华东理工大学化学反应工程本

化学反应工程_华东理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.对简单不可逆二级反应，根据要求的处理量、初浓度和转化率，所需的反应器体积最小。

参考答案:平推流2.工业反应过程优化的决策变量包括参考答案:操作方式_工艺条件_结构变量3.均相反应应该满足下述哪2个条件？参考答案:反应体系互溶_预混合过程很快4.对串联反应而言，存在一个最优反应温度使反应产物收率最大。

参考答案:错误5.化学反应工程的研究方法是经验放大方法参考答案:错误6.连续流动釜式反应器中物料浓度和温度处处相等，并且等于反应器进口物料的浓度和温度。

参考答案:错误7.理想间歇反应器中搅拌越激烈，混合越均匀，则反应速率越快。

参考答案:错误8.化学反应的前提是参与反应的所有物料达到分子尺度上的均匀，成为均一的气相或液相。

参考答案:错误9.产生返混的原因是参考答案:不均匀的速度分布_空间上的反向流动10.限制返混的措施包括参考答案:横向分割_纵向分割11.化学反应工程的研究对象是以化学实验室中进行的化学反应过程。

参考答案:错误12.化学反应工程优化的技术指标是参考答案:反应选择率_能耗_反应速率13.活化能E与反应的热效应相关，活化能大的反应其反应热也大。

参考答案:错误14.零级反应的重要特征是反应时间由残余浓度决定，与初始浓度关系不大。

参考答案:错误15.可逆放热反应的最优温度随转化率xA变大而增大。

参考答案:错误16.限制返混的措施是分割，主要是横向分割。

参考答案:正确17.理想管式反应器的径向具有严格均匀的速度分布，也就是在径向不存在浓度变化，所以反应速率随空间位置的变化将只限于轴向。

参考答案:正确18.对自催化反应A+P®P+S而言，必定存在最优反应时间使反应的转化率最大。

参考答案:错误19.小于1级的简单不可逆反应，反应转化率可以在有限时间里达到100%。

参考答案:正确20.空速1000（1/h)表示每小时能够处理的进口物料体积为反应器体积的1000倍。

华东理工大学专业介绍:化学工程►学科介绍化学工程是一级学科，是国家重点学科，上海市重中之重学科，是国内最早成立的。

建有化学工程联合国家重点实验室。

本学科基础与应用并重，包括基础理论、基本方法和基本实验技术，产品研制、工艺开发、过程设计、系统模拟与优化和操作控制等，对资源的深度加工和精细加工、资源的清洁转化和高效利用、对高碳资源的低碳利用、对资源和能源的洁净与优化利用尤为关键，对支撑新材料等新兴技术领域并使之工业化有显著的作用。

►培养目标本学科致力于培养德、智、体全面发展，适应以化学工业为代表的各类过程工业中有关化学、物理过程规律的应用技术学科发展、现代化工经济建设和国际高级化工人才需求，具有高度社会责任感和良好道德修养、学术品德，掌握本学科基础理论和系统的专门知识，具备较强的创新精神和团队合作精神以及较宽的国际视野，身心健康，能在现代化工等行业或相关领域中从事科研开发、教育、管理等工作的高层次人才。

►学制和学习年限硕士生的学制为3年，其中课程学习1年，论文研究2年；学习年限不超过5年，课程学习学分有效期自研究生入学开始为5年。

►研究方向1.化学反应工程2.传质与分离工程3.油气加工与石油化工4.化工过程与高效装备5.化工系统工程6.材料化学工程7.资源与能源化学工程►课程设置和学习1.本学科硕士生应完成不少于36学分的课程学习，一般在入学后的前3个学习单元内完成。

2.根据资源共享和学科交叉的原则，硕士生可选修其他高校具有优势、符合本学科培养要求的课程。

经导师和学院核准后，学校承认校外学分。

硕士生可选修数学或其他同类学科的专业核心课与专业选修课作为本学科的专业选修课，学分认可。

3.研究生课程学习实行学分制，政治和外语课程不及格的研究生，可在学制内参加重考。

数学和专业核心课程不及格的研究生，可在学制内参加重考或重修相同性质的课程；参加重考或重修的研究生必须经选课后取得考试资格，重考与他届研究生同卷同堂进行，不再另行安排。

化学反应工程是化学工程学科的一个重要分支。

经历了大约半个世纪的发展，化学反应工程己成了四肢健全、羽毛丰满的成熟学科了。

但是“成熟”二字有时也含贬义，即有己近暮年之意。

在高科技受到人们特别重视的今天，化学工程被归入传统学科一类。

“传统”可理解为是“新兴”的反义词，其含义大体是，经过一段时间发展的传统学科，其前景己远不如那些新兴学科了。

但不论成熟也罢，传统也罢，一门学科一旦形成，它总会顽强地表现出自己的生命力，何况化学反应工程直接关系到用好资源，保护好环境，与国计民生关系密切，又是生物工程和材料科学等的重要基础，据此，我们可以认为化学反应工程还是要发展、要深化的。

