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1 绪论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）反应的选择性；（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），当进入反应器的总原料量为100mol 时，则反应器的进料组成为2由甲醇的转化率达72%2y x +=72%; 4.27x=69.2% 解得x=18.96; y=0.77 所以，反应器出口气体组成为： CH 3OH:%100221004.27⨯++--y x yx =6.983%空气：%1002210023279.54⨯++--y x y x =40.19% 水： %10022100281.17⨯++++y x y x =34.87%HCHO: %10022100⨯++y x x=17.26%CO 2: %10022100⨯++y x y=0.6983%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，大部分经循环压缩机后与原料气混合返回合成塔中。
下图是生产流程示意图放空气体 Akmol/h原料气和冷凝分离后的气体组成如下：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 21.460.82CH40.55 3.62N22.92 10.29粗甲醇的组成为CH3OH 89.15%,(CH3)2O 3.55%,C3H9OH 1.10%,H2O 6.20%,均为重量百分率。
目 录第一章习题 ............................................................... 错误!未定义书签。
第二章习题 ............................................................... 错误!未定义书签。
第三章习题 ............................................................... 错误!未定义书签。
第四章习题 ............................................................... 错误!未定义书签。
第五章习题 ............................................................... 错误!未定义书签。
第六章习题 ............................................................... 错误!未定义书签。
第七章习题 ............................................................... 错误!未定义书签。
第八章习题 ............................................................... 错误!未定义书签。
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。
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。
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），组分摩尔分率y i0 摩尔数n i0(mol)CH32/（2+4+1.3）=0.2740 27.40OH空气4/（2+4+1.3）=0.5479 54.79水 1.3/（2+4+1.3）=0.1781 17.81总计 1.000 100.0A 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 moln P=n A0Y P=18.96 moln 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 moln O=n O0-1/2n P-3/2n C=0.8788 moln N=n N0=43.28 mol组分摩尔数（mol）摩尔分率%7.672 6.983CH3OH18.96 17.26HCHOH2O 38.3 34.87CO2 0.7672 0.6983O2 0.8788 0.7999N2 43.28 39.392 反应动力学基础2.4在等温下进行液相反应A+B→C+D，在该条件下的反应速率方程为：若将A和B的初始浓度均为3mol/l的原料混合进行反应，求反应4min时A的转化率。
解：由题中条件知是个等容反应过程，且A和B的初始浓度均相等，即为1.5mol/l，故可把反应速率式简化，得由（2.6）式可知代入速率方程式化简整理得积分得解得X A=82.76%。
2.6下面是两个反应的T-X图，图中AB是平衡曲线，NP是最佳温度曲线，AM是等温线，HB是等转化率线。
第一章习题1有一反应在间歇反应器中进行，经过8min 后，反应物转化掉80％，经过18min 后，转化掉90％，求表达此反应的动力学方程式。
解2A A min 18A0min 8A0AA A0d d 219.019.0181)(218.018.081)(11kc tc kc kc x x c kt =-=-⋅==-⋅=-⋅=为假设正确，动力学方程 2在间歇搅拌槽式反应器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为：()()()()S R B A O H H COOC CH OH H C COOH CH 2943SO H 94342+−−→−+反应物配比为：A(mol):B(mol)=1:4.97，反应在100℃下进行。
