反应工程复习

燃烧，就是燃料和氧化剂之间产生剧烈的氧化反映，并且燃烧化学反应受到流动、扩散和传热过程的影响，特别是在工业窑炉内进行的燃烧过程更加复杂。

烧成，就是把原料或坯件置于窑炉内经受高温处理通过十分复杂的物理化学反应最后变成人们所需的硅酸盐产品。

化学反应速率：单位时间内单位反应区域内物料量的变化。

ｒ＝反应量／（单位时间×单位反应区）转化率（反应率）：表示反应过程中的小时的反应物摩尔量与初始反应混合物中该细分的摩尔量之比。

均相反应是指在均一的气相或液相中进行的化学反应，如气体燃料和空气充分混合后的燃烧就是典型的均气反应过程。

分为简单反应和复杂反应。

基元反应：任何化学反应的发生都必须以反应物分子之间的相互碰撞或直接作用为前提，如果在碰撞时一步就能直接转变为生成物分子，则称该反应为基元反应简单反应又称单一反应，是指一组特定的反应物只形成一组特定的生成物的化学反应。

它可以是基元反应，也可以是非基元反应。

大多数的无机反应属于简单反应，例如碳酸钠与氢氧化钙的反应。

简单反应的特点是只需要用一个化学反应方程式和一个动力学方程式便能加以描述。

具有幂函数型的化学反应动力学模型。

复杂反应又称多个反应，是指反应混合物中同时进行几组不同的反应，因此要用几个动力学方程式才能加以描述。

复杂反应都是非基元反应，即由两个或两个以上的基元反应组合而成的。

复杂反应具有双曲函数型的动力学模型。

反应级数是指动力学方程式中浓度项的幂指数。

一般情况下，级数在一定温度范围内保持不变，它的绝对值不超过三，可以是零或分数，也可以是负数。

反应级数的实验室测定：根据处理实验数据的方法不同，可以分为积分法，微分法，半衰期法。

反应速率常数K是反应物浓度等于1时的反应速率,故称为反应的比速率。

Ｋ＝Ｋ０·ｅ（－Ｅ／ＲＴ）Ｋ０：频率因子（常数）；Ｅ：活化能，Ｊ／ｍｏｌ；Ｒ＝８．３１４Ｊ／（ｍｏｌ．ｋ）；Ｋ：ｋｍｏｌ反应活化能Ｅ表示为使反应物分子“激发”到活化能状态所需给予的能量。

一、 绪论1．研究对象是工业反应过程或工业反应器 研究目的是实现工业反应过程的优化2．决策变量：反应器结构、操作方式、工艺条件 3．优化指标——技术指标：反应速率、选择性、能耗掌握转化率、收率与选择性的概念4．工程思维方法二、化学反应动力学1. 反应类型：简单反应、自催化、可逆、平行、串联反应基本特征、分析判断2. 化学反应速率的工程表示))((反应区反应时间反应量反应速率＝3. 工业反应动力学规律可表示为：)()(T f C f r T i C i ⋅=a) 浓度效应-—n 工程意义是:反应速率对浓度变化的敏感程度。