一、化学反应工程—一一化学工程学科发展里程的一个标志学术界普遍认为，化学工程学科的发展始自!"世纪末。

早期化学工程学科的工业背景是化学工业（可能还有冶金工业），显然，我们今天的理解己绝非仅限于此。

今天的化学工程，己成为过程工程的核心。

在发展的早期，化学工程被简单地看作是单元操作，仅限于物理过程，并不包括化学反应工程这一独立的分支。

原因显然并不在于化学工业不涉及化学反应，而是由于当时还没有把伴有化学反应的过程提炼为一门学科的科学基础。

单元操作就方法而言，主要是归纳法，即把物理量归纳为无因次数，并用实验关联其关系。

对伴有化学反应的过程，由于多数具有很强的非线性性质，归纳法己不适用，但当时还缺少知识的积累，也没有进行数值分析的必要工具一一一计算机，因而不得己将伴有化学反应的过程排除在化学工程学科的范围之外。

这一阶段一直延续到大约上世纪的五六十年代，现在被学术界公认为化学工程发展的第一个里程。

学术界普遍认为化学工程发展的第二里程始于上世纪六十年代初出现的传递过程作为一个单独的学科分支时。

事实上，化学反应工程作为一个重要的学科分支也几乎在同时形成，共同""!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"!!!!!!!!!!!!!"[编者按J 袁渭康教授，中国工程院院士，著名化学反应工程专家!在化学反应工程领域造诣颇深，并有大量学术论文和学术专著发表。

华东理工大学201 –201 学年第 学期《化学反应工程》课程考试试卷开课学院：化工学院 ，专业： ，考试形式：闭卷，所需时间：120 分钟一、填充题（25分，每个空格2.5分）⑴反应活化能越小，则说明反应速率对温度变化越 。

对反应活化能Ｅ=80 kj/mol 的反应,在300K 时反应速度要求增加10%，则反应温度应变为 。

⑵工业反应过程优化的技术指标是 。

⑶一级串连反应A P S k k 12−→−−→−，k 1=1 hr -1，k 2=2 hr -1，则在CSTR 反应器中最优空时opt τ＝ h r 。

⑷F(t)的含义是 。

若物料在CSTR 反应器中平均停留时间20分钟，则停留时间小于20分钟的物料占总出口物料 ％。

⑸判断气固催化反应外扩散影响的准数是 ，消除外扩散阻力的工程措施是。

⑹在判断内扩散影响时，当Φ ，则内扩散对反应的影响可忽略；当Φ ，则内扩散对反应的影响严重。

二、单选或多选题（16分，每题4分）⑴ 实验室反应器催化剂装填高度10cm ，操作线速度为0.25cm/s 。

若工业反应器催化剂高度为2m ，空速与实验室反应器相同，则工业反应器流体线速度为 。

a. 2.5 cm/sb. 5cm/sc. 7.5cm/sd. 10 cm/s⑵常用的流固相反应模型之一是 。

a. 全混流模型b. 多釜串联模型c. 整体模型d.平推流模型⑶ 对21E E >的串联反应S P A −→−−→−21，21,E E 分别为主副反应活化能，提高反应选择性的措施是 。

a. A c ﾭb. A c ﾭc. T ﾭd. T ﾭ⑷ CSTR 中进行放热反应，其热稳定条件要求同时满足 。

a.=g Q b.g rdQ dQ dTdT<c.g r dQ dQ dTdT>d.rg Q Q =三、图解题（24分，每题8分）⑴平行反应选择性β与转化率x A 的关系如图所示，用图解法画出产物收率最大时反应器的组合形式（PFR ，CSTR），并画出反应器设备组合示意图。

an n p n n A Ao Po P )()(--=-βAf Ao Pf C C C -=βAoPf C C =ϕ1 基本概念1.1 优化：在一定的范围内，选择一组优惠的决策变量，使系统对于确定的评价标准达到最佳的状态。

1.2 反应速率：反应系统中某一物质在单位时间、单位反应区内的反应量。

1.3 反应转化率：反应物中某一组分转化掉的量（摩尔）与其初始量（摩尔）的比值。

常用x 表示。

1.4选择率：对于复杂反应过程，同一反应原料可以生成几种不同的产物和无用的副产物。

此时，不同产物之间的分配比例对该反应过程的经济效益是一个非常重要的指标。

产物之间的这种分配比例可以用反应选择率 表示。

定义为已经转化掉的反应物量（摩尔）中，转化为目的产物的摩尔分率。

例：（主反应） （副反应）或又称为平均选择率。

瞬时选择率 β1.5反应收率：得到的产物的量与投入反应系统的原料的量的比值φ。

该指标综合了选择率和反应速率两个指标的特点。

可采用摩尔收率和质量收率来表示。

以摩尔收率为例： 总收率 1.6 单耗：产品的原料消耗若以每份产品所需的反应原料份数来表示，就称为原料单耗，也可以用摩尔分率或质量分率来表示。

单耗与收率互成倒数。

1.7 返混：使早先进入的存在于反应器内的物料有机会与刚进入的反应物料相混合，这种混合现象称为返混现象。

1.8排除了一切物理传递过程的影响，得到的化学反应动力学称为微观动力学或本征动力学。

在包含物理过程影响的条件下所测得的反应动力学称为宏观动力学（或称为表观反应动力学）。

1.9 基元反应和非基元反应：如果一个化学反应，反应物分子在碰撞中相互作用直接转化为生成物分子，这种化学反应称为基元反应(elementary reaction)，否则就是非基元反应。

