ为_____0~1___。 11.具有良好搅拌装置的釜式反应器按___理想混合(或全混流)___反应器处理。 12.对于恒容的平推流管式反应器___平均停留时间(或-t ) 、__空时(或τ)_、反应时间一致。 13.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(或完全混合）_反应器为宜。 14.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_。 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. 平行反应P A →(主反应)；S A →(副反应)，主副反应均为一级不可逆反应，若主 E ＞副E ，提高选择性P S 应____提高温度____。
化学反应工程试题 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
化学反应工程原理 一、选择题 1、气相反应CO + 3H 2CH 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 P 在间歇式反应器中，则目的产物P 的最大 浓度=max ,P C ___A____。 A. 122)(210K K K A K K C - B. 22/1120]1)/[(+K K C A C. 1 22)(120K K K A K K C - D. 22/1210 ]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. 00A P P n n n - C. 00 S S P P n n n n -- D. 00 R R P P n n n n -- 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. ＜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 ，30/30.2m 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_3m 。 A. B. C. D. 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. 1212)/ln(K K K K - B. 1221) /ln(K K K K - C. 2112)/ln(K K K K D. 211K 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___。 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、全混流反应器中有___B__个稳定的定常态操作点。
反应工程期末考试试题集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
化学反应过程 简答填空名词解释 1.任何化工生产，从原料到产品都可以概括为原料预处理，化学反应过程和产物 的后处理三个组成部分，而化学反应过程是整个化工生产的核心。 2.工业反应器中对反应结果产生影响的主要物理过程是：1，由物料的不均匀混合 和停留时间不同引起的传质过程；2，由化学反应的热效应产生的传热过程； 3，多相催化反应中在催化剂微孔内的扩散与传热过程。 3.化学反应和反应器的分类：1.按反应系统设计的相态分类分为：○1均相反应， 包括气相均相反应和液相均相反应；○2非均相反应，包括气-固相、气-液相、液-固相、气-液-固相反应。2.按操作方式分类分为：间歇操作，连续操作和半连续操作。3.按反应器型式来分类分为：管式反应器，槽式反应器和塔式反应器。4.按传热条件分为：等温反应器，绝热反应器和非等温绝热反应器。化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。 4.反应速率：单位反应体系内反应程度随时间的变化率。 5.反应动力学方程：定量描述反应速率与影响反应速率因素之间的关系式。 6.半衰期：反应转化率从0变成50%所需时间称为该反应的半衰期。 7.建立动力学方程的方法有：积分法、微分法、最小方差分析法。 8.反应器开发的三个任务：○1根据化学反应动力学特性来选择合适的反应器型 式；○2结合动力学和反应器两方面特性来确定操作方式和优化操作条件；○3根据给定的产量对反应装置进行设计计算，确定反应器的几何尺寸并进行评价。 9.反应器设计计算所涉及的基础方程式就是动力学方程式、物料衡算方程式和热 量衡算方程式。
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
化学反应过程 简答填空名词解释 1.任何化工生产，从原料到产品都可以概括为原料预处理，化学反应过程和产物的后处理三个 组成部分，而化学反应过程是整个化工生产的核心。 2.工业反应器中对反应结果产生影响的主要物理过程是：1，由物料的不均匀混合和停留时间 不同引起的传质过程；2，由化学反应的热效应产生的传热过程；3，多相催化反应中在催化剂微孔内的扩散与传热过程。 3.化学反应和反应器的分类：1.按反应系统设计的相态分类分为：○1均相反应，包括气相均相 反应和液相均相反应；○2非均相反应，包括气-固相、气-液相、液-固相、气-液-固相反应。 2.按操作方式分类分为：间歇操作，连续操作和半连续操作。 3.按反应器型式来分类分为： 管式反应器，槽式反应器和塔式反应器。4.按传热条件分为：等温反应器，绝热反应器和非等温绝热反应器。化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。 4.反应速率：单位反应体系内反应程度随时间的变化率。 5.反应动力学方程：定量描述反应速率与影响反应速率因素之间的关系式。 