b) 温度效应-—E 工程意义是：反应速率对温度变化的敏感程度。

已知两个温度下的反应速率常数k,可以按下式计算活化能E ：E ——cal/mol ，j/mol T ——KR = 1.987cal/mol.K = 8。

314 j/mol.K三、PFR 与CSTR 基本方程1. 理想间歇：⎰⎰-=--==Af A Af A x x A AA c c A A R r dx c r dc v V t 00)()(00工程问题2. 理想PFR ： ⎰⎰-=--==Af A Af A x x A AA c c A A R p r dx c r dc v V 00)()(00τ3. CSTR ： )()(00A AA A A A R p r x c r c c v V -=--==τ 4. 图解法四、简单反应的计算 n=1，0，2级反应特征0(1)A A A c c x =-浓度、转化率、反应时间关系式PFR →CSTR ，CSTR ←PFR基本关系式PFR （间歇）CSTR 00()Af A c R A pc A V dc v r τ==--⎰0()A AR m A c c V v r τ-==-n=00A A p c x k τ=0A A p c x k τ=n=11ln1p A k x τ=-0A Am Ac c kc τ-=n=2 011p A A k c c τ=-02AA Am c c kc τ-=0 x Af x Aτ/c A0 τ五、可逆反应A P)()(02121A A AP A A C C k C k C k C k r --=-=-)1(10A Ax k -])x (x k k E E ln[R E E A A opt --=110201212PFR 积分式CSTR ：由基本方程导出 六、平行反应211211n An A n AS P P C k C k C k r r r +=+=β， AfA C C AAfA pf C C dC C C C AfA --=-=⎰000ββk 1k 2 P （主反应） S （副反应）()AA C p Ppf A C A AdC r C dC r dC ββ==-=--⎰温度效应:温度升高有利于活化能大的反应 浓度效应:浓度升高有利于级数大的反应计算：由基本方程PFR 、CSTR 推出①反应器选型与组合优化:β~C A P β~X A 曲线—-对应面积=C P /C A0②最优加料方式：p163-164 平行反应P 111m B n A p C C k r = A+BS 222m B n A s C C k r =七、串联反应A P S A A C k r 1)(=-P A P C k C k r 21-=P S C k r 2=温度效应：温度升高有利于活化能大的反应（同平行反应）浓度效应：凡是使A P C C /增大的因素对串连反应选择率总是不利的。

反应工程复习题答案1. 反应速率与哪些因素有关？反应速率与反应物浓度、温度、催化剂以及反应物之间的接触面积等因素有关。

2. 反应速率定律的一般形式是什么？反应速率定律的一般形式为：\[ \text{速率} =k[\text{A}]^m[\text{B}]^n \]，其中 \( k \) 是速率常数，\( [\text{A}] \) 和 \( [\text{B}] \) 分别是反应物A和B的浓度，\( m \) 和 \( n \) 是反应级数。

3. 如何确定反应级数？通过实验数据，绘制反应速率与反应物浓度的关系图，根据斜率确定反应级数。

4. 催化剂对反应速率的影响是什么？催化剂可以显著降低反应的活化能，从而提高反应速率，但不影响反应的平衡位置。

5. 温度对反应速率的影响如何？温度升高会增加反应物分子的动能，增加有效碰撞的次数，从而提高反应速率。

6. 什么是均相反应和非均相反应？均相反应是指反应物和生成物在同一相中进行的反应，而非均相反应是指反应物和生成物在不同相中进行的反应。

7. 什么是反应的热力学和动力学？反应的热力学涉及反应的平衡状态和自由能变化，而动力学则涉及反应速率和反应机理。

8. 如何通过实验确定反应的活化能？通过测量不同温度下的反应速率，使用阿伦尼乌斯方程 \( k = Ae^{-E_a/RT} \) 来确定活化能 \( E_a \)，其中 \( A \) 是指前因子，\( R \) 是气体常数，\( T \) 是绝对温度。

