《化学反应工程》试题
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 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 A2 B .-r A1 = -r A2 C .-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 .4.0 6.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 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 σ R 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 A .al>a2 B .al C .活化能El D .活化能El>E2 4.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 。 5.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 6. 在固定床反应器中,分别进行一级和二级不可逆气固催化反应,试比较a、b 两处的η值大小(a处靠近反应器的进口,b处靠近反应器的出口),并说明理由。 (1)一级放热反应,绝热操作;ηa>ηb (2)二级反应,等温操作。ηa<ηb 三、问答题(每题6分,共12分) 1.液相复合反应, 若为使目的产物P的选择性高,应选择: (1)若采用间歇反应釜,其加料方式为? (2)若采用管式反应器,其进料方式为? (3) 若E1>E2,则反应温度应尽可能采用高温或低温? 答:为使目的产物P的选择性高,应选择: (1)若采用间歇反应釜,其加料方式为A一次性加入,B连续滴加; (2)若采用管式反应器,其进料方式为A从反应器进口处加入,B沿管长多处加入; (3)若E1>E2,则反应温度应采用高温。 2. 在四段绝热式固定床反应器中进行n级不可逆反应,各段的催化剂量相同,且控制进入各段的反应物料温度相等.若n>0,试问 (1)哪一段的净转化率最大?哪一段最小? (2)若段间采用冷激方法进行降温,试问第一段与第二段之间和第二段与第三段之间 哪处需加入的冷激剂量多?为什么? 解:(1)虽然各段进口温度相等,在催化剂量相同的情况下,净转化率也按1至4段的顺 序递减,第一段最大,第二段次之, 第三段再次之,第四段最小. (2)因第一段反应量大于第二段反应量,所以1-2段间要取出的热量比2-3段间要取出 的热量大,因而1-2段间需要的冷激量也大于2-3段间需要的冷激剂量. 四、计算题:(第1,2题均为12分,第3题为14分,共38分) 1.在反应体积为1 m 3的釜式反应器中,环氧丙烷的甲醇溶液与水反应生产丙二醇-1,2: 23223+→H COCHCH H O H COHCHOHCH 该反应对环氧丙烷为一级,对水为零级,反应温度下反应速率常数等于0.98h -1,原料液中环氧丙烷的浓度为2.1kmol/m 3,环氧丙烷的最终转化率为90%。 (1)若采用间歇操作,辅助时间为0.65h ,则丙二醇-1,2的日产量是多少? (2)有人建议改在定态下连续操作,其余条件不变,则丙二醇-1,2的日产量又是多少? (3)为什么这两种操作方式的产量会有不同? 解:3101,,0.98, 2.1/,0.9-=====r A A A A V m r kC k h C kmol l X (1) 一级不可逆反应: h m Q Q t t Q V h x k t r Af /3/11)65.035.2()(35.2)9.01ln(98 .01)1ln(130000==+=+==--=-- = 丙二醇的浓度=30 2.10.9 1.89/=?=A A C X kmol m 丙二醇的产量=Af A00x C Q =1.891/30.63/15.15/?==日kmol h kmol (2) 采用定态下连续操作 000.91(1)0.98(10.9) ?===--Af r Af Q X Q V k X 所以Q 0=0.109m 3/h 丙二醇的产量=0.109 1.890.2058/ 4.939/?==日kmol h kmol (3)因连续釜在低的反应物浓度下操作,反应速率慢,故产量低。 2.对一闭式反应器进行停留时间分布实验测定,在Q =300L/min 下,得到E(t)~t 关系如下图所示。由于该图放置已久,纵坐标模糊不清。试根据E(t)函数性质确定并计算: (1)E(t) (2)F(t) (3)该反应器体积为多少? (4)多级串联模型参数N 为多少? (5)无因次方差2θσ为多少? (6)轴向扩散模型参数Pe 为多少? 20 t/min 答: (1)E(t)= -1/200(t-20) (2)F(t)= -t 2/400+0.1t (3)V = 2 m 3 (4)多级串联模型参数N = 2 (5)无因次方差 2112==σθN (6) 2.56Pe 5.0)e -(1Pe 2-Pe 2Pe -22=∴==σθ 3.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 。求: (1) 当颗粒直径为0.1mm 时,内扩散影响是否已消除? (2) 欲保持催化剂内扩散有效因子为0.8,则颗粒直径应不大于多少? 