6.半衰期：反应转化率从0变成50%所需时间称为该反应的半衰期。 7.建立动力学方程的方法有：积分法、微分法、最小方差分析法。 8.反应器开发的三个任务：○1根据化学反应动力学特性来选择合适的反应器型式；○2结合动力 学和反应器两方面特性来确定操作方式和优化操作条件；○3根据给定的产量对反应装置进行设计计算，确定反应器的几何尺寸并进行评价。 9.反应器设计计算所涉及的基础方程式就是动力学方程式、物料衡算方程式和热量衡算方程式。 10.停留时间分布：在反应器中，由于流动状况不同，物料微元体在反应器中的停留时间可能是 各不相同的，存在一个分布，称为停留时间分布 11.平均停留时间：各流体微元从反应器入口到出口所经历的平均时间称为平均停留时间。 12.充分混合：指反应器内的物料在机械搅拌的作用下参数各处均一。 13.间歇反应器特性：○1由于剧烈搅拌、混合，反应器内有效空间中各未知的物料温度、浓度都 相同；○2由于一次加料，一次出料，反应过程中没有加料、出料，所有物理在反应器中停留时间相同，无返混现象；○3出料组成与反应器内物理的最终组成相同；○4为间歇操作，有辅助生产时间。 14.平推流反应器：指通过反应器的物料沿着同意方向以相同速度向前流动，像活塞一样在反应 器中向前平推。 15.理想置换反应器的特性：○1物料无返混，所有物料通过反应器时间相同。○2在垂直于流动方 向上的同一截面，不同径向未知的流体特性是一致的。○3在定常态下操作，反应器内的状态只随轴向位置改变，不随时间改变。 16.全混流反应器特性：○1物料在反应器内充分返混；○2反应器内各处物料参数均一；○3反应器 的出口组成与内物料组成相同；○4反应过程中连续进料与出料，是一定常态过程。 17.循环反应器的基本假设：反应器内为理想活塞流动；管线内不发生化学反应;整个体系处于 定常态操作。 18.PFR和CSTR的选择：转化率低的自催化反应，CSTR优于PFR；转化率高的PFR较适宜。 19.可逆反应速率总是随转化率升高而降低。可逆吸热反应速率总是随温度升高而加快，而可逆 放热反应按最佳温度曲线操作时速率最大。 20.平行反应：反应物能同时进行两个或两个以上的反应。称之为平行反映 21.连串反应：指反应产物能进一步反应成其他副产物的过程。 22.连串反应中，为了提高目的产物的收率，应尽可能使k1/k2比值增加，使c A度增加，c P浓度
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 P 在间歇式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C ___A____。 A. 122)(210K K K A K K C - B. 22/1120]1)/[(+K K C A C. 122 )(120K K K A K K C - D. 22/1210]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 --0 0 B. 00A P P n n n - C. 00 S S P P n n n n -- D. 00R R P P n n n n -- 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. ＜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 ，30/30.2m 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_3m 。
专业资料 一、填空题（本大题共14小题，每空1分，共20分） 请在每小题的空格上，填入正确的答案 1.固体催化剂的主要组成有主催化剂（活性成份），___助催化剂_和____载体____。 2.化学反应过程按操作法分为__连续操作、分批式操作(或间隙操作)、半分批式（半间隙） 操作。 3.均相反应是指 参与反应的物质均处于同一相 。 4.关键反应组分K 的转化率的定义式为0 0k k k k n n n x -=(或用相应的文字表述)_。 5.生成目的产物的反应称为____主反应 _，其它的均称为____副反应__。 6.平行反应P A →(主反应)；S A →(副反应)，主副反应均为一级不可逆反应，若主E ＞ 副E ，选择性S p 与浓度无关，仅是__温度_ 的函数。 7.链反应的三个阶段为链的引发、_链增长 、链终长。 8.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_扩散__和__外扩散_的 影响。 9.对于多性的催化剂，分子扩散很复杂，当径较大时，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（或容积扩散）_。 10. 实际反应器中停留时间分布密度E(t)的差2θσ为_____0~1___。 11.具有良好搅拌装置的釜式反应器按___理想混合(或全混流)___反应器处理。 12.对于恒容的平推流管式反应器___平均停留时间(或-t ) 、__空时(或τ)_、反应时间一致。 13.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(或完全混合）_反 应器为宜。 14.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_。 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. 平行反应P A →(主反应)；S A →(副反应)，主副反应均为一级不可逆反应，若主E ＞ 副E ，提高选择性P S 应____提高温度____。
