化学反应工程习题 Word 文档

中国石油大学(北京）远程教育学院模 拟 考 试 卷化学反应工程 试卷A (开卷）答案一、在体积为2.5m 3的理想BR 反应器中进行液相等温一级基元反应A P →，k ＝2.78×10-3 s —1，进口摩尔流率F A0＝11。

4 mol/s ，反应物A 初始浓度04/A C mol L =，求： （1）当反应器中A 的转化率为80％，求所需的时间?（6分）（2）若将反应移到CSTR 中进行,其它条件不变，求所需反应器体积？（6分） （3）若将反应移到PFR 中进行，其它条件不变,求所需反应器体积？(6分） 解:（1）由BR 设计方程可得反应所需的时间为：31111ln ln 579()1 2.78*1010.8t s k x -===-- （2）由CSTR 的设计方程可得反应器的体积为：003011.40.84100.7()(1) 2.78104(10.8)-⨯====--⨯⨯⨯-A A A A A A A F X F X V L r kC X （3）由PFR 的设计方程可得反应器的体积为：0030111.4ln ln51650()(1)(1) 2.78104-=====---⨯⨯⎰⎰AAX X A A A A A A A A A A dX FdX F V F L r kC X kC X二、在一个等温活塞流反应器中进行气相反应：C B A →+2，该反应对A 和B 均是一级.反应器的入口体积流率为2.5L/min ，进料为等摩尔的组分A 和B 。

入口温度和压力分别是727℃和10atm.在此温度下的反应速率常数k ＝4L/mol ·min 。

求： （1）反应器入口处（即X A =0时)A 的浓度？ （4分） （2）反应器入口处（即X A =0时）的反应速率？（4分) （3）当A 的转化率为40％时的浓度？(4分） （4)当A 的转化率为40％时的反应速率？（6分）解：对于反应C B A →+2,2211-=--=δ入口处：F A0＝F B0,则y A0＝0.5，所以10-=⨯=δεA y （1）由理想气体定律可得入口处A 的浓度为:A0A0y P 0.510atmC 0.061(mol /L)RT 0.082(L atm /mol K)(727273)K⨯===⋅⋅⨯+ （2)入口处的反应速率：223A A0B0A0r kC C kC 40.0610.061 1.4910(mol /dm L)--===⨯⨯=⨯⋅(3）当A 的转化率为40%时A 的浓度为：A A0A0A01X 1X C C C C 0.061(mol /L)1X 1X --⎛⎫⎛⎫==== ⎪ ⎪+ε-⎝⎭⎝⎭（4)当A 的转化率为40%时B 的浓度为：B B A0A0A0b 2X 1X 12X 10.8a 1C C C C 0.0610.0203(mol /L)1X 1X 1X 10.4⎛⎫⎛⎫Θ-- ⎪ ⎪--⎛⎫====⨯= ⎪ ⎪ ⎪+ε---⎝⎭ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭3A A B r kC C 40.0610.0203 4.9610(mol /L min)--==⨯⨯=⨯⋅三、有如下平行反应：3.01B A P C C k r =，8.15.02B A S C C k r =,其中121==k k ，(1)当A 和B 的初始浓度为L mol C C B A /2000==，A 和B 均从反应器入口加入,计算A 的转化率为0.9时的瞬时选择性。

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。

r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 ／m o l。

lnk 2E ( 1 1) ln 2 k 1 R T 1 E ( 1 T 2 1) ln 28.314 298 308 解 ： E 52894J / mol ，2.一气固催化反应 A + B → R ，若本征反应速率方程为：则该反应可能的反应机理为A σ AσB 22σ2BσA σB σk SR σ σ为 为Rσ R σ3. 间歇釜反应器中进行如下反应：A P A S(1)－r A1＝k 1C A a1(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 a l 、a 2 的相对大小为 a l >a 2 。

A ．a l >a 2B ．a l <a 2C ．活化能 E l <E 2D ．活化能E l >E 2 20.984. 从反应器停留时间分布测定中,求得无因次方差20.02,反应器可视为 全混流反应器 又若求得无因次方差 ,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<x A2。

r k C 2 C 0.5 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P 比较1a 、A b 两B 处的η rk C 0.5C 2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Q 。

反应工程练习题 It was last revised on January 2, 2021一、单项选择题：1.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2.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3.某液相反应，其反应式可写成A+CR+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4.下列不属于Langmuir 型等温吸附的假定的是_______。

（B ）A. 均匀表面B. 多分子层吸附C. 分子间无作用D. 吸附机理相同6.下列属于理想吸附等温方程的是_______。

（A ）A. Langmuir 型B. Freundlich 型C. Temkin 型D. BET 型7.催化剂颗粒扩散的Thiele 模数Φ值的大小反映了表面反应速率与_______之比。