解:cm d d d D k d 1 (2)1 D k d P P P eA P P eA P P 816.068.06 52.056668 .08.0313tanh 13 100833.02.05601.06)1(≤====φφ=??? ? ??φ-φφ=η≈η∴<<===φ=试差,得 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 22 B A 1C C 22B A 1B D 4C A 3C 22 B 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 22 B 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 22B 2A 1B D 4C A 3C 22B 2A 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 -1-363 111 2643c P 2 B A p A 2 B A c 2 B A c A 1264c 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 桂林理工大学《误差理论与测量平差》复习题 一、 写出五种衡量精度指标的名称,并指出他们之间的关系是什么? 答:五种衡量精度指标的名称:方差2σ或中误差σ,平均误差θ,或然误差ρ,相对误差和极限误差; 关系:方差n n ][lim 2 ??=∞ →σ ,平均误差σθ5 4≈ ,或然误差σρ3 2≈ ,相对误差 K m 1== 观测值大小 σ,极限误差=2σ或3σ。 二、 已知独立观测值1L 、2L 的中误差分别为1σ、2σ,求下列函数的中误差: (1) 2132L L x -=; (2) 212 132 L L L x -=; (3) ) cos(sin 211L L L x +=。 解 (1) 2132L L x -==[]032 21+=?? ? ????KL L L , 利用协方差转播公式:T K KL x K KD D LL xx =+=则,,0 [][ ] 2 2 2 122 212 22 12 2212949432323232 σσσσσσσσσσ +±=+=?? ?????=?? ???????? ? ??==x x xx 则,因此,D (2)212 132 L L L x -= ,此式是非线性形式,需要线性化,对上式求全微分得: []KdL dL dL L L L dL L dL L L dx =?? ? ????--=?-+?-=21010 212011021)3()3()3()3( 利用协方差转播公式: []2 2 2 12 12 2122212122101021222 1010 2129)3(9)3()3()3()3()3(σσσσσσσσ L L L L L L L L L L L L x x xx +-±=+-=?? ????--????? ? ??--==则,因此,D 第7章化学反应工程习题答案 7-1 试述物理吸收与化学吸收的区别。 解:对于物理吸收过程*=A A A P H C 0 对于化学吸收过程* * +=A A B A P P C C αα10 ,式中A KH =α,其中K 为化学平衡常 数;0B C 为吸收剂中的活性组分浓度;0A C 是与A 组分分压*A P 平衡的气体浓度;A H -A 组分溶解度系数。从以上两式可以看出物理吸收和化学吸收区别如下: 1.物理吸收气体溶解度与气体压力呈正比关系,化学吸收呈渐近线关系,当分压较高时,气体溶解度趋近化学计量的极限,因此为了减低能耗,导致操作方式不同,压力较低宜采用化学吸收,压力较高宜采用物理吸收。 2.热效应不同,物理吸收热效应较小,每摩尔数千焦耳,而化学吸收可达数万焦耳。导致吸收剂的再生方式不同,物理吸收过程吸收剂减压再生为主,化学吸收过程的吸收剂再生除减压外还需加热。 3.物理吸收选择性主要体现各种气体在溶解度系数的差异,而化学吸收取决于A KH =α,由于化学反应特定性,吸收选择性不同。化学吸收选择性高于物理吸收。 7-2解释下列参数的物理意义:无因次准数M 、增大因子β及液相利用率η。分别写出一级不可逆和二级不可逆反应无因次准数M 的计算式。 解:无因次准数M 的物理意义 通过液膜传递速率 液膜内的化学反应速率 增大因子β的物理意义为速率 单纯物理吸收时的传质过气液界面的传质速率 液膜内有化学反应时通 液相利用率η的物理意义为的反应速率液相均处于界面浓度下吸收速率 对于一级不可逆反应211L AL L L k k D k k M ==δ 对于二级不可逆反应2 2L BL AL k C k D M = 7-3 纯二氧化碳与氢氧化钠水溶液进行反应,假定液相上方水蒸气分压可不 计,试按双膜模型绘出气相及液相二氧化碳浓度分布示意图。 解: 气模 液膜 P CO2,g P CO2,i C CO2,i C CO2,L 1 绪 论 1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应: 进入反应器的原料气中,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) (1) 反应的选择性; (2) (2) 反应器出口气体的组成。 