中国石油大学成人教育《化学反应工程》在线考试复习题及参考答案

•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•A)如果任何前后两反应器连接处操作条件没有变化，此N个反应器相当于一个体积为NV的平推流反应器•B)串联的级数越多，其总体流动方式越偏离平推流•C)串联的级数无穷大时，其总体流动方式类似于全混流•D)对于同一个反应，不论各反应器连接处操作条件有无变化，第N个反应器出口的转化率，总是和一个体积为NV的平推流反应器的出口转化率相等•A)实验法和理论推导法•B)微分法和积分法•C)计算法和理论推导法•D)猜算法和实验法•A)平推流反应器•B)全混流反应器•A)温度传递和反应器•B)热量传递和反应动力学•C)热量传递和反应器•D)温度传递和反应动力学•A)计量方程是否反映了实际的反应历程•B)表示反应所需的计量方程数不同•C)参与反应的相数不同•A)反应中各反应物、产物之间的计量关系•B)实际的反应历程•A)大于•B)小于•C)等于对于单一反应，在相同的处理量和最终转化率条件下，选择反应器时主要考虑: •A)反应器大小•B)产物分布•C)反应器的制造是否容易•A)2•B)0.5•C)0.25•D)0.75参考答案：B收起解析解析：无二、判断题•A) 正确•B) 错误•A) 正确•B) 错误•A) 正确•B) 错误•A) 正确•B) 错误•A) 正确•B) 错误参考答案：正确收起解析解析：无•A) 正确•B) 错误•A) 正确•B) 错误•A) 正确•B) 错误•A) 正确•B) 错误•A) 正确•B) 错误参考答案：错误。

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。

一、在体积为V 的反应器中进行液相等温反应P A →，已知反应速率为2A A kC r =-，求：（1）当CSTR 中的转化率为0.5时，若将反应器改为同体积的PFR ，反应条件不变，则转化率为多少？（9分）（2）当CSTR 中的转化率为0.5时，若将反应器体积增大10倍，反应条件保持不变，则转化率为多少？（9分）二、在一个等温活塞流反应器中，发生不可逆气相基元反应A 2B →。

反应物A 和稀释剂C 以等摩尔比加入，A 的转化率为90%。

如果A 的摩尔进料流率减少一半，假设C 的进料流率保持不变，那么A 的转化率为多少？（18分）三、有如下平行反应：其动力学方程分别为：8.15.02B A P C C k r =，3.01B 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 /1500==，均从反应器入口加入，计算A 的转化率为0.5时的瞬时选择性。

（5分）（2）对该平行反应，采用怎样的操作方式可以提高反应过程的选择性？（10分）四、假设某实验室有一非理想化学反应器，请问如何对这个反应器进行分析，如何求该反应器中反应物的转化率？（14分）五、在球形催化剂上进行一级不可逆反应P A →，催化剂的粒径为 2.4mm ，气流主体中A 的浓度为1mol/m 3，测得单位床层表观反应速率(－r A )obs ＝2.77×10-5 mol/(cm 3.s)，组分A 在颗粒内有效扩散系数为0.15cm 2/s ，外部传质系数为K G ＝30cm/s 。

请问：（1）外扩散对反应过程是否有影响？可通过什么途径来消除该影响？（5分） （2）内扩散对反应过程是否有影响？可通过什么途径来消除该影响？（10分）六、下表为转框反应器中测得的气固催化反应动力学数据：BA +)(P 主反应)(S 副反应（1）在什么条件下外扩散为控制步骤？（3分） （2）在什么条件下内扩散为控制步骤？（3分） （3）在什么条件下反应速率为控制步骤？（6分）（4）分别求出第4组和第5组实验中的外扩散有效因子？（4分） （5）分别求出第6组和第8组实验中的内扩散有效因子？（4分）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C (开卷)答案一、在体积为V 的反应器中进行液相等温反应P A →，已知反应速率为2A A kC r =-，求：（1）当CSTR 中的转化率为0.5时，若将反应器改为同体积的PFR ，反应条件不变，则转化率为多少？（9分）（2）当CSTR 中的转化率为0.5时，若将反应器体积增大10倍，反应条件保持不变，则转化率为多少？（9分）解：对于液相二级反应，CSTR 反应器的体积 2200)1(A A AA X kC X F V -=， PFR 反应器的体积)1(200AA AA X kC X F V -=（1）当CSTR 中的转化率为0.5时，可推导出222002)5.01(5.0A A A A kC F kC F V ⨯=-⨯⨯=对同体积的PFR ：)1(2'20'0200A A A A A A X kC X F kC F -=⨯，求得667.0'=A X （2）由于反应条件不变，两个反应器的F A0、C A0和k 相同，所以1.0)1(/)1(22221121=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=A A A A X X X X V V ，解得8.02=A X二、在一个等温活塞流反应器中，发生不可逆气相基元反应A 2B →。