A 转化率达50％需要时间为24.6min ，辅助生产时间为30min ，每天生产2400kg 醋酸丁酯（忽略分离损失），计算反应器体积。
混合物密度为750kg·m -3，反应器装填系数为0.75。
解3313111111i 1.2m 0.750.8949总体积反应0.8949m 0.910.9834有效体积反应0.91hr6054.6折合54.6min 3024.6总生产时间hr 0.9834m 750737.5换算成体积流量hr 737.5kg 634.1103.4总投料量hr 634.1kg 744.97724.1B 4.97:1B :A hr 103.4kg 601.724折算成质hr 1.724kmol 0.50.862的投料量A ，则50%转化率hr 0.862kmol 116100hr 100kg 2400/24R 116 74 60 M S R B A ==⨯==+=⋅=+⋅=⨯⨯=⋅=⨯⋅=⋅=⋅=+→+-------器器投料量则量流量产量3反应(CH 3CO)2O+H 2O →2CH 3COOH 在间歇反应器中15℃下进行。
已知一次加入反应物料50kg ，其中(CH 3CO)2O 的浓度为216mol·m -3，物料密度为1050kg·m -3。
1. 化学反应过程按操作方法分为_______、______、_______操作。
（分批式操作、连续式操作、半间歇式）2. 反应器的型式主要为（釜）式、（管）式、（塔）式、（固定）床和（流化）床。
3. 理想流动模型是指（平推流）模型和（全混流）模型。
5.间歇釜式反应器有效体积不但与（反应时间）有关，还与（非生产时间）有关。
6. 对于平行反应，提高反应物浓度，有利于（级数高）的反应，降低反应物浓度有利于（级数低）的反应。
化工生产中应用于均相反应过程的化学反应器主要有（釜式）反应器和（管式）反应器。
7. 平行反应AP(主)S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与_______无关，仅是_______的函数。
（浓度、温度）主-副大于0，是吸热反应！8. 如果平行反应)()(副主S A P A →→均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，提高选择性P S 应_____。
(提高温度)9.理想反应器是指_______、_______。
[理想混合（完全混合）反应器、平推流（活塞流或挤出流）反应器]8.全混流反应器的返混_______。
（最大） 平推流反应器的返混为_______。
（零）9.对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时为_______反应器，而当β→∞时则相当于_______反应器。
10.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_______、_______、_______。
（脉冲法、阶跃法、周期示踪法）11.平推流管式反应器t t =时，E （t ）=_______。
（∞）12.平推流管式反应器t t ≠时，E （t ）=_______。
（0）13.平推流管式反应器t t ≥时，F （t ）=_______。
（1）14.平推流管式反应器t ＜t 时，F （t ）=_______。
（0）15.平推流管式反应器其E （θ）曲线的方差=2θσ_______。
第一章 绪论1。
化学反应工程是一门研究______________的科学。
(化学反应的工程问题） 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。
（化学反应、工程问题) 3。
_______是化学反应工程的基础.（ 三传一反)4。
化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。
（分批式操作、连续式操作、半分批式）5. 化学反应工程中的“三传一反"中的三传是指_______、_______、_______.(传质、传热、动量传递）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_______.(数学模型)7. 在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_______。
（累积量=输入量—输出量）8。
“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 9.“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 第二章 均相反应动力学1. 均相反应是指_。
（参与反应的物质均处于同一相）2。
aA + bBpP + sS 对于反应，则=P r _______)(A r -。
（a p）3.着眼反应组分K 的转化率的定义式为_______。
（00K KK K n n n -=χ）4。
当计量方程中计量系数的代数和等于零时,这种反应称为_______，否则称为_______。
（等分子反应、非等分子反应)5。
化学反应速率式为βαB AC A C C K r =-，用浓度表示的速率常数为C K ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数P K ，则C K =_______P K .（)()(βα+RT ）6。