化环09030904反应工程复习大纲 一. 填空题 1.化学反应速率可以表为前提是▁▁▁▁。（反应体积恒定 考点：反应速率的定义，恒容） 2.化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。（间歇操作、连续操作、半间歇操作）（理解连续与间歇） 3. 对于反应，则_______。（）（考点：反应物和产物的速率之比等于其化学计量系数之比） 4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=_______。（）（以浓度表示的速率常数与分压速率常数的换算关系） 5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，该步骤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_______。（拟平衡态） （考点：理解拟平衡态、速率控制步骤的定义，用于推导非基元反应动力学） 6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)（考点：主反应活化能大于副反应活化能，升温提高选择性，反之则反，还应注意主反应级数高于副反应级数时应采用高浓度操作，对应应该采用什么样的加料方式或什么类型的反应器？） 7一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）（考点：提高连串反应选择性的途径，还包括间歇反应釜中的最佳反应时间和连续反应器的体积（OR空时OR停留时间）问题） 8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。物理吸附的吸附热要_______化学吸附热，物理吸附是_______分子层吸附，而化学吸附是_______分子层吸附（范德华力、化学键力、小于、多、单）（考点：比较物理和化学吸附的区别，包括结合力）吸附层数，吸附热等区别） 9气体在固体表面上发生吸附时，描述在一定温度下气体饱和吸附量与吸附压力（或吸附物质在相中浓度）的关系式称为_______。（吸附等温方程）（吸附等温式的定义，注意是饱和吸附量） 10.在轴扩散模型中，彼克莱准数_______，（）Pe很大时，即扩散系数相对非常小，反应器中物料的流动形态接近______。（平推流或活塞
1、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只比，所以三者相等。 2、简述非理想流动向扩散模型的特点 答：①在管内径向截面上流体具有均一的流速。②在流动方向上流体存在扩散过程，该过程类似于分子扩散，符合Fick定律。③轴向混合系数在管内为定值。④径向不存在扩散。⑤管内不存在死区或短路流 3、简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？ 答：阶跃示踪发是对于定是常态的连续流动系统，在某瞬间t=0将流入系统的流体切换为含有示踪剂A且浓度为C A0的流体，同时保持系统内流动模式不变，并在切换的同时，在出口处测出出口流体中示踪剂A的浓度随时间的变化。对应的曲线为F（t），F(t)=C t /C 0。 4、简述脉冲示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？ 答：脉冲示踪法是对于常态的连续流动系统，在某瞬间t=0将流入体系的流体切换为含有示踪剂A且浓度为C A0的流体，同时保持体系内流动模式不变，并在切换的同时，在出口处测出出口流体中示踪剂A的浓度随时间的变化。对应的曲线为F(t)，F（t）= C A /C A0 5、气-固相催化反应的动力学步骤？ 答：①反应物从气流主题向催化剂的外表面和内孔扩散。②反应物在催化剂表面上吸附。 ③吸附的反应物转化成反应的生成物。④反应生成物从催化剂表面上脱附下来。⑤脱附下来的生成物向催化剂外表面、气流主体中扩散。 6、简述双膜理论 答：该模型设想在气-液两相流的相界面处存在着呈滞留状态的气膜和液膜，而把气液两相阻力集中在这两个流体膜内，而假定气相主体和液相主题内组成均一，不存在传质阻力。组分是通过在气膜和液膜内稳定的分子扩散过程来进行传质的，通过气膜传递到相界面的溶质组分瞬间的溶于液体且达到平衡。因此，把复杂的相间传质过程模拟成串联的稳定的双模分子扩散过程的叠加，相间传质总阻力等于传质阻力的加和。 7、简述固定床反应器的优缺点？ 答：①催化剂在床层内不易磨损②床层内流体的流动接近于平推流，与返混式反应器相比，用较少的催化剂和较小的反应器③容积来获得较大的生产能力④固定床中传热较差⑤催化剂的更换必须停产进行 8、简述理想反应器的种类及其特点？ 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，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。 9、气固催化测定本征动力学的基本要求，及其原因和采取的措施？ 答：测定气固催化本征动力学时，必须消除内、外扩散的影响，使过程属于动力学控制。 原因：仅在这种情况下的宏观动力学与本征动力学相同。措施：增大外扩散传质系数（增强对流）及催化剂颗粒的外表面积；减小催化剂颗粒体积。 10、简述建立非理想流动的流动模型的步骤？ 答：通过冷态模型实验测定实验装置的停留时间分布；根据所得的有关E（t）或F(t)的结果通过合理的简化提出可能的流动模型，并根据停留时间分布的实验数据来确定所提出的模型中所引入的模型参数；结合反应动力学数据通过模拟计算来预测反应结果;通过一定规模的热模实验来验证模型的准确性。 11、简述脉冲示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？ 答：脉冲示踪法是在定常态操作的连续流动系统的入口处在t=0的瞬间输入一定量M克的示踪剂A，并同时在出口处记录出口物料中示踪剂的浓度随时间的变化。