化学反应工程练习题

化学反应⼯程练习题化学反应⼯程练习题⼀．填空1.对反应速率与浓度成正效应的反应分别采⽤全混流、平推流、多级串联全混流反应器其反应器体积的⼤⼩关系为__________。

2. 拟均相模型：对于多相催化反应，忽略催化剂内外__________和__________的差异，将反应当成均相反应。

3.反应器处在⾮稳定的操作状态下，当操作参数有⼩的扰动，反应器的局部地⽅或整个反应器中的温度便会⼤幅度地上升的现象，称为__________。

4. 对于恒容的平推流管式反应器__________、__________、__________⼀致。

5.全混流反应器的空时τ是__________与__________之⽐。

6.消除外扩散影响最有效的措施是__________；消除内扩散影响最有效的措施是__________。

7. 在有滞留区存在的釜式反应器E(θ)图中，，当θ=0时，E(θ)=__________1（填<，>或=）。

8. 平推流反应器的F 函数的⽆因次时间表达式为__________，其⽆因次⽅差σ2＝__________，⽽全混流反应器的⽆因次⽅差σ2＝__________。

9.脉冲⽰踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到__________曲线，阶跃⽰踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到__________曲线。

10. 某⼀级不可逆⽓固催化反应，在反应温度150℃下，测得k P =5s -1,有效扩散系数D eA =0.2cm 2/s 。

当颗粒直径为0.1mm 时，内扩散系数为。

11. ⼀级不可逆液相反应，A → 2R ，L kmol C A /3.20=，出⼝转化率7.0=A X ，每批操作时间2.06h ，装置的⽣产能⼒为50000 kg 产物R/天，=60，则反应器的体积V 为_______。

12. 某⼆级液相反应A+B==C ，已知在间歇全混釜反应器中达到x A =0.99需反应时间为10 min ，在平推流反应器中进⾏时，空时τ=__________。

化学反应工程习题第一部分：均相反应器基本理论1、试分别写出N 2+3H 2=2NH 3中用N2、H 2、NH 3的浓度对时间的变化率来表示的该反应的速率；并写出这三种反应速率表达式之间的关系。

2、已知某化学计量式为S R B A 2121+=+的反应，其反应速率表达式为B AA C C r 5.02=，试求反应速率B r =？；若反应的化学计量式写成S R B A +=+22，则此时反应速率A r =？为什么？3、某气相反应在400 oK 时的反应速率方程式为221061.3AA P d dP -⨯=-τh kPa /，问反应速率常数的单位是什么？若将反应速率方程改写为21AA A kC d dn V r =⨯-=τh l mol ./，该反应速率常数k 的数值、单位如何？4、在973 oK 和294.3×103Pa 恒压下发生下列反应：C 4H 10→2C 2H 4+H 2 。

反应开始时，系统中含丁烷为116kg ，当反应完成50%时，丁烷分压以235.4×103Pa /s 的速率发生变化，试求下列项次的变化速率：（1）乙烯分压；（2）H 2的摩尔数；（3）丁烷的摩尔分率。

5、某溶液反应：A+B →C ，开始时A 与B 摩尔数相等，没有C ，1小时后A 的转化率为75%，当在下列三种情况下，2小时后反应物A 尚有百分之几未反应掉？ （1）对A 为一级、B 为零级反应； （2）对A 、B 皆为一级反应； （3）对A 、B 皆为零级反应。

6、在一间歇反应器中进行下列液相反应： A + B = R A + R = S已知原料组成为C A0 = 2 kmol/m 3，C B0 = 4 kmol/m 3，C R0 = C S0 = 0。

反应混合物体积的变化忽略不计。

反应一段时间后测得C A = 0 .3 kmol/m 3，C R = 1.5 kmol/m 3。

计算这时B 和S 的浓度，并确定A 的转化率、生成R 的选择性和收率。

1. 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）2. 化学反应速率式为(-r A )=kC AαC Bβ，用浓度表示的速率常数为Kc，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数Kp，则Kc=_______Kp。

（(RT)α+β）3. 化学反应的总级数为n，如用浓度表示的速率常数为Kc，用逸度表示的速率常数Kf，则Kc=_______Kf。

（(RT)n）4. 化学反应的总级数为n，如用浓度表示的速率常数为Kc，用气体摩尔分率表示的速率常数Kp，则Kc=_______Kp。

（(RT/P)n）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，他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_______。