解:(1)由(1.7)式得反应的选择性为: (2)进入反应器的原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:1.3(摩尔比), A P 出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为: n A =n A0(1-X A )=7.672 mol n P =n A0Y P =18.96 mol n C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol 结合上述反应的化学计量式,水(n W )、氧气(n O )和氮气(n N )的摩尔数分别为: n W =n W0+n P +2n C =38.30 mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol 1. 1. 2其主副反应如 下: 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,可凝组份变为液体即为粗甲醇,不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空,大部分经循环压缩 原料气 Bkg/h 粗甲醇 Akmol/h 100kmol 放空气 体 原料气和冷凝分离后的气体组成如下:(mol) 组分原料气冷凝分离后的气体 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 2 1.46 0.82 CH 4 0.55 3.62 N 2 2.92 10.29 粗甲醇的组成为CH 3OH 89.15%,(CH 3 ) 2 O 3.55%,C 3 H 9 OH 1.10%,H 2 O 6.20%,均为 重量百分率。在操作压力及温度下,其余组分均为不凝组分,但在冷凝冷却过程中可部分溶解于粗甲醇中,对1kg粗甲醇而言,其溶解量为CO 2 9.82g,CO 9.38g,H 2 1.76g,CH 4 2.14g,N 2 5.38g。若循环气与原料气之比为7.2(摩尔比), 试计算: (1)(1)一氧化碳的单程转换率和全程转化率; (2)(2)甲醇的单程收率和全程收率。 解:(1)设新鲜原料气进料流量为100kmol/h,则根据已知条件,计算进料原料 i i i i i m i i 。 M’ m =∑y i M i =9.554 又设放空气体流量为Akmol/h,粗甲醇的流量为Bkg/h。对整个系统的N 2 作衡算 得: 5.38B/28×1000+0.1029A=2.92 (A) 对整个系统就所有物料作衡算得: 100×10.42=B+9.554A (B) 联立(A)、(B)两个方程,解之得 A=26.91kmol/h B=785.2kg/h 反应后产物中CO摩尔流量为 5-1 液相反应,反应速率,在一个CSTR 中进行反应时,一定的工艺条件下,所得转化率为0.50,今若将此反应移到一个比它大6倍的CSTR 中进行反应,其他条件不变,其能达到的转化率是多少? P A →()2 A A kc r =? 5-2 一级反应,在150℃等温PFR 中可得转化率0.6,现改用同样大小的CSTR 操作,处理量不变,要求转化率为0.7,问此时CSTR 应在什么温度下操作?已知反应活化能为83.7。 mol kJ / 5-3 已知一级反应在PFR 中进行反应时,出口转化率为0.9,现将该反应移到一个CSTR 中进行,若两种反应器的体积相同,且操作条件保持不变,问该反应在CSTR 的出口处转化率是多少? 5-4 一级反应,反应活化能为83.7,反应温度为150℃,在一管式反应器中进行,若其体积为,如改用CSTR ,其体积为,说明的表达式,若转化率为0.6和0.9,为使CSTR 的体积和PFR 的体积相同,则CSTR 应在什么温度下进行? P A →mol kJ /P V M V M P V V /M V 5-5 某液相反应,实验测得浓度—反应速率数据如下: P A → ()1/??l mol c A 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 ()([]min //??l mol r A ) 0.625 1 2 2.5 1.5 1.250.8 0.7 0.65若反应在CSTR 中进行,进口浓度l mol c A /20=,当出口浓度分别为、、时,进料体积流量为,求所需反应器体积,并讨论计算结果。 Af c l mol /6.0l mol /8.0l mol /1min /120l 5-6 在一个体积为300的反应器中,86℃等温下将浓度为3.2的反应物A 分解 l 3 /m kmol S P A +→ 该反应为一级反应,86℃下。最终转化率为98.9%,试计算A 的处理量。 1 08.0?=s k (1) 若反应器为间歇操作,且设辅助时间为1.5min / (2) 若反应器为CSTR ,并将结果与(1)比较; (3) 若A 的浓度增加一倍,其他条件不变,结果如何? 5-7 在体积为的反应器中进行液相等温反应,已知反应速率为,求: R V P A →()2A A kc r =?(1)当在CSTR 中的时, 若将此反应器改为同体积的PFR ,反应条件不变,则为多大? 50.0=Af x Af x (2)当在CSTR 中的时,若将此反应器增大10倍,则又为多大? 50.0=Af x Af x 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N 2、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 2 121+=+的反应,其反应速率表达式为B A A 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 o K 时的反应速率方程式为2 21061.3A A P d dP -?