第一章 绪论1. 化学反应工程是一门研究______________的科学。
（化学反应的工程问题）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。
（化学反应、工程问题）3. _______是化学反应工程的基础。
（ 三传一反）4. 化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。
（分批式操作、连续式操作、半分批式）5. 化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指_______、_______、_______。
（传质、传热、动量传递）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_______。
（数学模型）7. 在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_______。
（累积量=输入量-输出量） 8.“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指_______。
（A ）A ．化学反应 B. 反应工程 C. 反应热力学 D. 反应动力学 9.“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 第二章 均相反应动力学1. 均相反应是指_。
（参与反应的物质均处于同一相）2.aA + bBpP + sS 对于反应，则=P r _______)(A r -。
（ap）3.着眼反应组分K 的转化率的定义式为_______。
（00K KK K n n n -=χ）4.当计量方程中计量系数的代数和等于零时，这种反应称为_______，否则称为_______。
（等分子反应、非等分子反应）5. 化学反应速率式为βαB AC A C C K r =-，用浓度表示的速率常数为C K ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数P K ，则C K =_______P K 。
（)()(βα+RT ）6. 化学反应的总级数为n ，如用浓度表示的速率常数为C K ，用逸度表示的速率常数f K ，则C K =_______f K 。
（nRT )(）7. 化学反应的总级数为n ，如用浓度表示的速率常数为C K ，用气体摩尔分率表示的速率常数y K ，则C K =_______y K 。
（np RT⎪⎪⎭⎫⎝⎛）8.在构成反应机理的诸个基元反应中，如果有一个基元反应的速率较之其他基元反应慢得多，他的反应速率即代表整个反应的速率，其他基元反应可视为处于_______。
（拟平衡常态）9.当构成反应机理的诸个基元反应的速率具有相同的数量级时，既不存在速率控制步骤时，可假定所有各步基元反应都处于_______。
（拟定常态）10. 活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。
（反应速率）11. 一个可逆的均相化学反应，如果正、逆两向反应级数为未知时，采用______________法来求反应级数。
（初始速率法） 12.生成主产物的反应称为_______，其它的均为_______。
（主反应、副反应）13.平行反应AP(主)S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，选择性S p 与_______无关，仅是_______的函数。
（浓度、温度） 14. 如果平行反应)()(副主S A P A →→均为一级不可逆反应，若主E ＞副E ，提高选择性P S 应____ _。
(提高温度)15.一级连串反应AS P在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C ______、=optτ______。
（22/1120]1)/[(+K K C A 、211K K ）16. 一级连串反应AS P在平推流反应器中，则目的产物P 的最大浓度=m a x ,P C _______、=optt ______。
（)]/([21122k k k k k -⎪⎪⎭⎫⎝⎛、1212)/ln(k k k k -） 17.一级连串反应AS P在间歇式全混流反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C _______、=optt ______。
（)]/([21122k k k k k -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛、1212)/ln(k k k k -） 18.一级连串反应AS P在平推流反应器中，为提高目的产物P 的收率，应______12/k k 。
（降低）19.链反应的三个阶段为_______、_______、_______。
（链的引发、链的传播、链的终止）20.下列属于均相反应的是_______。
（B ）A. 煤炭燃烧B. 氢气燃烧C. 离子交换D. 加氢裂解 21.下列属于均相反应的是_______。
（A ）A. 乙酸乙酯水解B. CuO 的还原C. 加氢脱硫D. 电石水解 22.下列属于均相反应的是_______。
（C ）A. 催化重整B. 催化裂解C. HCl 与NaOH 的中和D. 水泥制造 23.下列属于非均相反应的是_______。
（D ）A. 乙酸乙酯水解B. 氢气燃烧C. HCl 与NaOH 的中和D. 催化裂解 24.下列属于非均相反应的是_______。