对应的曲线E(t)，E(t)=C t V/M 12、简述气-液反应的宏观过程：A（g）+bB（l）→产物（l）？ 答：①反应物气相组分从气相主体传递到液相界面，在界面上假定达到气液相平衡；②反应物气相组成A从气液相界面扩散入液相，并在液相内反应；③液相内的反应产物想浓度下降方向扩散，气相产物则向界面扩散 ④气相产物向气相主题扩散 13、简述气固相催化反应固定床反应器非均相模型和拟均相一维模型的特点？ 答：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。非均相模型考虑了粒子与流体间温度与浓度的差别。拟均相一维模型是忽略床层中粒子与流体的温度与浓度的差别，考虑在流体流动的方向（轴向）上有温度和浓度的变化，而在与流向垂直的截面上（径向）则是等温和等浓度的。 14、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。15、停留时间分布函数F(t)的含义？ 答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体，在出口流体中停留时间小于
高等反应工程试题,2011.10 计算题 1.某一级不可逆气-固催化反应,其反应速率为()() 3 6 ./10-cm s mol kc r A A -== 当℃400,0133/103 MPa L mol c A -=时,若要求催化剂扩散对总速率基本上不发生影响,问 催化剂历经如改变。已知D e =10-3cm 2/s 。 解：()113 2 6 1010 1010------=?==s kc r A A 若要求催化剂扩散对总速率基本上不发生影响，即 ,11,95.0e P D k R φη即mm cm R P 11.010 10 13 ==<-- 2.用直径为6mm 的球形催化剂进行一级不可逆反应A →P+R 。气相主体中A 的摩尔分率为 y A =0.5，操作压力p=0.10133MPa ，反应温度T=500℃。已知单位体积床层的反应速率常数为0.333s -1，床层空隙率为0.5，组分A 在颗粒有效扩散系数为0.00296cm 2/s ，外扩散传质系数为40m/h ，试计算： 1）催化剂部效率因子为多少？扩散影响是否重？ 2）催化剂外表面浓度为多少？外扩散影响是否重？ 3）计算表观反应速率。 解：1） ()52.011 35 .45.0100296.0333 .03.0)1(=??? ? ??-==-=-=φφφηεφth D k R e P 显然扩散影响重。 2）表观反应速率为 () ()()3 3 323/00765.003.1/00788.0773082.05.010133.00312.05003600 40333 .052.0/50010 65.016/16)m kmol c c m kmol RT py c a k k c c c m m d a kc c c a k R Ab As A Ab g As As Ab p As As Ab g ===??===??==-=?-= -==-=-ηεη床层 显然，外扩散影响不重。 3）外扩散影响是否重 ())/(00128.0)00765.000788.0(5003600 40 3s m kmol c c a k R As Ab g =-?= -=
化学反应工程试题答案 一、单选题：（共60 小题，每题0.5分） 1、化学反应工程是研究如下问题的学科：（A ） A、化学反应器工程问题 B、化工单元操作 C、反应器特性 D、传递特性 2、化学反应工程研究的对象是：（A） A、化学反应器 B、单元操作 C、化工流程 D、化学工艺 3、连续操作的反应器的独立变量为（C） A、浓度 B、反应时间 C、反应器体积大小 4、理想混合的间歇反应器的独立变量为（B） A、反应速率 B、反应时间 C、反应空间 5、连续操作的理想混合流反应器的独立变量是：（C） A、反应物浓度 B、反应时间 C、反应空间 6、间歇操作的反应器所具有的特点包括：（A） A、参数随时间变化 B、参数随空间变化 C、累积量为零 D、累积量不为零 7、在对理想的全混流反应器进行物料衡算时，下面哪些量为零：（D） A、流入量 B、流出量 C、反应量 D、累积量 8、在对定常态操作的反应器进行物料衡算时，下面哪些量为零：（D） A、流入量 B、流出量 C、反应量 D、累积量 9、稳定的定常态操作点符合如下条件：（A） A、移热速率大于放热速率 B、移热速率小于放热速率 C、移热速率等于放热速率 10、若CSTR 的某一操作点是稳定的定常态操作点，则该操作状态具有的特点是：（C） A、移热速率大于放热速率 B、移热速率小于放热速率 C、移热速率等于放热速率 11、在CSTR 中进行一级不可逆反应，最多可以有几个定常态操作点？（D） A、0 B、1 C、2 D、3 E、4 12、对于反应级数大于零的反应，下述情况哪种容积效果最高？（C）
A、单釜CSTR B、多釜CSTR C、PFR
《化学反应工程》试题 一、填空题 1. 质量传递 、 热量传递 、 动量传递 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=累 积 。 3. 着眼组分A 转化率x A 的定义式为 x A =(n A0-n A )/n A0 。 4. 总反应级数不可能大于 3 。 5. 反应速率-r A =kC A C B 的单位为kmol/m 3·h ，速率常数k 的因次为 m 3/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 m 3/kg ·h 。 7. 反应速率2 /1A A kC r =-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2.1010000lg +-=T k ，其活化能为 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 105 倍。 