=- τ h 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2 1A A A kC d dn V r =?-=τ h l mol ./,该反应速率常数k 的数值、单位如何? 4、在973 o K 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。 7、一级可逆反应A = R 在等温下进行。已知C A0 = 500mol/m 3,C R0 = 0。若该反应在一间歇反应器中进行,且在反应温度下667.0=Ae x 。经480 s 后测得333.0=A x 。(1)试确定此反应的动力学方程;(2)计算A x 分别达到0.6和0.65所需的反应时间;(3)比较计算结果,你有什么体会? 《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2.1010000 lg +- =T k , 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,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) 186.3kJ/mol 。 11. 非等分子反应2SO 2+O 2==2SO 3的膨胀因子2SO δ等于 -0.5 。 12. 非等分子反应N 2+3H 2==2NH 3的膨胀因子2H δ等于 –2/3 。 13. 反应N 2+3H 2==2NH 3中(2N r -)= 1/3 (2H r -)= 1/2 3NH 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) 。 19. 某反应目的产物和着眼组分分别为P 和A 其收率ΦP 的定义为 (n P -n P0)/ (n A0-n A ) 。 20. 均相自催化反应其反应速率的主要特征是随时间非单调变化,存在最大的反应速率 。 21. 根据反应机理推导反应动力学常采用的方法有 速率控制步骤 、 拟平衡态 。 22. 对于连续操作系统,定常态操作是指 温度及各组分浓度不随时间变化 。 23. 返混的定义: 不同停留时间流体微团间的混合 。 第一章 1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应: 3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+ 32222CH OH 3O 2CO 4H O +→+ 进入反应器的原料气中,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) (1) 反应的选择性; (2) (2) 反应器出口气体的组成。 解:(1)由(1.7)式得反应的选择性为: 0.629Y S 0.961196.11% X 0.720==== (2)进入反应器的原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:1.3(摩尔比), A P 出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为: n A =n A0(1-X A )=7.672 mol n P =n A0Y P =18.96 mol n C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol 结合上述反应的化学计量式,水(n W )、氧气(n O )和氮气(n N )的摩尔数分别为: n W =n W0+n P +2n C =38.30 mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol 1. 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: 23CO 2H CH OH +? 23222CO 4H (CH )O H O +?+ 242CO 3H CH H O +?+ 24924CO 8H C H OH 3H O +?+ 222CO H O CO H +?+ 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,可凝组份变为液体即为粗甲醇,不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空,大部分经循环压缩 Bkg/h 粗甲醇100kmol 放空气体 原料气和冷凝分离后的气体组成如下:(mol ) 组分 原料气 冷凝分离后的气体 CO 26.82 15.49 H 2 68.25 69.78 CO 2 1.46 0.82 CH 4 0.55 3.62 N 2 2.92 10.29 粗甲醇的组成为CH 3OH 89.15%,(CH 3)2O 3.55%,C 3H 9OH 1.10%,H 2O 6.20%,均为重量百分率。在操作压力及温度下,其余组分均为不凝组分,但在冷凝冷却过程中可部分溶解于粗甲醇中,对1kg 粗甲醇而言,其溶解量为CO 2 9.82g,CO 9.38g,H 2 1.76g,CH 4 2.14g,N 25.38g 。