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化学反应工程期末自测试卷6(推荐文档)

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化学反应工程试卷10.(1)绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用_______模型来计算。

11.(2)目前描述固定床反应器的数学模型可分为_______和_______的两大类。

12.(3)在流化床中为了传热或控制气-固相间的接触，常在床内设置内部构件，以垂直管最为常用，它同时具有_______，_______并甚至_______的作用。

13.(1)描述流化床的鼓泡床模型，它相当于mfU U /0_______时，乳相中气体全部下流的情况，工业上的实际操作大多属于这种情况。

14.(1)双膜模型把复杂的相间传质过程模拟成_____________________的叠加，相间传质总阻力等于双膜传质阻力的加和。

II.单项选择3.(2)轴向分散模型的物料衡算方程在_____d__式边界条件下有解析解。

A. 闭-闭B. 开-闭C. 闭-开D. 开-开5.(2)催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为dm i d C k dt d ψψ=-，当进料中的杂质吸附极牢以及对产物无内扩散阻力时，d 为_____b__。

A. ≈0B. =1C. →3D. ≈16.(2)催化剂颗粒扩散的无因次扩散模数em S V S D C k R /1-=φ值的大小反映了表面反应速率与______c_之比。

A. 扩散速率B. 外扩散速率C. 内扩散速率D. 实际反应速率7.(2)不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是___b____。

A. 粒子与流体间有温度差B. 粒子与流体间无温度差C. 床层径向有温度梯度D. 床层轴向有温度梯度8.(2)不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是_______。

A. 粒子与流体间有浓度差B. 粒子与流体间无浓度差C. 床层径向有温度梯度D. 床层径向有浓度梯度9.(2)流化床反应器中的操作气速U 是根据具体情况定的，一般取流化数tU 0在____c___范围内。

A. 0.1～0.4B. 1.5～10C. 10～15D. 0.4～1.510.(2)下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第Ⅱ级模型的特点_______。

A. 各参数均为恒值B. 参数值不随床高而变C. 参数值与气泡大小无关D. 参数值与气泡大小有关III.简答题1.(5)对于可逆放热反应如何选择操作温度？2.(5)简述寻求停留时间分布的实验方法及其分类？3.(5)简述气-液反应的宏观过程：A （g ） + bB （l ）→ 产物（l ）？4.(5)简述固定床反应器的优缺点？5.(5)简述流化床反应器的缺点？6.(5)简述气-液相反应器的设计所包含的内容？IV.计算题1.(10)醋酸在高温下可分解为乙烯酮和水，而副反应生成甲烷和二氧化碳：OH CO CH COOH CH k 2231+=−→−2432CO CH COOH CH k +−→−已知在916℃时121174.3,65.4--==s k s k ，试计算：1） 99%的醋酸反应掉的时间；(6分)2）在此反应条件下醋酸转化成乙烯酮的选择性。

（4分）2.(5)平行反应AP(主)S(副)，其中A PC r 2=，2A S C r =，已知l mol C A /0.20=，00==A P C C ，求在平推流反应器中的max,P C ？3.(10)在一容积为2.5m 3的间歇釜中进行均相反应A + B → P ，为防止产物P 在高温分解，反应维持在75℃等温操作，s l kmol C kC r B A A ⋅=-/，s kmol l k ⋅=/78.21，活化能mol kJ E /611.4=。

当反应物A 和B 的初始浓度均为l mol C C B A /400==，A 的转化率80.0=A x 时，该间歇釜平均每分钟可处理0.684kmol 的反应物A 。

今若把反应移到一个管内径为125mm 的理想管式反应器中进行，若将温度提升到85℃等温操作，且处理量与所要求达到的转化率均与间歇反应时相同，求所需的管式反应器长度。

4.(10)应用脉冲示踪法测定一容积为12 l 的反应装置，进入此反应器的流体流速m in/0.80l v =，在定常态下脉冲的输入80克的示踪剂A ，并同时测其出口物料中A 的浓A C A （g/l ） 0355421试根据实验数据确定E （t ）曲线的方差2t σ和2θσ。

5.(5)某一液相分解反应，若已知其反应动力学为A A kC r =-，1min 307.0-=k ，当平均停留时间为15min 时，当多级全混流模型可用时，其211.02=θσ，求其最终转化率为多少？答案4.(1))()1(000P m P c v UAT T c v UAT ρρ+-+8.(1em S V D C k R1-9.(2)范德华力、化学键力10.(1)拟均相一维 11.(2)拟均相、非均相12.(3)传热、控制气泡聚、减少颗粒带出 13.(1)＞6～1114.(1)串联的稳定的双膜分子扩散过程1.(2)B2.(2)B3.(2)D4.(2)C5.(2)A6.(2)C7.(2)A8.(2)A9.(2)A 10.(2)C 1.(5)1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度；（②分）2）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；（②分）3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。