9. 什么是链反应？链反应是一种反应机理，其中反应物分子通过一系列中间体和自由基的连续反应生成产物。

10. 什么是反应的选择性？反应的选择性是指在多步反应中，特定产物生成的比例，通常用来衡量反应的效率和专一性。

化学反应工程综合复习资料一、填空题1.多级混合模型的唯一模型参数为 ,轴向扩散模型的唯一模型参数为 ;2.在均相反应动力学中,利用实验数据求取化学反应速率方程式的两种最主要的方法为和 ;3.反应级数 可能/不可能是0,基元反应的分子数 可能/不可能是0;4.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 和 ;5.某一级液相反应在间歇式反应器中进行,5min 转化率为50％,则转化率达到80％需时间__ ____min;6.某反应的速率方程式为n A A r kC -= mol/,则反应级数n 为2时,k 的单位为 _;7.某反应的计量方程为A R S →+,则其反应速率表达式 ;8.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础,其中“三传”是指 、 和 ,“一反”是指 ;9.完全混合反应器全混流反应器内物料的温度和浓度 ,并且 大于/小于/等于反应器出口物料的温度和浓度;10.在一个完整的气—固相催化反应的七大步骤中,属于本征动力学范畴的三步为 、和 ;二、选择题1.对于瞬时收率和总收率,下列正确的说法有 多项选择; A. 对于平推流反应器,反应的瞬时收率与总收率相等； B. 对于全混流反应器,反应的瞬时收率与总收率相等；C. 对于平推流反应器,反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；D. 对于全混流反应器,反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系； 2.某反应速率常数的单位为m 3/,该反应为 级反应;A. 零级B. 一级C. 二级D. 不能确定. 3..对于平行反应SA RA 222111n ,E ,k n E ,k −−−→−−−−→−，,活化能E 1>E 2,反应级数n 1<n 2,如果目的产物是R 的话,我们应该在 条件下操作;A. 高温、反应物A 高浓度；B. 高温、反应物A 低浓度；C. 低温、反应物A 高浓度；D. 低温、反应物A 低浓度 4.关于E 函数和F 函数,下面正确的是 ;多项选择A. ⎰∞=0dt )t (E )t (FB. ⎰=t0dt )t (E )t (F ； C. dt /)t (dF )t (E = D. 1dt )t (E )(F 0==∞⎰∞5.t /t e t1)t (E -=是A. 平推流的E 函数B. 全混流的E 函数；C. 平推流串联全混流的E 函数D. 全混流串联平推流的E 函数 6.关于E 函数和F 函数,下面不正确的是 ;A. ⎰∞=0dt )t (E )t (F ；B. ⎰=t0dt )t (E )t (F ； C. dt /)t (dF )t (E =； D. 1dt )t (E )(F 0==∞⎰∞7.对于一级恒容和一级变容不可逆反应,下面叙述正确的是A. 在同一平推流反应器内、在同样条件下进行反应,反应的转化率是一样的；B. 在同一全混流反应器内、在同样条件下进行反应,反应的转化率是一样的；C. 在同一间歇式反应器内、在同样条件下进行反应,反应的转化率是一样的；D. 在同一平推流反应器或间歇式反应器内、在同样条件下进行反应,反应的转化率是一样的8.对于瞬时收率和总收率,下列正确的判断有多项选择;A. 对于平推流反应器,反应的瞬时收率与总收率相等；B. 对于全混流反应器,反应的瞬时收率与总收率相等；C. 对于平推流反应器,反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；D. 对于全混流反应器,反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；9.关于基元反应的认识,正确的是 ;A. 分子数可以是任意的整数；B. 基元反应的计量系数与对应物种的反应级数之间存在一一对应关系；C. 基元反应R2→意义是一样的；A2A→和RD. 基元反应的总反应级数可能是小数;10.对于瞬时收率和总收率,下列正确的判断是A. 对于全混流反应器,反应的瞬时收率与总收率相等；B. 对于平推流反应器,反应的瞬时收率与总收率相等；C. 对于平推流反应器,反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；D. 