若循环气与原料气之比为7.2(摩尔比),试计算: (1) (1) 一氧化碳的单程转换率和全程转化率; (2) (2) 甲醇的单程收率和全程收率。 解:(1)设新鲜原料气进料流量为100kmol/h ,则根据已知条件,计算进料原料 报考注意事项 1.所有考生都必须参加全国2020年成人高等学历教育入学考试。 2.报考条件: (1)专科起点升本科:已取得教育部审定核准的国民教育系列高等学校、高等教育自学考试机构颁发的专科毕业证书的人员可报考。 (2)高中起点升专科:高中毕业或同等学历(包括职高、技校、中专等)均可报考。 3.报名时间及注意事项: (1)凡符合条件的考生,报名截止时间8月底 (2)考生可以直接到我校继续教育学院招生办或我校在全区各地市设立的函授站点咨询报名。 (3)报名方式:韦老师 1 5 1 7 7 1 7 6 9 0 7 4.录取办法:在录取新生时,我校各专业招生人数将根据生源数量情况进行调整。请考生在填报志愿时 不要受专业招生指标影响。为了保证报考者能被我校录取,请只填写我校志愿。 5.毕业及学位:学院实行学分制教学管理制度,学生在规定年限内修读完专业教学计划规定的全部课程 和实践性教学环节,并取得毕业规定要求的最低学分,准予毕业,也可申请提前毕业,发给由教育部统 一印制和电子注册的桂林理工大学毕业证书,国家承认学历。本科毕业生符合学位授予条件者可授予学 士学位。 2020年桂林理工大学函授高起专(函授)开设专业 区域地质调查及矿产普查高起专理工类函授2.5年 主要课程:大学英语、构造地质学、结晶学与矿物学、古生物地史学、矿床矿相学、资源勘探评价 与管理、应用地球物理、应用地球化学、遥感地质学、计算机地质、资源与环境经济学等。 矿山地质高起专理工类函授2.5年 主要课程:大学英语、普通地质学、构造地质学、矿山地质学、结晶学与矿物学、岩石学与晶体光学、古生物地史学、矿床矿相学、资源勘探评价与管理、矿山安全与矿山环境保护、采选概论、计算机 地质、遥感地质学、资源与环境经济学等。 工程地质勘查高起专理工类函授2.5年 主要课程:大学英语、土力学与地基基础、岩土工程勘察、水环境与水文地球化学、土质学、勘察 技术方法概论、环境地质学、专门水文地质学、水质监测、计算机数值模拟、水文地质勘察、地基处理等。给排水工程技术高起专理工类函授2.5年 主要课程:大学英语、水泵与水泵站、水处理微生物学、市政工程施工、管网与取水工程、市政排 水管网与防洪工程、给水处理工程、污废水处理工程、建筑给排水工程、城市水资源与节水、环境法学、建筑概论、水处理新进展等。 环境监测与治理技术高起专理工类函授2.5年 单选题 1. 对于反应级数n >0的不可逆气相等温反应,为降低反应器体积,应选用_______。(A ) (A )平推流反应器 (B )全混流反应器 (C )平推流串接全混流反应器 (D )全混流串接平推流反应器 2. 分批式操作的完全混合反应器非生产性时间不包括下列哪一项_______。(P22) (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 3. 下列单位不属于反应速率的是_______。(P13) (A )mol/(g ﹒s) (B )m 3/s (C )mol/(m 2﹒s) (D )mol/(m 3﹒s) 4.反应 A B C →+,12.50 k s -=,则反应级数为_______。(P 13) A . 0 ( B )1 ( C )2 ( D )3 5. 反应NaOH + HCl NaCl + H 2O ,已知m o l s l k /1.0?=,则反应级数 n=_______。(P 13) (A )0 (B )1 (C )2 (D )3 6. 气相基元反应 B A →2,进料时反应物A 和稀释剂C 以等摩尔比加入,则膨胀率为_______。(P58) (A )-1 (B )-0.25 (C )0.25 (D )0.5 7. 下面反应器中不属于理想反应器的是_______。(P21) (A )间歇反应器 (B )全混流反应器 (C )平推流反应器 (D )膜反应器 8. 下面哪种反应器组合形式可以最大程度降低反应器体积_______。(B ) (A )平推流反应器串联 (B )全混流反应器串联 (C )平推流反应器并联 (D )全混流反应器并联 9. 在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ,0.01 /A A r C mol L s -=?,当C A0=1 mol/L 时,求反应至C A0=0.01 mol/L 所需时间t=_______秒。(P43) (A )400 (B )460 (C )500 (D )560 第一章 在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应: 进入反应器的原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:(摩尔比),反应后甲醇的转化率达72%,甲醛的收率为%。试计算 (1)(1)反应的选择性; (2)(2)反应器出口气体的组成。 