1.10 反应机理或反应历程：复杂反应要经过若干个基元反应才能完成，这些基元反应代表了反应所经过的途径，动力学上就称为反应机理或反应历程。

1.11 反应的级数：在化学反应速率方程中，各物浓度项的指数之代数和就称为该反应的级数,用n 表示。

《化学反应工程》课程简介
化学反应工程是面对工程类专业高年级本科生开设的一门专业课必修课，共34学时。

由于化学反应在化工生产科研中的重要地位，不可避免地使它成为学生素质培养中极为重要的课程。

课程的主要任务是培养学生掌握化工生产中的关键过程—化学反应过程的基本理论和思想方法，使学生能够熟练运用所学的知识解决化工生产和科研中遇到的涉及化学反应的实际问题。

本课程重点强调培养学生运用基础理论和思想方法解决实际问题的能力。

要求学生在学习本课程之前已修“物理化学”、“化工原理”等专业基础课，并在本课程学习期间，熟练应用已有的基础知识，结合本课程的实际需要，理解和掌握本课程的内容。

本课程讲授的主要内容包括：均相反应动力学、均相理想和气固相催化本征动力学和宏观动力学。

考核方式：
本课程为必修考试科目；本课程采用总评成绩评定方法，期末考试卷面成绩占70%，平时成绩占30%。

课程使用的教材和主要参考书：
教材：郭锴等，化学反应工程，第二版，北京：化学工业出版社，2008
主要参考书：
1.陈甘棠，化学反应工程，北京：化学工业出版社，1981
2.朱炳辰，化学反应工程，北京：化学工业出版社，1981
3.李绍芬主编，反应工程，化学工业出版社，1990
4.朱炳辰，房鼎业，姚佩芳编著，化学反应工程例题与习题，华东理工大学
出版社，1993。

化学反应工程1-2章答案（华东理工大学张濂版课后习题）第一章1-1 乙苯循环量：46kg/h 补充的新鲜乙苯：100-46=54 kg/h单程转化率=（100-46）/100×100%=54%选择率=（48/105）/(54/107)×100%=90.6%单程摩尔收率=（48/105）/(100/107)×100%=48.9% 单程质量收率=48/100×100%=48% 总摩尔收率=（48/105）/(54/107)×100%=90.6% 总质量收率=48/54×100%=88.9%单耗（摩尔）=1/90.6%=1.104 单耗（质量）=1/88.9%=1.1241-2以100kg进口气体为基准，设甲醛转化量为xkg则：进口出口100kg 100kg甲醛：10kg 1.6kg丁炔二醇：0kg 7.65kg转化率=（10-1.6）/10×100%=84%选择率=（7.65/86）/((10-1.6)/30)×100%=31.76%单程质量收率=7.65/100×100%=7.65%总质量收率=7.65/(10-1.6)×100%=91.07%1-3得到的顺丁烯二酸酐：20.27×34.5%=6.99t质量收率：6.99/7.21×100%=96.9%摩尔收率：(6.99/98)/(7.21/78)×100%=72.7%第二章2-1 化学计量方程式不影响速率表达式，因此以反应物B和产物P表示的反应速率表达式为：(-r B)=k B C B2C p22-2k C=(-r A)/C A n k P=(-r A)/P A nn=0 (-r A)=k C=k P mol/m3﹒hn=1 k C =(-r A)/C A=( mol/m3﹒h)/(mol/L)=(103h)-1k P=(-r A)/P A=( mol/m3﹒h)/Mpa=mol/m3﹒h﹒Mpan=2 k C=(-r A)/C A2=( mol/m3﹒h)/ (mol/L)2=(106h﹒mol)-1k P=(-r A)/P A2=( mol/m3﹒h)/(Mpa)2= mol/m3﹒h﹒Mpa2 2-3 t1=8d=11520min T1=20℃=293Kt2=10min T2=120℃=393Kln(r2/r1)=ln(k2/k1)=E/R(1/T1-1/T2)ln(11520/10)=E/8.314(1/293-1/393)E=67751J/mol2-4 ln(r2/r1)=ln(k2/k1)=E/R(1/T1-1/T2)1）r2/r1=2 T1=473K E1=156.9kJ/molln2=156.9×103 /8.314(1/473-1/T2)T2=482.3K=209.3℃△T=9.3℃2)同1），ln2=104.6×103 /8.314(1/473-1/T2)T2=489K=216℃△T=16℃2-5 ln(r2/r1)=ln(k2/k1)=E/R(1/T1-1/T2)ln2=E1/8.314(1/300-1/310) E1=57616J/mol同理：ln2=E2/8.314(1/400-1/410) E2=94607J/mol ln2=E3/8.314(1/500-1/510) E3=144040J/molln2=E4/8.314(1/600-1/610) E4=208332J/mol。