对于全混流反应器,反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；11.轴向分散系数与扩散系数,下面论述正确的是A. 两者实质上是相同的,都符合Fick定律；B. 两者实质上是不同的,轴向分散系数的定义实际上是借用了Fick定律的形式；C. 轴向分散系数是与流动有关系的；D. 扩散系数是物质本身的一种属性12.对于一个气固相催化反应,减小外扩散和内扩散影响的措施正确的是A. 提高反应器内气体的流速,减小催化剂颗粒的直径；B. 降低反应器内气体的流速,减小催化剂颗粒的直径；C. 降低反应器内气体的流速,增大催化剂颗粒的直径；D. 增加催化剂颗粒的直径,提高反应器内气体的流速13.对于化学反应的认识,下面正确的是A. 化学反应的转化率、目的产物的收率仅与化学反应本身和使用的催化剂有关系；B. 化学反应的转化率、目的产物的收率不仅与化学反应本身和使用的催化剂有关,而且还与反应器内流体的流动方式有关；C. 反应器仅仅是化学反应进行的场所,与反应目的产物的选择性无关；D. 反应器的类型可能直接影响到一个化学反应的产物分布14.关于非理想流动与停留时间分布,论述正确的是A. 一种流动必然对应着一种停留时间分布；B. 一种停留时间分布必然对应着一种流动；C. 一种停留时间分布可能对应着多种流动；D. 流动与停留时间分布存在一一对应关系15.对于一个串联反应,目的产物是中间产物,适宜的反应器是A. 全混流反应器B. 平推流反应器；C. 循环反应器D. 平推流与全混流串联在一起的反应器吸附等温的四个假定：均匀表面、单层吸附、吸附机理相同和无相互作用这几点应该说是非常苛刻的,实际情况很难满足上述要求;然而,对于多数的化学反应,应用这几点假定进行有关的推导,结果一般是可以接受的,其主要原因在于A. 实际反应过程中催化剂表面吸附物种的覆盖度很低；B. 实际的催化剂表面一般很平整；C. 实际的催化剂表面上活性位间的距离较远；D. 实际的催化剂表面上活性位的数量有限三、计算题1、在一反应器入口输入理想脉冲示踪物后,不同时间检测出口示踪物的浓度C,结果如下所示：现有某液相反应物A 在该反应器中进行分解反应,速率方程为：A A r kC -= , k = min -1,若用多级混合流模型预测时,该反应器的出口转化率为多少2、液体反应物AC A0＝1mol/L 通过两个串联的全混流反应器发生某不可逆反应,第一个反应器出口的浓度为 mol/L,两个反应器的体积比V 2/V 1=2,反应级数为2：A A r kC -=2mol/求第二个反应器出口的浓度;3、某一级液相反应A R →在一只全混流反应器中进行,转化率为90％,如果再串连一只同样的全混流反应器,使转化率仍维持在90％,试问处理量增加多少4、某速率常数为的一级不可逆反应在一非理想反应器内进行反应,示踪结果表明,t 和2θσ分别为17min 和;求用多级混合流模型预测的转化率;5、纯组分A 发生下述平行反应,A 的起始浓度为2mol/L, 反应在恒温的条件下进行,试确定在全混流反应器中目的产物S 所能达到的最大浓度;6、反应物A 反应首先生成R k 1=5 hr -1,R 进一步反应生成S k 2=3 hr -1和T k 3=1 hr -1;如果浓度为 mol/L 的纯A 在一个全混流反应器内进行反应,求R 浓度达到最大值的空时及R 的最大浓度;7、某速率常数为 min -1的一级不可逆反应在一非理想反应器内进行反应,示踪结果表明,t 和2θσ分别为15min 和;求用多级混合流模型预测的转化率;8、纯组分A 发生下述平行反应,A 的起始浓度为2mol/L,反应在恒温的条件下进行,试确定在平推流反应器中目的产物S 所能达到的最大浓度;四、推导题1.假设含反应物A 的新鲜原料进入体积为V 的全混流反应器进行反应,其组成为C A0,空时为τ,出口转化率为X A ,出口处的反应速率为-r A ,请推导全混流反应器的设计方程AA AX C r τ=-; 答案一、填空题1. 串联的全混区的个数N 、 Pe ＝zuLE 2. 积分法 、 微分法 ;3. 可能、不可能4. 脉冲法 、 阶跃法 ;5.6. m 3/ 7. 不能确定8. 质量传递 、 动量传递 和 热量传递 、反应动力学 9. 均一 、 等于10. 