化学反应工程_中国石油大学（华东）中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.反应平衡常数随温度变化关系，与（）成正比。

答案:反应热2.关于动力学方程，以下正确的认识是：答案:一般反应的动力学方程和计量方程间无必然联系3.停留时间分布密度函数E(t)没有单位答案:错误4.对于一恒容反应，以下说法正确的是：答案:达到相同的转化率时，在间歇式反应器中进行需要的反应时间与在平推流反应器中进行需要的空时相等5.以下对离析流模型描述正确的是答案:宏观流体可以采用离析流模型计算_离析流模型中流体粒子可看做间歇釜反应器_离析流模型中流体粒子之间不存在物质交换6.影响轴向分散系数D的因素包括答案:湍流扩散_分子扩散_流体速率分布7.如果一个反应的瞬时收率与反应物浓度关系曲线有极大值，采用全混流-平推流进行串联也是个不错的选择。

答案:正确8.轴向分散系数与分子扩散系数，下面论述正确的是答案:分子扩散系数是物质本身的一种属性_两者实质上是不同的_轴向分散系数是与流动有关系的9.从反应器停留时间分布测定中求得无因次方差为0.99，反应器可视为答案:全混流10.二个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为答案:0.511.由示踪实验测得一反应器的停留时间分布密度函数【图片】可计算流体在该反应器内平均停留时间为 min。

答案:1012.理想活塞流反应器E(t)曲线的方差是答案:13.停留时间分布函数F(t)取值范围是答案:[0, 1]14.关于我们选择反应器类型时需要考虑的因素，以下描述对不对？答案:以上因素均需要考虑15.对于在间歇式反应器中进行的不可逆反应，以下说法正确的是答案:一级反应的转化率与反应物的初始浓度无关16.对于不可逆气相反应A+2B→2C，在一的全混流反应器中进行，若进料中A与B的摩尔比为1：3，空时为8min，反应器出口A的转化率为80%，则物料在反应器中的平均停留时间为：答案:等于10min17.关于一个反应器的物料衡算方程，以下说法正确的是答案:对着眼组分i的物料衡算方程表达为：单位时间内i组分流入控制体积的摩尔数+单位时间内控制体积内因反应而生成的i组分的摩尔数=单位时间内流出控制体积的i的摩尔数+单位时间内控制体积内累积的i组分的摩尔数_方程中i组分累积的速率是指控制体积中i组分单位时间内增加的摩尔数18.不管哪种反应器类型，某反应物的转化率都可根据器内该组分摩尔数的变化来计算答案:错误19.对于不可逆气相反应A+2B→2C，在一恒温恒压的平推流反应器中进行，若进料中A与B的摩尔比为1：3，空时为8min，反应器出口A的转化率为80%，则物料在反应器中的平均停留时间为：答案:不能确定其具体数值20.对于平行-连串反应A+B→R，R+B→S，如果要有利R的生成，A应该采用平推流侧线小股进料。

化学反应工程纸质作业答案第一章（摩尔衡算）作业答案：P1-11A 在一个连续流动的反应器中反应：AB等温进行，计算当进料的摩尔流率为5mol/h, 假设反应速率-r A 为： （a ） -r A =k ， k=0.05mol/h.L 时 （b ） -r A =kC A ， k=0.0001s -1 时 （c ） -r A =kC A 2， k=3 L/mol.h 时消耗99%的组分A （即C A =0.01C A0）时，对CSTR 和PFR 反应器需要的反应器体积。