（拟平衡常态）6.当构成反应机理的诸个基元反应的速率具有相同的数量级时，既不存在速率控制步骤时，可假定所有各步基元反应都处于_______。

（拟定常态）7. 活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。

（反应速率）8. 一个可逆的均相化学反应，如果正、逆两向反应级数为未知时，采用______________法来求反应级数。

（初始速率法）9.生成主产物的反应称为_______，其它的均为_______。

（主反应、副反应）10. 平行反应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。

（浓度、温度）11. 如果平行反应均为一级不可逆反应，若E主＞E副，提高选择性Sp应______________ _。

(提高温度)12. 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C p,max=______、τopt______。

（、）13. 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C p,max=______、τopt______。

化学反应工程试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 化学反应工程中，反应速率常数k与温度的关系遵循（）。

A. Arrhenius方程B. Van't Hoff方程C. Le Chatelier原理D. Nernst方程2. 在固定床反应器中，流体通过催化剂床层的流动方式是（）。

A. 并流B. 逆流C. 交叉流D. 层流3. 以下哪种催化剂不属于均相催化剂？（）A. 酸B. 碱C. 金属D. 酶4. 反应器的体积效率是指（）。

A. 反应器体积与所需反应体积的比值B. 反应器体积与实际反应体积的比值C. 反应器体积与理论反应体积的比值D. 反应器体积与催化剂体积的比值5. 在反应器设计中，为了提高反应速率，通常采取的措施是（）。

A. 增加反应物浓度B. 提高反应温度C. 增加催化剂用量D. 以上都是二、填空题（每空1分，共10分）1. 在化学反应工程中，反应速率的表达式通常为__________。

2. 反应器的类型主要包括__________、__________和__________。

3. 催化剂的作用是__________反应速率，而不影响__________。

4. 反应器设计时，需要考虑的主要因素包括__________、__________和__________。

5. 根据反应器内物料流动的特点，可以将反应器分为__________流动和__________流动。

三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述反应速率和反应速率常数的区别。

2. 描述固定床反应器和流化床反应器的主要区别。

3. 解释为什么在某些情况下需要使用催化剂。

4. 讨论温度对化学反应速率的影响及其在工业应用中的意义。

四、计算题（每题10分，共20分）1. 已知某化学反应的速率常数k=0.05 s^-1，反应物A的初始浓度为1 mol/L，求10秒后A的浓度。

2. 假设一个完全混合反应器中进行一级反应，反应物B的初始浓度为2 mol/L，反应速率常数k=0.02 min^-1，求5分钟后B的浓度。

化学反应工程习题集一、 填空题(1) 停留时间分布函数的定义 ；停留时间分布密度函数的定义 。

(2) 气体分子在固体催化剂微孔中扩散的主要形式有 ，当 ，AB Ae D D ≈，当 时，kA Ae D D ≈。

(3) 平推流反应器的特点为 。

(4) 等温下进行一级不可逆反应，为达到x A 的转化率，采用单个CSTR 的体积与PFR 的体积之比为 ，进行二级不可逆反应，两者体积之比为 。

(5) 可逆放热反应在不同转化率下的最佳温度不同，一般而言，转化率越高，最佳温度越 。

(6) 连续流动反应器中的返混是指 ，对平行反应系统，n 主〉n 副 时，返混是使 ，n 主〈n 副 时，返混是使 。

(7) 连续过程反应速度)/(g s mol dWdN A ⋅-、)/(3cm s mol dV dN R A ⋅-、)/(2cm s mol dsdN A ⋅-（内表面）之间的关系为 。

(8) 当分子扩散的平均自由程大于催化剂微孔直径时，分子在微孔中的扩散为 ，其扩散系数与压力的关系为 ，与温度的关系为 。

(9) 反应物A 的水溶液在等温CSTR 中进行二级反应，出口转化率为0.4，现改在等体积PFR 中进行，则出口转化率为 。

(10)等温下进行一级不可逆反应，为达到x A 的转化率，采用单个CSTR 的体积与PFR 的体积之比为 ，进行二级不可逆反应，两者体积之比为 。

σ=0.98，反应器可视(11)从反应器停留时间分布测定中求得无因次方差，2θσ=0.02，则该反应器可视为。

又若求得无因次方差，2θ为。

(12)对一级不可逆反应，采用多级全混流反应器串联时，要保证总的反应体积最小，必需的条件是。

(13)等温等容间歇反应器中进行下面的两个平行反应均为一级不可逆反应，其中A2为目的产物，主反应的活化能大于副反应的活能，则：A1→ A2，A1→A3温度升高，反应的选择率，目的产物的收率相应。