解:(1)由()式得反应的选择性为: (2)进入反应器的原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:(摩尔比),当 A P 醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为: n A =n A0 (1-X A )= mol n P =n A0 Y P = mol n C =n A0 (X A -Y P )= mol 结合上述反应的化学计量式,水(n W )、氧气(n O )和氮气(n N )的摩尔数分别为: n W =n W0 +n P +2n C = mol n O =n O0 -1/2n P -3/2n C = mol n N =n N0 = mol 1.1.2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: 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,可凝组份变为液体即为粗甲醇,不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空,大部分经循环压缩 Bkg/h 粗甲醇 100kmol 放空气体 原料气和冷凝分离后的气体组成如下:(mol ) 组分 原料气 冷凝分离后的气体 CO H 2 CO 2 CH 4 N 2 粗甲醇的组成为CH 3OH %,(CH 3)2O %,C 3H 9OH %,H 2O %,均为重量百分率。在操作压力及温度下,其余组分均为不凝组分,但在冷凝冷却过程中可部分溶解于粗甲醇中,对1kg 粗甲醇而言,其溶解量为CO 2 ,CO ,H 2 ,CH 4 ,。若循环气与原料气之比为(摩尔比),试计算: (1) (1) 一氧化碳的单程转换率和全程转化率; (2) (2) 甲醇的单程收率和全程收率。 解:(1)设新鲜原料气进料流量为100kmol/h ,则根据已知条件,计算进料原料 《化学反应工程》试题 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 桂林理工大学2020年硕士研究生入学考试试题 考试科目代码:856 考试科目名称:材料科学基础I (总分150分,三小时答完) 考生注意:1.请将答题写在答卷纸上,写在试卷上视为无效。 2.考试需带无存储功能的科学计算器、三角板、2B铅笔、橡皮用具 一、选择题(每小题2分,共20分) 1. 原子晶体中的化学键是:() A. 共价键 B. 氢键 C.范德华健 2. 面心立方的密排面:() A. {112} B. {110} C. {111} 3. 下列属于二级相变的是:() A. α-石英转变到α-磷石英 B. 晶体的熔化 C.超导态相变 4. 以下各系统中属于单相的是:() A. Zn-Cu形成的固溶体 B. 冰水混合物 C. α-石英与β-石英的混合物 5. 几种扩散的微观机制中,对于置换固溶体最容易发生的是:() A. 易位扩散 B. 环形易位扩散 C. 空位扩散 6. 下列润湿角与润湿程度的关系正确的是:() A. θ<90o,不润湿 B. θ>90 o,不润湿 C. θ=180 o,完全润湿 7. 热力学一级相变特点的是() A. ?V=0,?S=0 B. ?V≠0,?S≠0 C. ?V≠0,?S=0 8. 下列关于形核说法正确的是() A. 过冷度?T越大,则临界半径越大 B. 非均匀形核比均匀形核难度更大 C. 均匀形核发生在均匀溶液或熔体内部,晶核产生几率处处相同 9. 有A-B-C组元形成的三元相图,其等边成分三角形(ABC)内平行于AB的直线上任意一点表示: () A. C组元的浓度为定值 B. B与A组元的浓度比为定值 C.以上两选项都错 10. 某一位错的位错线方向与其对应的柏氏矢量平行,则这一位错为:() A. 刃型位错 B. 螺型位错 C. 混合位错 二、名词解释(每小题5分,共25分) 1. 配位数与配位多面体 2. 肖特基缺陷 3. 同质多晶 4. 一级相变 5. 烧结 三、判断题(每题2分,共20分) 1. 扩散系数是与温度有关,与晶体结构无关的。() 2. 晶体中的热缺陷在外力场作用下可以做定向运动。() 3. 马氏体属于二级相变。() 4. 温度越高,原子热激活能越小,扩散系数越小。() 5. 空间点阵是晶体中质点排列的几何抽象,只有14种布拉维空间格子类型,而实际存在的晶体结构是无限的。 () 6. 对于固体表面,其表面张力在数值上不等于表面自由能。() 1 绪 论 在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应: 3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+ 32222CH OH 3O 2CO 4H O +→+ 进入反应器的原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:(摩尔比),反应后甲醇的转化率达72%,甲醛的收率为%。试计算 (1) (1)反应的选择性; (2) (2)反应器出口气体的组成。 解:(1)由()式得反应的选择性为: 0.629Y S 0.961196.11% X 0.720==== (2)进入反应器的原料气中,甲醇:空气:水蒸气=2:4:(摩尔比),当进入反应器的总原料量为100mol 时,则反应器的进料组成为 A P 醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为: n A =n A0(1-X A )= mol n P =n A0Y P = mol n C =n A0(X A -Y P )= mol 结合上述反应的化学计量式,水(n W )、氧气(n O )和氮气(n N )的摩尔数分别为: n W =n W0+n P +2n C = mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C = mol n N =n N0= mol 所以,反应器出口气体组成为: ? ? 