大连理工大学反应工程试题

2023年化学反应工程试题及答案2023年化学反应工程试题及答案(一)题目：全混流连续操作反应器，反应器内温度、浓度处处均匀一致，故所有物料粒子在反应器内的`停留时间相同。

正确答案：错题目：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。

、(搅拌器)、(密封装置)和(换热装置)等。

题目：釜式反应器的基本结构主要包括反应器(壳体)题目：手孔或人孔的安设是为了检查(内部空间)以及安装和拆卸设备(内部构件)。

题目：釜式反应器中夹套式换热器适用于传热面积(较小)，传热介质压力(较低)的情况。

题目：基元反应的级数即为化学反应式的(计量系数)，对非基元反应的级数通过(实验)确定。

题目：反应物能同时分别进行两个或多个独立的反应，称(平行反应)。

当初始反应物所生成的产物能进一步反应生成次级产物时，称(连串反应)。

题目：单一反应利用(转化率)可以确定反应物转化量与产物生成量之间的关系。

题目：间歇反应，只要CAO相同，无论处理量多少，达一定(转化率)每批所需的(反应时间)相同。

，平推流反应器题目：对同一反应在相同条件下，达到相同转化率，全混釜反应器所需有效体积(最大)，多釜串联全混釜所需有效体积(介于其间)。

所需有效体积(最小)1akt)题目：一级不可逆反应，其反应速率方程为(-rA=kCA),反应时间与转化率的关系为(ln(。

题目：复合反应动力学为由两个以上(化学反应计量式)或(动力学方程式)表示的化学反应过程。

题目：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。

题目：平推流反应器实际体积与有效体积(相同)。

推流反应器串联，总有效体积等于(各串联反应器有效题目：单个反应器串联操作能够提高反应(深度)，全混釜反应器串联釜数越多，反应器内CA变化越接近(平推流反应器)。

体积之和)题目：反应器型式和操作方法的选择，一是(生产能力)的比较;二是反应(选择性)的比较。

(复合反应) 要重点进行选择性的比较。

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 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 + bBpP + sS 对于反应，则=P r _______)(A r -。

（ap）3.着眼反应组分K 的转化率的定义式为_______。

（00K KK 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 。

[0751]《化学反应工程》第一次作业[论述题]计算题反应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12.6分钟，而在340K时达到同样的转化率仅需3.20分钟，求该反应的活化能E。

参考答案：E=29.06kJ/mol，详细计算过程见附件1253762549155.doc[论述题]简述全混流模型的基本特征。

参考答案：全混流模型，亦称理想混合模型或连续搅拌糟式反应器模型，是一种返混程度为无穷大的理想化流动模型。

它假定反应物料以稳定流量流人反应器，在反应器中，刚进人反应器的新鲜物料与存留在反应器中的物料瞬间达到完全混合。

反应器中所有空间位置的物料参数都是均匀的，而且等于反应器出口处的物料性质，即反应器内物料浓度和温度均匀，与出口处物料浓度和温度相等。

物料质点在反应器中的停留时间参差不齐，有的很短，有的很长，形成一个停留时间分布。

搅拌十分强烈的连续搅拌槽式反应器中的流体流动可视为全混流。

[填空题]1. 化学反应工程中的"三传一反”中的三传是指。

2．气―固相催化反应的内扩散模数（Thiele模数）Φ=(V p/S p)(k v/D eff)1/2，它是表征内扩散影响的重要参数，数值平方的大小反映了与之比。

3.对于反应aA+bB-->pP+sS，则rP =__ ___(-rA)。

4. 平行反应A-->P（主），A-->S（副）均为一级不可逆反应，若E主>E副，选择性Sp与_______无关，仅是_______的函数。

5. 平推流反应器内返混为_______。

6. 全混流反应器t=0时,E（t）=_______。

7. 阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为_______。

参考答案：1.传质、传热、动量传递2．表面反应速率、内扩散速率3．p/a4．浓度温度5．零6．1/t m7． F(t)曲线第二次作业[论述题]计算题乙烯直接水合制乙醇可视为对乙烯的一级不可逆反应，在300℃，7.09Mpa下，k=0.09s-1，D eff=7.04�10-4cm2/s,采用直径与高均为5mm的圆柱形催化剂，求内扩散有效因子。

2017.1反应工程一、填空题1、已知初始摩尔率（y A0），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、Da 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、CSTR 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，Thiele 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>η8、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1、图为间歇釜式反应器的Cp-t 图像，Cp 为产物浓度，t0为辅助时间，用图解法求出单位时间产量最大的最佳反应时间。