反应物吸附 、 表面反应、 反应产物的脱附二、选择题1. BC2. C3.. B4. BCD5. B6. A7. C8. BC9. B 10. AC 11. BCD 12. A 13. BD 14. AC 15. B 16. A三、计算题1、在一反应器入口输入理想脉冲示踪物后,不同时间检测出口示踪物的浓度C,结果如下所示：现有某液相反应物A 在该反应器中进行分解反应,速率方程为：A A r kC -= , k = min -1,若用多级混合流模型预测时,该反应器的出口转化率为多少 解：根据脉冲示踪数据可得：()()(()()i i i i i i i it C t t t C t t C t t C t ∆==∆∑∑∑∑等时间间隔）＝15min=222t tθσσ=＝故：2114.900.204N θσ=== 则：01110.959(1)AA NA C x C kt N=-=-=+ 2、液体反应物AC A0＝1mol/L 通过两个串联的全混流反应器发生某不可逆反应,第一个反应器出口的浓度为 mol/L,两个反应器的体积比V 2/V 1=2,反应级数为2：A A r kC -=2mol/求第二个反应器出口的浓度; 解：全混流反应器的设计方程：0A AAC C r τ-=- 得：010111221110.50.5A A A A A A C C C C V v r kC k τ---====- 所以：12k τ=同理：2121222022A A A A A A V C C C C v r kC τ--===- 由：22112V V ττ== 得：2124k k ττ==故：12224A A A C C C -= 解得： C A2＝L3、某一级液相反应A R →在一只全混流反应器中进行,转化率为90％,如果再串连一只同样的全混流反应器,使转化率仍维持在90％,试问处理量增加多少 解： 当反应在一个全混流反应器内进行时,根据全混流反应器的设计方程,有1111τ+=-k x A ……………….1 当两个等体积全混流反应器串联时,转化率不变,则有2)21(11τ+=-k x A (2)根据式1,得1τk =9；根据式2,得=τk 处理量之比等于空时的反比,即0100101, 2.08v v v v ττ==;也就是说,处理量为原来的倍,增加了倍;4、某速率常数为的一级不可逆反应在一非理想反应器内进行反应,示踪结果表明,t 和2θσ分别为17min 和;求用多级混合流模型预测的转化率;解：根据多级混合流模型无因次方差与N 之间的关系,有2/1N θσ==4根据一级不可逆反应多级混合流模型转化率的表达式,有5、纯组分A 发生下述平行反应,A 的起始浓度为2mol/L, 反应在恒温的条件下进行,试确定在全混流反应器中目的产物S 所能达到的最大浓度; 解：S 的瞬时收率： 对于全混流反应器: 0SS S A AC C C ϕΦ==-故：200()()()1A SA A S A A AC C C C C C C ϕ=-=-+ 令 0SA dC dC =,得：20320A A A C C C +-=解得：C A ＝1mol/L故：22,max 01()()(21)()0.25111A S A A A C C C C C =-=-=++mol/L 6.反应物A 反应首先生成R k 1=5 hr -1,R 进一步反应生成S k 2=3 hr -1和T k 3=1 hr -1;如果浓度为 mol/L 的纯A 在一个全混流反应器内进行反应,求R 浓度达到最大值的空时及R 的最大浓度;解：根据一级不可逆串联反应在全混流反应器中进行反应时中间物种最大浓度及达到最大浓度空时的公式,有=+=τ)(1321k k k opt hr说明：上述两公式也可通过对反应物A 和产物R 两次应用全混流反应器设计方程,求得产物R 的浓度表达式,然后R 的浓度对空时求导,并令导数为零,推导求出; 7.某速率常数为 min -1的一级不可逆反应在一非理想反应器内进行反应,示踪结果表明,t 和2θσ分别为15min 和;求用多级混合流模型预测的转化率;解：根据多级多级混合流模型知： 则：8.纯组分A 发生下述平行反应,A 的起始浓度为2mol/L,反应在恒温的条件下进行,试确定在平推流反应器中目的产物S 所能达到的最大浓度;解：22(1)S A S A A dC C dC C ϕ==-+对于平推流反应器：当S ϕ～C A 曲线下的面积最大,即A 完全转化C A ＝0时C S 最大,即：=四、推导题1.假设含反应物A 的新鲜原料进入体积为V 的全混流反应器进行反应,其组成为C A0,空时为τ,出口转化率为X A ,出口处的反应速率为-r A ,请推导全混流反应器的设计方程0A A AX C r τ=-; 解：针对反应器列出物料平衡方程：入方＝出方＋反应消失的量＋累积量全混流反应器为连续稳定流动式反应器,累积量为0,反应器中的浓度及反应速率均与出口处相同,其中：入方为：F A0出方为：F A ＝F A01－X A ,反应消失的量为：－r A V则得：00(1)()A A A A F F X r V =-+-即：0A A A F X r V =- 或者：00A A A A X V C F r τ==-。