1. 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: ? ? 23CO 2H CH OH +? 23222CO 4H (CH )O H O +?+ 242CO 3H CH H O +?+ 24924CO 8H C H OH 3H O +?+ 222CO H O CO H +?+ 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,可凝组份变为液体即为粗甲醇,不凝组份如氢气及一氧化碳等部分放空,大部分经循环压缩机后与原料气混合返回合成塔中。下图是生产流程示意图 Bkg/h 粗甲醇 100kmol 放空气体 第四章非理想流动 1. 停留时间分布的密度函数在t < 0时,E (t) = 。 2. 停留时间分布的密度函数在t > 0时,E (t) _ _ 。 3. 当t=0时,停留时间分布函数F (t) =_ 。 4. 当t= a时,停留时间分布函数 F (t ) = ______ 。 5?停留时间分布的密度函数E ( 9 ) = _______ E (t ) _ 2 _ 2 6. 表示停留时间分布的分散程度的量▽日= ______ 坊七。 7. 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 。 8. 平推流管式反应器t 时,E (t ) = ______________ 。 9. 平推流管式反应器t式£时,E (t ) = ___________ 。 10. 平推流管式反应器t At时,F (t) = ___________ 。 11. 平推流管式反应器t V t时,F (t) = ___________ 。 2 12. 平推流管式反应器其E ( 9 )曲线的方差▽日= ____________ 。 _ 2 13. 平推流管式反应器其E (t )曲线的方差▽t = _____________ 。 14. 全混流反应器t=0时E (t ) = ________ 。 _ 2 _ 15. 全混流反应器其E ( 9 )曲线的方差日二_____________ 。 _ 2 _ 16. 全混流反应器其E (t )曲线的方差=_________________ 。 _ 2 17. 偏离全混流、平推流这两种理想流动的非理想流动, E ( 9 )曲线的方差日为____________ 。 C A 18. 脉冲示踪法测定停留时间分布C0对应曲线为___________ 。 C A 19. 阶跃示踪法测定停留时间分布C0对应曲线为__ _ 。 20. 非理想流动不一定是由__= _______ 造成的。 21. 非理想流动不一定是由返混造成的,但返混造成了______________ 。 22. 为了模拟返混所导致流体偏离平推流效果,可借助这种轴向返混与扩散过程的相似性,在__ _____ 的基础上 叠加上轴向返混扩散相来加以修正,并认为的假定该轴向返混过程可以用费克定律加以定量描述,所以,该模型称 为_ _ _ 。 23. 在轴向分散模型中,模型的唯一参数彼克莱准数P e = __。 24. 在轴向分散模型中,模型的唯一参数彼克莱准数愈大轴向返混程度就________ 。 25. 轴向分散模型的偏微分方程的初始条件和边界条件取决于采用示踪剂的__________ 、 __________ 、_______ 的 情况。 26. 轴向分散模型的四种边界条件为___ ________ 、 _____________ 、 ____________ 、_ 。 27. 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_ —。 附件2 获奖作品名单 一、高教理科组 课件名称参赛单位名称作者姓名奖项普通化学桂林理工大学刘勇平刘长久刘峥钟福新余彩丽莫斌庞兴良杨邦成一等奖有机化学双语教学网络教程南华大学邓健聂长明樊芬芳梁俊罗虹何军魏传晚一等奖空间解析几何网络课程南京审计学院沈雁高银花张宝善仇惠玲胡亚梅一等奖统计学桂林理工大学罗付岩邓光明蒋远营一等奖计算机科学导论桂林电子科技大学董荣胜古天龙常亮李凤英钟艳如陈光喜尤江蛟陈积一等奖线性代数智能教学平台(网络版)武汉科技学院方文波张俊杰一等奖“力学”网络课程百色学院覃铭潘大胜黄红强潘彩娟陈孟臻一等奖基础力学网络教学平台山东科技大学王育平赵向东赵增辉滕桂荣冯元慧宋正国马静敏一等奖动物生理学塔里木大学杨丽娟邹晓军张伟信江春雨一等奖农业院校有机化学网络课程东北农业大学徐雅琴白靖文王丽波叶非付颖二等奖有机化学模拟实验室(OCL)太原工业学院邵一波二等奖大学物理演示实验网络课堂沈阳建筑大学王月华王逊于智清葛运培王景禹单亚拿翟中海马振宁二等奖原子吸收光谱分析虚拟实验室大连理工大学刘志广方丽张永策马薇康译友二等奖概率论与数理统计西南财经大学涂晓青白淑敏李良华杨国富钱彤蔡薇赵越二等奖节约资源网暨南大学黄柏炎周天鸿二等奖Mathematica数值分析与数值实验桂林电子科技大学徐安农李光云徐增敏彭丰富张昆凌凯廖秋连二等奖大学高等数学中国药科大学杨访陈曙王锋何正大马军江波二等奖 