化学反应工程综合习题及答案一、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,“i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，反应物浓度升窩有利于反应级数人的反应的选择性。

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.在均相反应动力学屮，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私分汇和微分法C5.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/M）。

6.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是汪性、选择性和稳定性。

foo,r = z 27.平推流反应器的E函数表达式为_ E⑴=\ - _________ ,其无因次方差% = 0 ,而全混流反应器的无因次方差此=1 08.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A+2B—2R,各物质反应速率之间的关系为（-r A）：（-r B）： r R = 1： 2： 210.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屮间产物的串联反应。

11.某反应的计量方程为则其反应速率表达式不能确泄。

12.物质A按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解，在67°C时转化50%需要30 min,而在80 °C时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 3.46X " （J/mo门。

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一反应器的大小；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，并且一等于（大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。

化学反应工程试题及答案一、选择题1. 化学反应工程中，反应速率常数k与温度T的关系通常遵循什么定律？A. 阿伦尼乌斯定律B. 范特霍夫定律C. 莱·夏特利埃定律D. 牛顿冷却定律答案：A2. 在一个理想反应器中，如果反应物A的初始浓度为10 mol/L，反应速率为0.1 mol/(L·s)，那么反应物A的表观反应级数是多少？A. 0级B. 1级C. 2级D. 3级答案：B二、填空题1. 请写出化学平衡常数K的表达式：_________________。

答案：K = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b2. 某反应器中，反应物A的浓度从10 mol/L减少到1 mol/L，反应时间t为10分钟。

如果反应是一级反应，求反应速率常数k。

答案：k = 0.1 min^-1三、简答题1. 简述催化剂在化学反应中的作用。

答案：催化剂在化学反应中的作用主要是降低反应的活化能，从而加快反应速率，但催化剂本身在反应过程中不被消耗。

2. 描述连续搅拌槽式反应器（CSTR）的基本特点。

答案：连续搅拌槽式反应器是一种在反应过程中连续加入反应物，同时连续排出产物的设备。

它具有良好的混合特性，反应物和产物在反应器内浓度分布均匀。

四、计算题1. 假设某一级反应A → B，反应速率常数k=0.05 s^-1。

若初始时[A]=1 mol/L，求10秒后A的浓度。

答案：[A] = e^(-kt) × [A]₀ = e^(-0.05 × 10) × 1 = 0.38 mol/L2. 某反应A + B → C + D，反应速率为-rA = k[A][B]，其中k=0.02 L/mol·s。

初始时[A]₀=1 mol/L，[B]₀=2 mol/L。

若反应进行到[A]=0.5 mol/L时，求[B]的浓度。

答案：根据反应物A和B的消耗比例，[B] = 2 - 0.5 × (2/1) = 1 mol/L五、论述题1. 论述反应器设计中的安全因素考虑。

化学反应工程试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 化学反应工程主要研究的是（）。

A. 化学反应的速率B. 化学反应的机理C. 化学反应的平衡D. 化学反应的设备答案：A2. 反应速率常数k与温度的关系可以用（）来描述。

A. 阿伦尼乌斯方程B. 范特霍夫方程C. 吉布斯自由能方程D. 牛顿冷却定律答案：A3. 在固定床反应器中，催化剂的表面积对反应速率的影响是（）。

A. 增加催化剂表面积可以提高反应速率B. 增加催化剂表面积可以降低反应速率C. 催化剂表面积对反应速率无影响D. 催化剂表面积与反应速率成反比答案：A4. 以下哪种反应器属于非均相反应器（）。

A. 管式反应器B. 搅拌槽反应器C. 流化床反应器D. 所有选项都是答案：C5. 反应器设计时，如果希望提高反应物的转化率，应该考虑（）。

A. 提高反应温度B. 增加反应物浓度C. 增加催化剂用量D. 所有选项都是答案：D二、填空题（每题2分，共20分）1. 阿伦尼乌斯方程中，温度每升高10℃，反应速率常数k大约增加______倍。

答案：2-32. 反应器的停留时间分布可以通过______来描述。

答案：停留时间分布曲线3. 流化床反应器中，颗粒的流态化状态可以通过______来实现。

答案：鼓泡或喷动4. 反应器的体积传质系数通常用______表示。

答案：kLa5. 在反应器设计中，如果需要提高反应速率，可以采用______的方法。

答案：增加催化剂活性三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述反应器的类型及其特点。

答案：反应器的类型包括管式反应器、搅拌槽反应器、流化床反应器等。

管式反应器适用于气体与固体催化剂的反应，优点是结构简单，易于放大；搅拌槽反应器适用于液体或液固反应，优点是混合均匀，反应速率快；流化床反应器适用于气固或液固反应，优点是传热传质效率高，反应速率快。