第一章绪论．1 ．化学反应工程是一门研究＿_ _ _ _ ＿的科学。

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。

3 . _ _ ＿是化学反应工程的基础。

4 ．化学反应困呈按操作方法分为＿_ ＿、＿_ ＿、＿_ ＿操作。

5 ．化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指 、 、 。

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 。

第二章均相反应动力学一、填空1 ．均相反应是指 。

5 ．活化能的大小直接反映了 对温度的敏感程度。

P （主）6 ．平行反应A S （副）均为一级不可逆反应，若E E >副主，选择性P S 与 无关，仅是 的函数。

8 . 一级连串反应 12K K A P S −−→−−→在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度max p C =＿＿＿apv t =＿＿＿＿9 . 一级连串反应 12K K A P S −−→−−→在平推流反应器中，则目的产物P 的最大浓度max p C =＿＿＿apv t =＿＿＿＿二、选择题1 ．化学反应222222NO H N H O +⇔+，其中化学反应计量系数为+2的是哪种物质＿。

A.NOB.H2C.N2D.H2O2 .对于一非恒容均相化学反应B A B A αα↔，反应组分A 的化学反应速率A r -=＿。

A ．Vdt dn r A A -=- B. Vdt dn r A A =- C. dt dC r A A =- D.dt dC rB A =-3 ．对于反应aA + bB 一pP ＋sS ，则P r ＿＿＿＿()A r - A.a p B.a p C. p a D. p a4 ．气相反应43A B R S +→+进料时无惰性气体，A 与B 以3：1的摩尔比进，则膨胀因子 A δ= ＿＿＿＿A.1/4B.2/3C.-1/4D.-2/35 . 气相反应2423CO H CH H O ++ƒ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.-2B.-1C.1D.27 . 反应4102422C H C H H →+，12.0k s -=，则反应级数n=＿＿＿＿。