计算机操作系统 中国人民武装警察 部队学院 田俊静王威邱宏二等奖 应用电化学网络教学系统中国矿业大学赵炜魏贤勇梅海涛王玉高钟士腾盛晨二等奖植物生理学(网络版)玉林师范学院朱宇林王达光朱万仁张慧翁国秀莫昭展黎建玲华鹏二等奖“数据结构与算法”立体化教学 网站 北京大学张铭赵海燕王腾蛟宋国杰高军二等奖微生物学网络课堂塔里木大学龚明福张利莉范君华贺江舟阎光甫二等奖无机化学I 玉林师范学院袁余洲王达光周健梁春杰朱立刚翁国秀朱万仁庞起二等奖虚拟计算机组成实验网络河北工业大学刘金河马佳田红丽苏双臣商植桐刘金旺李秋云杨路二等奖“数据结构”网络教学系统天津商业大学孟巍张守红李星二等奖计算机组成原理新疆师范大学彭成潘伟民栾静二等奖普通生物学天津商业大学赵培张守红二等奖理论力学课堂教学电子教案江苏科技大学景荣春田阿利郑建国楼力律三等奖运动生物力学概论北京体育大学曲峰三等奖计算机组成原理虚拟实验河北北方学院郝尚富张晓孙佰利王志辉白守恒王雅莉贾琳段华三等奖“计算机组成原理”网络教学系统湖南商学院刘跃华余绍黔梁英李书成三等奖 大学物理实验网络课程 中国人民武装警察 部队学院 张俊玲吴晓尉杨景辉张志芹刘晓彬三等奖 电磁场与电磁波哈尔滨工程大学姜宇肖鸿杨帆高鑫白学伟乐永波三等奖计算机组成原理江西农业大学明德廷李娟赵应丁杨珺于义科乔宪霞王兴宇吴燕三等奖大学普通物理实验网络课程哈尔滨师范大学姜宜凯闫晓磊王景聚励强华段雨薇三等奖 一、填空 1. 某反应的计量方程为A R S →+,则其反应速率表达式 为 。 2. 某反应速率常数的单位为m 3/(mol.hr),该反应为 级反应。 3. 对于反应23A B R +→,各物质反应速率之间的关系为:(-r A ):(-r B ):r R = 。 4. 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30min, 而在80℃时达到同样的转化率仅需20秒,该反应的活化能为 。 5. 在间歇反应器中进行一恒压气相反应32A B R +→,原料为A 和B 的混合物, 其中A 含量为20%(mol),若物料初始体积为1升,则A 转化50%时,物料的总体积为 。 6. 某液相反应A R →于50℃下在间歇反应器中进行,反应物A 转化80%需 要10min ,如果于相同条件下在平推流反应器中进行,则达到同样的转化率需要的空时为 ;如果同样条件下在全混流反应器中进行,达到同样的转化率需要的空时是 。 7. 有一液相反应12 A R →,A 的初始浓度为0.5mmol/L 和2mmol/L 的条件下 均在30min 内转化了15%,该反应的反应级数为n = 。速率常数k = . 8. 某液相基元反应A R →,在一恒温循环反应器中进行,循环比R=1时,A 的转化率为2/3,如果关闭循环物流,转化率应为 。 9. 某反应的 1 A r -~X A 曲线示于图2,反应在一循环反应器中进行,出口转化率为60%,则最优循环比R = 。 0.0 0.10.20.30.40.50.60.7 1/(-r A ) x A Equal areas 一、1、名词解释(每个3分,共12分) 1剪应变\原来相互直交的两条直线,变形后所改变的角度值的正切。2视厚度\在与岩层走向斜交的直立剖面或在与岩层面不垂直的任何方向的非直立剖面上测得的岩层顶底界线之间的垂直距离 3枢纽\同一褶皱面上各最大弯曲点的联线。 4构造置换\岩石在逆进变形过程中,一种构造被另一种构造代替的现象。 名词解释(共12分,每题3分) 1、均匀变形\岩石各部分的变形性质,方向和大小都相同的变形。 2、枢纽\同一褶皱面上各最大弯曲点的联线。 3、断距\被错断岩层在两盘对应层之间的相对距离。 4、构造置换\岩石在逆进变形过程中,一种构造被另一种构造代 替的现象。 1、剪应变、原来相互直交的两条直线,变形后所改变的角度值的 正切 2、构造窗、逆掩断层(推覆构造)遭强烈剥蚀,在较老的岩层中 出现由断层圈闭的较年青的地层。 3、劈理域、在微观尺度上,劈理面是一条由矿物晶带和裂缝组成 的三维空间实体,称之为劈理域。 4、滑距 断层两盘实际位移的距离,指错动前的一点,错动后亿成两个对应点间的实际距离。 一、名词解释(每小题3分,共12分) 1、正应力与剪应力\垂直于作用面的应力称为正应力,也叫直应力(б):压为正,张为负;平行于作用面的应力则称为剪应力(г):逆剪为正;顺剪为负。 2、韧性断层\是一种形成于深构造层次变形环境中,出现以糜棱岩毓及强片理化带为主要特征的韧性剪切带,称为韧性断层 3、横截面\垂直于褶皱枢纽所作的正交切面称横截面 4、节理分期\判定同一地区,由多期,多次构造运动所形成的各节理级生成的先后关系,称为节理分期 一、名词解释:(共12分,每题3分) 剪节理:由剪应力作用产生的破裂面 平行褶皱:等倾斜线向内弧收敛并与褶皱面垂直各线长短大致相等,内弧曲率大于外弧曲率的褶皱 推覆构造:推移距离大于10公理,倾角低缓的巨大逆掩断层。 劈理折射:强弱程度不同的岩层层间劈理的劈理面与岩层面交角不同,将劈理相连、好象发生折射一样 一、名词解释(每题3分,共12分) 1、剪应变、初始相互垂直的两条直线变形后它们之间直角的改变 量(φ角)叫角剪应变,角剪应变的正切函数即剪应变(γ)γ=tan ф。 2、褶轴、对圆柱状褶皱而言,是指一条平行其自身移动能描绘出 褶皱面弯曲形态的直线。化学反应工程第一章习题答案
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