2. 描述如何通过实验测定反应速率常数k。

答案：通过改变反应物浓度或温度，测量反应速率的变化，然后利用阿伦尼乌斯方程或实验数据拟合，可以求得反应速率常数k。

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 ．03．对一平行—连串反应R A QP A −→−−→−−→−)3()2()1(，P 为目的产物，若活化能次序为：E 2<E 1<E 3，为了目的产物的收率最大，则最佳操作温度序列为（ B ）。

A ．先高后低 B.先低后高 C ．高温操作 D ．低温操作4．两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 )。

两釜反应温度相同。

A ．-r A1 > -r A2B ．-r A1 = -r A2C ．-r A1 < -r A2 D.不能确定何者为大5. 已知一闭式反应器的1.0=r a uL D ，该反应器若用多釜串联模型来描述，则模型参数N为（ B ）。

A ． 4.5 B. 5.6 C ．3.5 D ．4.06．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( C)。

A ．物理吸附B ．化学反应C ．化学吸附D ．质量传递7．包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为( B )A ．堆(积)密度B ．颗粒密度C ．真密度D ．平均密度8．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 )。

A ．平推流反应器 B. 轴向流反应器 C. 全混流反应器 D. 多釜串联反应器9．某液相反应，其反应式可写成A+C R+C 这种反应称为(B )A ．均相催化反应B ．自催化反应C ．链锁反应 D.可逆反应10．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 )A ．气、液均为平推流B ．气、液均为全混流C ．气相平推流、液相全混流D ．气相全混流、液相平推流σR R σσR σB σA σB σσB A σσA S k +⇔+−→−+⇔+⇔+）此步为速率控制步骤 ( 2223．间歇釜反应器中进行如下反应：P A → (1) －r A1＝k 1C A a1S 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<E2 ；在温度和反应时间保持不变下，增高反应浓度，釜液中C P /C S 增大，表明反应级数al 、a2的相对大小为 al>a2 。

8.对催化剂性能影响最大的物理性质主要是一、填空题（共25分，每空1分）1 .化学反应工程学不仅研究化学反应速率与反应条件之间的关系，即,而且着重研究传递过程对的影响，研究不同类型反应器的特点及其与化学反应结果之间的关系。

2 .反应器按型式来分类可以分为管式反应器、和。

3 .对于反应A+2B=3C+4D,反应物A的消耗速率表达式为；反应产物C的生成速率表达式为：。

4 .反应器设计计算所涉及的基础方程式就是动力学方程式、和05 .间歇釜反应器中进行如下反应：A > P （1）以=g E iA > S （2）「A = k2C A2 E2在C AO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E i与E2的相对大小为 ;在温度和反应时间保持不变下，增高反应浓度，釜液中C p/C s增大，表明反应级数n i、n2的相对大小为。

6 .单位时间内由颗粒外表面传递至气相主体的热量可由牛顿冷却定律表达，其表数学表达式为。

7 .全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为、。

和孔体积分布9 .复合反应包括三个基本反应类型，即并列反应、平行反应和10 .在停留时间相同的物料之间的均匀化过程，称之为。

而停留时间不同的物料之间的均匀化过程，称之为。

11 .对于反应级数n<0的反应，为了降低反应器容积，应选用反应器为宜;对于反应级数n>0的反应，为了降低反应器容积，应选用反应器为宜。

12 .固定床催化反应器主要缺点是 , 。

13 .有效因子物理意义匚014 .多段绝热式反应器是筒体内放置几次搁板，搁板上放置 ,层与层之间设置气体的装置。

二、选择题（共20分,每小题2分）1 .对于可逆放热反应，为提高反应速率应（）。

A.提高压力B.降低压力C.提高温度D.降低温度2 .对于反应aA + bBT rR+sS,则r r =（-r A）（）。

A. -r-B. -C.-D.—a b r r3 .非等分子反应2NO + H2 = Nz+H2O2的膨胀因子b NO等于（）A. 1/2B. 1C. T/2D. 24 .平推流反应器停留时间分布的无因次方差屋为（）A. 0.5B. 2C. 0D. 15 .多釜串联的反应器，由于釜间无返混，使返混程度减少，当N T g时，多釜用联全化学反应工程试卷及答案混反应器组的操作就相当于（）。