淮海工学院化学反应工程复习参考1 绪论1．化学反应工程研究的内容P12 通常所说的三传一反指什么P13 什么是转化率关键组分的转化率与100％的关系P34 单程转化率与全程转化率的大小关系P45 收率与转化率是针对什么物质而言的,数值能否大于100％P56 收率与转化率,选择性的关系P52 反应动力学基础1．反应速率定义P152 流动系统的反应速率三种表示形式及换算方法P163 基元反应速率方程的写法与级数的分析, 基元反应与非基元反应的关系P17-184温度对三种反应速率的影响,对反应速率常数的影响,不可逆.可逆吸热与放热反应P235 复合反应的类型P26-296 δA的计算方法P317 多相催化反应的步骤P368 物理吸附与化学吸附及理想吸附的特点分析P373 釜式反应器1．等温间歇釜式反应器的计算有单一反应,平行反应及连串反应最大收率的计算P57-652 空时,空速与生产能力的关系P66-673 连续釜式反应器体积的计算P67-684 什么是正常动力学与反常动力学,连续釜式反应器串并联特点P695 釜式反应器的总收率与总选择性的变化特点P75-766 平行反应分析P767 连串反应分析P79-80 4 管式反应器1．理想反应器模型的特点,与实际反应器对应的是什么反应器P982 等温管式反应器的计算P1003 管式与釜式反应器反应体积比较结果P107-1095 停留时间分布与反应器的流动模型1．停留时间的年龄分布与寿命分布定义P1282 停留时间分布的定量描述E(t)与F(t)的定义P128-1293 停留时间分布的实验测定有几种方法及分别测定什么P130-1324 停留时间统计值有两个参数分别表示什么P1345 理想反应器停留时间分布的计算F(θ) E(θ)的计算6 多相系统中的化学反应与传递现象1．颗粒的三个密度大小比较P1592 气固催化反应过程进行的步骤P1603 外扩散对催化反应的影响分析单一反应,复合反应分析P165-1664 孔扩散的三种方式P1675 内扩散有效因子Φ的分析P1706 内外扩散有效因子分析P1767 内扩散对复合反应选择性的影响分析P1778 消除内外扩散影响的方法P178-1797 多相催化反应器的设计与分析1．固定床内空隙率大小分析P1862 多段固定床绝热反应器的类型P1943 流化床反应器中压降与流速的变化关系P211 8 多相反应器1．气液反应机理P2222 η值大小分析P224-2253 气液固反应器机理P2324 滴流床反应器的四个区域P2339 生化反应工程基础1．酶的组成与类型P2442 生化反应过程的特点P2453 酶催化反应特点P2464 酶催化反应的四种抑制机理P248-2505 影响酶催化反应速率的因素p2516 酶与细胞固定化技术P257-2587 影响固定化酶催化反应动力学的因素p258１一、单项选择题1．下列反应器可视为活塞流的反应器是（）反应器A：管式B：釜式C：塔式2．对于基元反应2A+B→2C，则反应速率方程为（）反应器A：r=kc A2C B B：r A=kC A C B C：r A=Kc A C B2D: r A=kC A C B C c3．在全混流反应器中，反应器的有效容积V R与进料流体的流速Q0之比为（）A：空时τB：反应时间t C：停留时间t D：平均停留时间t4．化学反应速率式为-r A=K C CαA C Bβ,如果用浓度表示的速率常数为K C,用压力表示的速率常数为K P,则K C=（）K P A：(RT)-(α+β)B：(RT)(α+β) C：(RT)(α-β)5．对于基元反应：2A+B→2P的反应，对A的反应总级数为（）级A：1 B：3 C：2 D：06．在平行反应中，A→P,2A→Q,r P=k1C A,r Q=k2C A2,P为目的产物，k1,k2为常数，浓度对瞬时选择性S的影响是（）7.完成同样的任务所需反应器体积在（）时，平推流反应器与全混釜一样A：反应级数大于零B：零级反应C、反应级数小于零8．阶跃示踪法测定停留时间分布对应的曲线为（）A：E（t）曲线 B：F（t）曲线 C：I（t）曲线 D：y（t）曲线9．对正常动力学，完成同样的任务，所需反应器体积最小的操作是（）A：单釜 B：二釜串联 C：三釜串联 D：四釜串联O,已知k=0.01L/s.mol，则反应级数为（）10．反应NaOH+HCl→NaCl+H2A：1 B：2 C：3 D：011．对于基元反应A+B→2C，则反应速率方程为（）反应器A：r=kc A2C B B：r A=kC A C B C：r A=Kc A C B2D: r A=kC A C B C c12．在连续操作的全混流反应器中，反应物的平均停留时间为（）A：大于空时τB：小于空时τC：等于空时τ13.完成同样的任务所需反应器体积在（）时，平推流反应器与全混釜一样A：反应级数大于零B：零级反应C、反应级数小于零14. 对正常动力学，瞬时选择性S随转化率增大而降低的情况下，反应器内的目的产物最终收率最大的操作是（）A：间歇釜反应器 B：连续单釜 C：二釜串联＝（）15．气相反应2A+B→3P+S,进料时为惰性气体，A与B的摩尔比为2：1进料，则膨胀因子δAA：-1 B：-0.5 C：0.5 D:116.反应产物的质量收率，其最大值为（）A：100％ B：大于100％ C：小于100％１17.催化剂颗粒上的反应速率大小与三个有效因子有关，分别是外扩散ηx 、内扩散η、内外扩散总有效因子η,忽略内扩散影响时，它们之间的关系是( )A：ηX >η B:ηX=η C:ηX=ηD:η=η18. 对于（）的反应器，在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的。

化学反应工程的内容：反应动力学和反应器设计与分析 转化率：指某一反应物转化的百分率或分率，其定义为： 该反应物的起始量某一反应物的转化量=X连续反应器：以反应器进口处原料的状态为起始状态。