（B ）A. 乙酸和乙醇的酯化B. 加氢脱硫C. 氢气燃烧D. 烃类气相裂解 25.化学反应O H CH H CO 2423+⇔+，其中化学反应计量系数为-1的是哪种物质______。
（A ）A. COB. 2HC. 4CHD. O H 226.化学反应O H N H NO 222222+⇔+，其中化学反应计量系数为+2的是哪种物质______。
（D ）A. NOB.2H C. 2N D. O H 227.对于一非恒容均相化学反应αA AαB B ，反应组分A 的化学反应速率=-A r _______。
（A ）A.Vdt dn r A A -=- B. Vdt dn r B A -=- C. dt dCr AA -=- D. dt dC rB A -=-28.对于一非恒容均相化学反应αA A αB B ，反应产物B 的化学反应速率=B r _______。
（B ）A. Vdt dn r A B =B.Vdt dn r BB = C. dt dC r A B = D. dt dC r B B=29.对于反应aA + bB pP + sS ，则=P r _______)(A r -。
（A ）A. ||a pB. a pC. p aD. p a ||30.对于反应aA + bB pP + sS ，则=P r _______)(B r -。
（C ）A. p bB. b pC. ||b pD. p b ||31.气相反应4A + B → 3R + S 进料时无惰性气体，A 与B 以3∶1的摩尔比进料，则膨胀因子A δ=_______。
（C ）A. 1/4B. 2/3C. –1/4D. –2/3A δ=∑Vi/|VA|=反应产物与反应物的化学计量系数之和/所求物的化学计量数32.气相反应A + B → 3P + S 进料时无惰性气体，A 与B 以1∶1摩尔比进料，则膨胀因子A δ=_______。
（D ）A. –2B. –1C. 1D. 233.气相反应2A + B → 3P + S 进料时无惰性气体，A 与B 以2∶1摩尔比进料，则膨胀因子A δ=_______。
（C ） A. –1 B. –1/2 C. 1/2 D. 134.气相反应2A + B → 3P + S 进料时无惰性气体，A 与B 以3∶2摩尔比进料，则膨胀因子B δ=_______。
（D ） A. –1 B. 1/3 C. 2/3 D. 1 35.气相反应CO + 3H 2CH 4 + H 2O 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 ）A. –2B. -1C. 1D. 236.气相反应2NO + H 2N 2 + H 2O 2进料时无惰性气体，NO 与2H 以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子NO δ=_______。
（B ）A. –1B. –1/2C. 1/2D. 137.气相反应N 2+ 3H22NH 3进料时无惰性气体，2N 与2H 以2∶3摩尔比进料，则膨胀因子2Hδ=_______。
（B ）A. –1B. –2/3C. 2/3D. 138.化学反应速率式为βαB A C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的速率常数为P K ，则C K =_______P K 。
（B ）A. )()(βα+-RTB. )()(βα+RTC. )()(βα-RTD. βα+-)(RT39. 化学反应速率式为βαB A C A C C K r =-，如用浓度表示的速率常数为C K ，用压力表示的速率常数为P K ，则P K =_______C K 。
（D ）A. βα+-)(RT B. )()(βα+RT C. )()(βα-RT D. )()(βα+-RT求反应级数看单位40.反应C 4H 2C 2H 4 + H2，10.2-=s k ，则反应级数n=_______。
（B ） A. 0 B. 1 C. 2 D. 341.反应A + B → C ，已知115.0-=s k ，则反应级数n=_______。
（B ） A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 42.反应3A → P ，已知s l mol k ⋅=/15.0，则反应级数n=_______。
（A ） A. 0 B. 1 C. 2 D. 343.反应CH 3COOH + CH 3CH 2OH CH 3COOC 2H 5 + H 2O，已知mol s l k/3.2⋅=，则反应级数n=_______。
（C ）A. 0B. 1C. 2D. 344.反应N 2 + 3H 22NH 3，已知mol s l k /81.0⋅=，则反应级数n=_______。
（C ）A. 0B. 1C. 2D. 345.反应NaOH + HCl NaCl + H 2O ，已知mol s l k /1.0⋅=，则反应级数n=_______。
（C ）A. 0B. 1C. 2D. 346.反应A + B → C ，已知s l mol k ⋅=/45.0，则反应级数n=_______。
（A ） A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 47.下列属于平行反应的是_______。
（C ）A. A + B → PB.⎩⎨⎧→+→+R B P P B A C.AP(主)S(副) D.A + B → P = R + S48.串联反应A → P （目的）→R + S ，目的产物P 的得率P X =_______。