(14)二、可逆反应2A B+C 于等温PFR中进行，原料流量V=10m3/h，反应物A初始浓度c A0=5 kmol/m3, B和C初始浓度均为零，已知反应的动力学方程可表示为：r B=k1c A2—k2c A c B k1=7.5 m3/(kmol·h)，k2=0.5 m3/(kmol·h) 若B的最终浓度是其平衡浓度的98%，问: 需要多大的反应器体积？若在CSTR中进行同样的反应，则反应器体积又为多少？三、有一不可逆一级串联反应 A k1 P k2 S，k1=0.15min-1,k2=0.05 min-1，进料流量为0.5m3/min，c A0≠0，c P 0= c S 0=0。

化学反应工程考试试题及答案一. 选择题1. 在进行化学反应工程设计时，以下哪个因素不属于考虑的主要因素？a) 反应速率b) 反应动力学c) 原料成本d) 温度控制答案：c) 原料成本2. 化学反应工程中，以下哪种反应类型属于放热反应？a) 氧化反应b) 加氢反应c) 氢化反应d) 生成酸反应答案：a) 氧化反应3. 执行化学反应时，下列哪个条件对于控制选择性反应非常重要？a) 压力b) 流速c) 反应物比例d) 温度答案：c) 反应物比例4. 下列哪种反应类型在进行反应工程设计时需要考虑催化剂的使用？a) 酯化反应b) 氧化反应c) 反应物分解反应d) 酸碱中和反应答案：a) 酯化反应5. 在进行化学反应工程设计时，下列哪种参数是必须考虑的？a) 反应器材料b) 搅拌速率c) 产品收率d) 反应器体积答案：d) 反应器体积二. 简答题1. 请简述酸碱中和反应的基本原理及过程。

答案：酸碱中和反应是指酸和碱在一定的条件下，以化学反应形式相互中和，生成盐和水。

这种反应的基本原理是酸和碱互相转化为盐和水的化学反应。

酸和碱分别具有H+离子和OH-离子，当它们混合时，H+离子和OH-离子结合生成水分子，并生成相应的盐。

2. 请简要描述化学反应速率的定义及影响因素。

答案：化学反应速率是指单位时间内反应物消失或生成物产生的量。

影响化学反应速率的因素有：- 反应物浓度：反应物浓度越大，反应速率越快。

- 温度：温度升高会加快反应速率，因为高温会增加反应物分子的热运动速度。

- 催化剂：催化剂能够降低化学反应的活化能，从而加速反应速率。

- 反应物粒径：反应物粒径越小，表面积越大，反应速率越快。

- 反应物浓度：反应物浓度越大，反应速率越快。

三. 计算题1. 某化学反应的反应方程式为A + 2B -> C + D，已知初始时A和B的摩尔浓度分别为2mol/L和3mol/L，经过一定时间后，测得C的摩尔浓度为4mol/L。

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βαB 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（ ）。

【习题1-1】在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应2CH3OH＋O2—→2HCHO＋2H2O2CH3OH＋2O2→2CO＋4H2O进入反应器的原料中，甲醇：空气，水蒸气＝2：4：1.3(摩尔比)，反应后甲醇的转化率达72％，甲醛的收率为69.2％。

试计算(1)反应的选择性；(2)反应器出口气体组成。

分析：按国内的定义式计算选择性、收率。

自己设定进料流量。

计算反应器出口处各组分的摩尔流量。

解：（1）反应的选择性(2) 以进料中甲醇的摩尔流量为2mol/ h为基准，则进料中空气4mol/h，水蒸汽1.3mol/h出口处甲醇：2(1-0.72)＝0.56 mol/h甲醛2×0.692＝1.384 mol/hN2 4×0.79 ＝3.16 mol/hO2 4×0.21－0.5×2×0.692－(0.72－0.692)×2＝0.092 mol/hH2O 1.3＋2×0.692＋4×(0.72－0.692)＝2.796 mol/hCO 2×(0.72－0.692)＝0.056 mol/h∑ni＝8.048 mol/h∴出口处气体组成为:y甲醇＝6.96% y甲醛＝17.20% yH2O＝34.74%yO2 ＝1.14% yN2 ＝39.26% yCO ＝0.70%【习题1-2】工业上采用铜锌铝催化剂由一氧化碳和氢合成甲醇，其主副反应如下CO＋2H2 CH3OH2CO＋4H2 (CH3)2O+H2OCO＋3H2 CH4＋H2O4CO＋8H2 C4H9OH＋3H2OCO＋H2O CO2＋H2由于化学平衡的限制，反应过程中一氧化碳不可能全部转化成甲醇。

为了提高原料的利用率，生产上采用循环操作，即将反应后的气体冷却，可凝组分分离为液体即为粗甲醇，不凝组分如氢及一氧化碳等部分放空，大部分经循环压缩机压缩后与原料气混合返回合成塔中。