间歇反应器：以反应开始时的状态为起始状态。

串联反应器：以进入第一个反应器的原料组成为起始状态。

有循环物料的反应系统存在两种转化率：单程转化率和全程转化率。

收率与选择性：转化率是针对反应物而言，收率则是针对产物而言。

收率定义：关键组分的起始量反应产物的生成量R A B v v Y =v A 和v R 分别为关键组分A 和反应产物R 的化学计量系数。

对于单一反应，转化率与收率数值上相等，但多个反应同时进行就不同。

对于有物料循环的反应系统，与转化率一样，也有单程收率和全程收率之分。

选择性：说明了主副反应进行程度的相对大小。

已转化的关键组分量关键组分量生成目的产物所消耗的=S转化率、收率和选择性三者的关系：SX Y =反应器的类型分为：管式反应器、釜式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等。

反应器的操作方式：间歇操作、连续操作、半间歇（或半连续）操作。

反应器设计的基本方程： 质量守恒定律而建立的通式：⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫⎝⎛的累积速率关键组分的转化速率关键组分的输出速率关键组分的输入速率关键组分i i i i工业反应器的放大：以相似理论和因此分析为基础的相似放大法，但这种方法用于反应器放大则无能为力。

但长期以来是使用逐级经验放大，后来的数学模型方法也是一种比较理想的反应器放大方法。

化学反应速率 定义：单位时间、单位体积反应物系中某一反应组分的反应量。

反应：R V B v A v R B A →+有：dtdn V r dt dn V r dt dn V r RR BB AA 1,1,1=-=-=由于A 和B 是反应物，其量总是随时间而减少，估时间导数dn A /dt ＜0，R 为产物，则dn R /dt ＞0。

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 A05、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。

化学反应工程复习公式指导化学反应工程是化学工程的重要分支之一，主要涉及到反应速率、反应平衡、反应热力学等方面的问题。

在进行化学反应工程的设计和优化时，需要运用一系列的公式，以指导实际操作和解决问题。

以下是一些常见的化学反应工程公式，供复习和参考。

1.反应速率公式在化学反应中，反应速率是指单位时间内反应物消失或产物生成的量。

一般来说，化学反应速率与反应物浓度之间存在一定的关系。

根据实验数据，可以通过拟合得到反应速率公式。

常见的反应速率公式有：-零级反应速率：r=k-一级反应速率：r=k[A]-二级反应速率：r=k[A]²-伴随一级反应速率：r=k[A]·[B]其中，r为反应速率，k为反应速率常数，[A]和[B]为反应物浓度。

2.反应平衡公式在反应平衡条件下，反应物和生成物的浓度保持不变。

根据反应平衡常数，可以得到反应平衡公式。

常见的反应平衡公式有：-简单反应物与生成物的摩尔比例：aA+bB⇌cC+dD其中，a、b、c、d分别为反应物和生成物的系数，A、B、C、D分别为反应物和生成物的摩尔浓度。

反应物和生成物的关系可以表示为：Kc=[C]ᶜ[D]ᵈ/[A]ᵃ[B]ᵇ-简单反应物与生成物的分压比例：aA+bB⇌cC+dD其中，a、b、c、d分别为反应物和生成物的系数，A、B、C、D分别为反应物和生成物的分压。

反应物和生成物的关系可以表示为：Kp=(Pc/RT)ᶜ(Pd/RT)ᵈ/(Pa/RT)ᵃ(Pb/RT)ᵇ其中，R为理想气体常量，T为温度，Pa、Pb、Pc、Pd分别为反应物和生成物的分压。

3.反应热力学公式反应热力学研究反应热效应与反应过程的关系。

常见的反应热力学公式有：-反应焓变公式：ΔH=Σ(nᵢHᵢ)其中，ΔH为反应焓变，nᵢ为反应物或生成物的摩尔数，Hᵢ为反应物或生成物的摩尔焓。

-熵变公式：ΔS=Σ(nᵢSᵢ)其中，ΔS为反应熵变，nᵢ为反应物或生成物的摩尔数，Sᵢ为反应物或生成物的摩尔熵。