《化学反应工程》试题及答案化学反应工一、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 ____________ =(n A0-n A )/n A0 _______________________ 。

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/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r A 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lgk 10000 10.2，其活化能为83.14kJ/mol。

9.某反应在500K 时的反应速率常数k 是400K 时的103倍，贝V 600K 时的反应速率常数 k时是400K 时的105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) 186.3kJ/mol。

11. 非等分子反应2SO 2+O 2==2SO 3的膨胀因子 s O等于 -0.5。

12. 非等分子反应 N 2+3H 2==2NH 3的膨胀因子 H 2等于叨3 。

13. 反应 N 2+3H 2==2NH 3 中( 仏)=1/3( 也)=」2_扁314. 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-XA)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16. 反应活化能E 越_大，反应速率对温度越敏感。

例 1.1 拟在等温间歇反映器进行氯乙醇的皂化反映: ClCH2CH2OH＋NaHCO3→OHCH2CH2OH＋NaCl＋CO2乙二醇产量为20kg／h。

使用15％的NaHCO3水溶液及30％(均为质量)的氯乙醇水溶液作原料, 摩尔比为1∶1, 混合液密度为1.02kg/L。

该反映对氯乙醇和碳酸氢钠均为一级, 在反映温度下反映速率常数等于5.2L／(mol·h)。

规定氯乙醇转化率达成95％。

(1)若辅助时间为0.5h, 试计算反映器的有效体积。

(2)若装填系数取0.75, 试计算反映器的实际体积。

例1.4拟定由纯乙烷裂解年产3亿磅乙烯, 转化率为80%时所需活塞流反映器体积。

反映为不可逆且遵循基元反映速率方程, 反映在6atm和1100K的条件下等温操作。

已知1000K时, k=0.072s-1, 活化能为82kcal/mol。

1磅=0.4536kg。

例1.3乙二醇可用作抗冻剂和生产聚酯、瓶子及胶片。

希望年产2亿磅乙二醇, 反映器等温操作。

浓度为16mol/l的环氧乙烷水溶液A与等体积具有0.9％（质量）的硫酸催化剂水溶液一起加入反映器中。

假如达成80％转化率, 拟定反映器体积。

反映速率常数为0.311min-1 ,1磅=0.4536kg乙烯氧化生产环氧乙烷。

乙烯和氧气按化学计量比进入260℃等温操作填充床反映器中, 10atm下乙烯进料流率为136.2mol/s假定用10个管束式反映器, 每个反映器中有100根直径为1.5in 装有催化剂的管子。

反映流体的性质与该温度压力下空气性质相同, 催化剂颗粒直径为0.635cm, 颗粒密度为1.923g/cm3, 空隙率为0.45。

若使转化率达成60%, 计算所需催化剂的质量。

（等温反映）260℃时k=0.0141mol/(atm ·g ·h), A 为乙烯。

根据绝热反映热量衡算式, 当进口温度T0一定期, 热容项的大小会影响x~T 曲线斜率。

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2021年秋《工程力学（二）》
期末考试复习题
☆注意事项：本复习题满分共：200分。

一、单选题
1、杆件的线应变是（）杆的变形，反应杆件的变形程度。

A．单位长度
B．单位宽度
C．任意长度
D．以上都不对
答案：A
知识点解析：本题考查线应变的基本概念。

2、固定端支座可提供的约束反力个数是（）。

A．1个
B．2个
C．3个
D．4个
答案：C
3、截面面积相等，材料不同的两等截面直杆，承受相同的轴向拉力，则两杆的（）。

A．轴力相同，横截面上的正应力不同
B．轴力相同，横截面上的正应力也相同
C．轴力不同，横截面上的正应力相同
D．轴力不同，横截面上的正应力也不同
答案：B
知识点解析：两杆受力相同则其轴力相同，正应力为轴力除以受力面积，与材料无关，因此其横截面上的正应力也相同。

4、若对称截面直梁发生纯弯曲，其弯曲刚度沿杆轴为常量，则变形后梁轴（）。

A．为圆弧线，且长度不变
B．为圆弧线，长度改变
C．不为圆弧线，但长度不变
D．不为圆弧线，且长度改变
答案：A
1。