进料的体积流量为10L/h 。

[注意：F A =C A v 。

当体积流量恒定时，v=v 0, 因此，F A =C A v 0。

故C A0=F A0/v 0=（5 mol/h ）/(10L/h)=0.5mol/L 。

] 解：（a ）在CSTR 中，组分A 的摩尔平衡方程为：Ao AAF F V r -=- 00.0110/0.5/0.990.99990.05/.--⨯====⨯=Ao A Ao A Ao C v C v C v C v vC L h mol LV L k k k mol h L对PFR ，组分Ａ的摩尔平衡方程为：A A dFr dV=摩尔流率与体积流率之间的关系：A A F C v = 由于体积流率v 恒定，故有：A A A dF dC v dCv dV dV dV== 对零级不可逆反应，反应速率可写为：A r k -= 将r A 代入方程得到：AA dC vr k dV==- 整理得：A vdC dV k-=反应器入口的条件：当V=0 时 C A =C A0对上式子积分：0AA C VA C v dC dV k -=⎰⎰给出方程：0()A A V C C k=- 将C A0、C A 、v 和k 的数值代入方程，得：10/(10.01)0.5/990.05/=-⨯=⋅L hV mol L L mol h L（b ）在CSTR 中，组分A 的摩尔平衡方程为：Ao AAF F V r -=- 0100.0110/999927500.010.00013600---====⨯=⨯⨯⨯Ao A Ao A A A C v C v C v C v v L hV L kC k C k h根据（a ）中PFR 的求解方法，得出一级不可逆反应的V 的表达式：0lnA Av C V k C = 将C A0、C A 、v 和k 的数值代入方程，得到：110/1ln 127.90.000136000.01-==⨯L h V L h（c ）在CSTR 中，组分A 的摩尔平衡方程为：Ao AAF F V r -=- 00022000.0110/9900990066000(0.01)3/0.5/--====⨯=⨯⋅⨯A A A A A A A C v C v C v C v v L hV L kC k C kC L mol h mol L根据（a ）中PFR 的求解方法，得出二级不可逆反应的V 的表达式：011()A A v V k C C =- 将C A0、C A 、v 和k 的数值代入方程，得到：10/11()6603/0.50.010.5=-=⋅⨯L h V L L mol h第二章（转化率和反应器尺寸）作业答案：在体积为2.5 m 3的理想BR 中进行液相反应：A B P +→，反应温度维持在75℃，实验测定反应速率方程为：A A B r k C C -=，32.7810/.-=⨯k l mol s ，004/==A B C C mol l ，0684/min =A F mol求：（1）反应器中A 的转化率达80%时所需的时间。

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）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）三、有如下平行反应：其动力学方程分别为：3.01B A P C C k r =，8.15.02B AS 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。

（6分）（2）对该平行反应，采用怎样的操作方式可以提高反应过程的选择性？（8分）四、在非等温反应器操作过程中，可能出现多态现象，请问什么是多态现象？请判断下图所示中，哪些点是稳定操作点，哪些点是不稳定操作点，并分析其原因？（12分）五、在实验室中用全混反应器等温下进行一级液相反应A →P ，当空时为25min 时，A 的转化率达62％。

将反应器放大进行中试，反应器型式为管式，其停留时间分布的实测结果如表所示，反应器的平均停留时间为43 min ，方差为233min 2。

化学反应工程考试题库（分三个部分）（一）（综合章节）复习题一、填空题：1.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指质量传递、热量传递和动量传递，“一反”是指反应动力学。

2.各种操作因素对于复杂反应的影响虽然各不相同，但通常温度升高有利于活化能高的反应的选择性，反应物浓度升高有利于反应级数大的反应的选择性。

3.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脉冲示踪法和阶跃示踪法。

4.在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速度方程式的两种最主要的方法为积分法和微分法。

5.多级混合模型的唯一模型参数为串联的全混区的个数N ，轴向扩散模型的唯一模型参数为Pe（或Ez / uL）。

6.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是活性、选择性和稳定性。

7.平推流反应器的E函数表达式为,()0,t tE tt t⎧∞=⎪=⎨≠⎪⎩，其无因次方差2θσ=0 ，而全混流反应器的无因次方差2θσ＝ 1 。

8.某反应速率常数的单位为m3 / (mol⋅ hr )，该反应为 2 级反应。

9.对于反应22A B R+→，各物质反应速率之间的关系为 (-r A)：(-r B)：r R＝ 1：2：2 。

10.平推流反应器和全混流反应器中平推流更适合于目的产物是中间产物的串联反应。

11.某反应的计量方程为A R S→+，则其反应速率表达式不能确定。

12.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30 min, 而在80 ℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 3.46×105 (J / mol ) 。

13.反应级数不可能（可能/不可能）大于3。

14. 对于单一反应，在相同的处理量和最终转化率条件下，选择反应器时主要考虑 反应器的大小 ；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是 目的产物的收率 ； 15. 完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度 均一 ，并且 等于（大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。