10. 某反应在450℃时的反应速率是400℃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 2+O 2==2SO 3的膨胀因子2 SO δ等于 。 12. 非等分子反应N 2+3H 2==2NH 3的膨胀因子2 H δ等于 –2/3 。 13. 反应N 2+3H 2==2NH 3中（2 N r -）= 1/3 （2 H r -）= 1/2 3 NH r 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 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 C A0(1-x A )n ，转化率为 1-(1-x A )n 。 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 A A x n x )1(11-+-，转化率为A A x n nx )1(1-+。 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 P 的定义为 (n P -n P0)/ (n S -n S0) 。
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： 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。
绪论． 1、化学 反应 工程 是 一门 研究（ 题） 2.（ ）和（ ）一 起，构成了化学反应工程的核心。〔 三传；反 应动力学〕 3. 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） 4. 化学反应和反应器的分类方法很多，按反应系统涉及的相态分类，分为： （ ）和（ ）。 5. 化学反应和反应器的分类方法很多， 按 操 作 方 法 分 为 （ ） 操 作 、（ ） 操 作 和（ ） 操作。 6. 化学反应和反应器的分类方法很多，按传热条件分为（ ）、（ ） 和（ ）。 选择 1. （ ） “三 传一 反” 是化 学反 应工程 的基础， 其中 所谓的 一反 是 指。 A 化 学反 应 B 反应 工程 C 反应 热力 学 D 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。A 能量传递B 质量传 连C 热量传递D 动量传 递 3. （ ）按反应器的型式来分类，高径比大于 30 的为 A. 管式反应器 B 槽式反应器 C 塔式反应器 D 釜式反应器 三、判断 1. 物理过程不会改变化学反应过程的动力学规律， 即化学反应速率与温度浓度之间 的关系并不因为物理过程的存在而发生变化。 （ ） 2. 流体流动、传质、 传热过程不会影响实际反应的温度和参与反应的各组分浓度在 时间、空间上的分布，最终影响反应结果。 （ ） 四、简答 1. 利用数学模型解决化学反应工程问题的步骤？ 第一章 均相单一反应 动力学和理想反应器 1. 均相反应是指（ ）。 2. 如果反应体系中多于一个反应物，在定义转化率时，关键组分 （ ）。 3. 当计量方程中计算系数的代数和等于零时，这种反应称为 （ 为 （ ） . 4. 化学反应速率式为 rA KCCACB ，如用浓度表示的速率常数为 的速率常数心则 K —（ ） K p . 5. 活化 能的 大小 直接反 映了（ ） 对温度 的敏 感程 度. 6. 化学反应动力学方程有多种形式。 对于均相反应，方程多数可以写成 （ ） 或（ ）。 7. 对于反应器的开发根据（ ）来选择合适的反应器，结合 （ ）和（ ）两方面特性来确定操作方式和优化操作条件。 8. 物料在反应器的混合，依据停留时间分为（ ）（ ）。 ）的 科学。（ 化学 反应 的工 程问 A 的选取原则是 ） ，否则称 K C ，用压力表示
一、选择 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) 2.四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.0.25) 3．两个等体积的全混流反应器进行串联操作，反应为一级不可逆，则第一釜的反应速率-r A1与第二釜的反应速率-r A2之间的关系为(A ．-r A1 > -r A2)。两釜反应温度相同。 4．固体催化剂之所以能起催化作用，是由于催化剂的活性中心与反应组分的气体分子主要发生(B ．化学反应)。 5．包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为(B ．颗粒密度) 6．在气固催化反应动力学研究中，内循环式无梯度反应器是一种(C. 全混流反应器)。 7．某液相反应，其反应式可写成A+C R+C 这种反应称为(B ．自催化反应) 8．高径比不大的气液连续鼓泡搅拌釜，对于其中的气相和液相的流动常可近似看成(B ．气、液均为全混流) 二、填空题 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．从反应器停留时间分布测定中,求得无因次方差 98.02=θσ,反应器可视为 全混流反应器,又若求得无因次方差02.02=θσ,则反应器可视为活塞流反应器。 3．有两个有效容积不等的全混流反应器串联操作，反应为二级不可逆反应A →P ，若大釜在先，小釜在后，出口转化率为x A1，小釜在先、大釜在后，则出口转化率为x A2，两种情况下，进料流速、进料浓度和反应温度均相同，比较x A1和x A2的相对大小为x A1
《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。