（C ）A. 扩散速率B. 外扩散速率C. 内扩散速率D. 实际反应速率8.气固催化反应的内扩散模数e m S V L D C k L /1-=φ，其中L 为特征长度，若颗粒为圆柱形则L=_______。

（C ）A. 厚度/2B. RC. R/2D. R/39.如果连续操作的反应器达到定态，那么反应器中的浓度、温度等参数 AA.不随时间变化，可能随位置变化B.随时间变化，也随位置变化C.不随时间变化，也不随位置变化D.随时间变化，但不随位置变化10.“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11.“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12.下列属于非均相反应的是_______。

可编辑修改精选全文完整版《化学反应工程》课程习题集一、单选题1.某反应的速率常数k=0.0462－1，又知初始浓度为0.1mol.dm－3，则该反应的半衰期为:(A) 1/(6.93×10-2×0.12) (B) 15分(C) 30分 (D) 1/(4.62×102×0.1)分2.某一级反应, 当反应物的浓度降为起始浓度的1％时,需要t1秒, 若将反应物的浓度提高一倍, 加快反应速率, 当反应物浓度降低为起始浓度的1％时, 需时为t2, 则:(A ) t1﹥t2 (B) t1=t2(C) t1﹤t2 (D) 不能确定二者关系3.某反应物反应掉7/8所需的时间恰好是它反应掉1/2所需时间的3倍, 则该反应的级数是:(A) 零级 (B) 一级反应 (C) 三级反应 (D) 二级反应4.若两个相同类型的气相双分子反应的△H⊙值相等, 又在400k时,它们的活化熵之差△S1⊙-△S2⊙=10 J.mol-1,则两反应的速率常数之比为:(A) K1/K2=0.300 (B) K1/K2=0.997(C) K1/K2=1.00 (D) K1/K2=3.335.对反应A+B→C, 由下列数据C A0/mol.dm-3 C B0/mol.dm-3 r0/ mol.dm-31.0 1.0 0.152.0 1.0 0.301.02.0 0.15则该反应的速率方程为:(A) r=K C B (B) r=K C A C B(C) r=K C A (D) r=K C A C B26.一个反应的活化能是33kJ·mol-1, 当 T = 300K 时，温度每增加1K，反应速率常数增加的百分数约是___。

A. 4.5%B. 90%C. 11%D. 50%7.下列叙述正确的是_ 。

A. 吸热反应的活化能比放热反应的活化能高B. 一个反应的反应速率与化学方程式中出现的所有作用物浓度都有关C. 催化反应的速率与催化剂的浓度无关D. 反应速率常数与作用物浓度无关8.关于催化剂的使用，下列叙述中不正确的是_ 。

《化学反应工程》试题及答案一、选择题（每题5分，共25分）1. 以下哪个选项不属于化学反应工程的研究范畴？A. 化学反应速率B. 反应器设计C. 催化剂制备D. 产品分离和提纯答案：D2. 以下哪种反应器类型不属于理想反应器？A. 平推流反应器B. 全混流反应器C. 非理想反应器D. 等温反应器答案：C3. 以下哪个因素对化学反应速率影响最小？A. 反应物浓度B. 温度C. 催化剂D. 反应时间答案：D4. 在全混流反应器中，以下哪个参数表示反应器的时空产率？A. 空时B. 时空产率C. 反应时间D. 反应速率答案：B5. 以下哪个选项描述的是化学反应工程的主要任务？A. 研究化学反应机理B. 设计和优化反应器C. 分析和解决生产过程中的问题D. 所有以上选项答案：D二、填空题（每题5分，共25分）6. 化学反应工程的主要研究内容包括____、____、____。

答案：化学反应动力学、反应器设计、反应器操作7. 在间歇操作反应器中，反应物的浓度随时间变化的关系为____。

答案：指数衰减8. 反应器的设计和操作过程中，需要考虑的主要因素有____、____、____。

答案：反应速率、反应温度、反应压力9. 以下反应器类型中，属于连续操作反应器的是____、____。

答案：平推流反应器、全混流反应器10. 在反应器操作过程中，以下哪个参数表示反应物的转化率？答案：转化率三、计算题（每题25分，共50分）11. 某一级反应在间歇操作反应器中进行，已知反应速率常数为k=0.1 min^-1，反应物初始浓度为C0=1 mol/L。

求反应进行1 min后，反应物的浓度。

解：根据一级反应的动力学方程，反应物浓度随时间的变化关系为：ln(C/C0) = -kt代入已知数据：ln(C/1) = -0.1 1C = 1 e^(-0.1)C ≈ 0.9048 mol/L答案：反应进行1 min后，反应物的浓度为0.9048 mol/L。