第三阶段在线作业单选题 (共30道题)展开收起1.（2.5分）Da（丹克莱尔准数）涉及_______的描述。

•A、催化剂内扩散•B、催化剂失活•C、催化剂外扩散•D、催化剂床层装填我的答案：C 此题得分：2.5分2.（2.5分）•A、.•B、.•C、.•D、.我的答案：D 此题得分：2.5分3.（2.5分）控制步骤意为_______。

•A、各步骤中进行最快的•B、最先达到平衡的•C、各步骤中进行最慢的•D、不可逆的我的答案：C 此题得分：2.5分4.（2.5分）•A、.•B、.•C、.•D、.我的答案：C 此题得分：2.5分5.（2.5分）催化剂不可以_______。

•A、改变反应速率•B、改变反应平衡•C、改变反应产物•D、抑制副反应我的答案：B 此题得分：2.5分•A、.•B、.•C、.•D、.我的答案：C 此题得分：2.5分7.（2.5分）在非等温条件下，催化剂颗粒的有效因子_______。

•A、有可能大于一•B、不可能大于一•C、一定大于一•D、与等温条件下相同我的答案：B 此题得分：2.5分•A、.•B、.•C、.•D、.我的答案：C 此题得分：2.5分9.（2.5分）Thiele模数的物理意义是_______。

•A、实际反应速率与实际扩散速率的比值•B、最大反应速率与实际扩散速率的比值•C、实际反应速率与最大扩散速率的比值•D、最大反应速率与最大扩散速率的比值我的答案：A 此题得分：2.5分•A、.•B、.•C、.•D、.我的答案：C 此题得分：2.5分11.（2.5分）在活塞流反应器中进行等温、恒密度的一级不可逆反应，纯反应物进料，出口转化率可达到96%，现保持反应条件不变，但将该反应改在：体积相同的两个全混流反应器串联时，其总体积与活塞流反应器的体积相等，所能达到的转化率为。

•A、0.85•B、0.76•C、0.91•D、0.68我的答案：A 此题得分：2.5分•A、.•B、.•C、.•D、.我的答案：C 此题得分：2.5分13.（2.5分）在活塞流反应器中进行等温、恒密度的一级不可逆反应，纯反应物进料，出口转化率可达到96%，现保持反应条件不变，但将该反应改在：具有相同体积的全混流反应器中，所能达到的转化率为。

中国石油大学华东（华东）2020年春季学期《化学反应工程》在线考试答案中国石油大学华东（华东）2020年春季学期《化学反应工程》在线考试答案一：选择题1：C 2：A 3：B 4：C 5：A 6：B 7：D 8：B 9：A 10：C填空题1：高温2：反应动力学3：不可能4：等于5：167℃6：0.707 7：1 8：0.985 9：52894 10：9.97问答题1：答：使用单级反应器，具有很高的去除水中SS的能力，其内部存在相分离现象，流体流动模型对单个液相间隔区为单级全混流，整个反应器为串联多釜。

2：答：基元反应是指在反应中一步直接转化为产物的反应，又称为简单反应。

3：答：高温区交点：热稳定点，反应温度高，反应速度快，能达到的转化率高中温区交点：热不稳定点低温区交点：热稳定点，反应温度低，反应速度慢，能达到的转化率低。

工业上一般选择高温区交点为操作点，因为反应温度高，反应速度快，能达到的转化率高。

4：答：参加某种微观的基元化学物理反应的反应物粒子（分子、原子、离子、自由基）数目。

5：答：反应物料搅拌均匀的间歇反应器，或者反应物料呈活塞流或全混流的流动反应器，统称为理想反应器。

6：答：（1）选A，活性组分均匀分布型。

因为内扩散阻力可以忽略不计，说明内扩散速率很快，反应物料很容易沿着孔道向内扩散。

本征反应速率较慢，属于动力学控制，因此选活性组分均匀分布型为好。

（2）选B，活性组分分布于表面的蛋壳型。

对有内扩散阻力的串联基元反应A→R→S，因为目的反应R是中间产物，内扩散阻力的存在对R向外扩散不利，易造成R→S的反应，因此选用活性组分分布于表面的蛋壳型较好。

7：答：（1）绝热床内的温度是呈线性上升的，出口处温度最高，床层内任一点温度不可能高于出口温度，故780℃是不可能的（2）出口处A的转化率为（0.08—0.016）?100%/0.08=80%，床层内任一点处转化率不可能高于80%。

故转化率为90%是不可能的8：答：对动力学控制的气液反应，属于极慢反应，应该选用鼓泡塔；对于液膜扩散阻力控制的气液反应，属于极快、中速反应，应选用机械搅拌釜、板式塔；9：答：（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段间需要的冷激量。