（①分） 2.(5)通过物理示踪法来测反应器物料的停留时间的分布曲线。

（①分）所谓物理示踪是指采用一种易检测的无化学反应活性的物质按一定的输入方式加入稳定的流动系统，通过观测该示踪物质在系统出口的浓度随时间的变化来确定系统物料的停留时间分布。

（②分）根据示踪剂输入方式的不同大致分为四种：脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入法。

（②分） 3.(5)1）反应物气相组分从气相主体传递到气液相界面，在界面上假定达到气液相平衡；②分2）反应物气相组分A 从气液相界面扩散入液相，并在液相内反应；①分 3）液相内的反应产物向浓度下降方向扩散，气相产物则向界面扩散；①分 4）气相产物向气相主体扩散。

①分4.(5)凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。

（①分）1）催化剂在床层内不易磨损；（①分）2）床层内流体的流动接近于平推流，与返混式反应器相比，用较少的催化剂和较小的反应器容积来获得较大的生产能力；（①分）3）固定床中的传热较差；（①分）4）催化剂的更换必须停产进行。

（①分）5.(5)1）气流状况不均，不少气体以气泡状态经过床层，气-固两相接触不够有效；（①分） 2）粒子运动基本上是全混式，因此停留时间不一。

（①分）在以粒子为加工对象时，影响产品质量的均一性，（①分）且粒子的全混造成了气体的部分返混，影响反应速率和造成副反应的增加；（①分）3）粒子的磨损和带出造成催化剂的损失，并要设置旋风分离器等粒子回收系统。

（①分） 6.(5)首先是根据气-液反应系统的动力学特征来选择正确的反应器型式，（②分）然后结合反应器特性来确定能满足给定生产任务的反应器几何尺寸。

（③分）1.(10)解：设在时间t 时乙烯酮和甲烷的浓度分别为x 和y ，初始为A C ，则)(01y x C k dt dxA --= ①分 )(02y x C k dt dyA --= ①分相加得 ))(()(021y x C k k dt y x d A --+=+ ①分将其积分dtk k y x C y x d A )()()(210+=+-+tk k y x C C A A )()(ln2100+=+- ②分1） 当转化率为99%时99.0A C y x =+ ①分st 549.099.011ln 74.365.41=-+=①分2） 瞬时选择性为dy dxS P =①分积分得74.365.421==k k y x ②分%4.55==y xS ①分2.(5)解：A P A A P P dC dC C r r -=+=-=22ϕ ①分对上式进行积分得AC C AP dC C C AA ⎰+-=022①分当0=A C 时，产物P 的浓度最大 ①分∴l mol dC C C A AP /386.12ln 2222max ,==+=⎰②分3.(10)解：根据阿累尼乌斯公式RTE e k k /0-= ①分故)11(ln1221T T R E k k -= ①分求得s mol l k ⋅=/633.62 ①分 因为lmol C C B A /400==，且为等摩尔反应，故dt dC x kC kC C kC r AA A AB A A -=-===-2202)1( ①分在间歇反应器中所需的反应时间为：)1(1)11(110020A A A A A C C A A x C x k C C k C dC k t A A -⋅=-=-=⎰ ①分带入得min 5.2151==s t ①分 此反应时间应等于在理想管式反应器中的停留时间，即min 5.2=τ①分min /171004.0684.0000l C F v A A ===①分30428.04285.2171m l v V ==⨯==τ ①分管长mD VL 354/2==π ①分4.(10)解：首先对实验数据进行一致性检验，此时应满足：1008.080000====⎰∞C v M dt C A ①分100)]0253(4)145(20[35=+++++++=⎰∞dt C A ①分∴实验数据的一致性检验是满足的。

∵222)(t dt t E t t -=⎰∞σ ②分其中(min)158.0120===v V t ①分由数据计算得如下表： ②分 t （min ）5 10 15 20 25 30 35 E （t ）=C A /C 0 0 0.030.05 0.05 0.04 0.02 0.01 0 t 2E （t ） 00.75511.251612.59263)]05.1225.1175.0(4)9165(20[35)(02=+++++++=⎰∞dt t E t ①分∴38)15(26322=-=t σ ①分169.015382222===t t σσθ ①分5.(5)解：76.4211.0112===θσN①分取N=4 ①分047.0)]4/15(307.01[1)1(14=+=+=NAAkCCτ②分%3.95953.0047.011)1(==-=-=⇒-=AAAAAA CCxxCC①分。

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《化学反应工程》期末考试试题及答案解读(可编辑修改word版)

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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 。

化学反应工程.pdf

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F (t) = CA C A0 。（②分）
3.(5)
1）反应物气相组分从气相主体传递到气液相界面，在界面上假定达到气液相平衡；②分 2）反应物气相组分A从气液相界面扩散入液相，并在液相内反应；①分 3）液相内的反应产物向浓度下降方向扩散，气相产物则向界面扩散；①分 4）气相产物向气相主体扩散。①分
4.(5)
学无 止 境
化学反应工程期末自测试卷答案 (1)
1.(1)
化学反应的工程问题
2.(1)
(RT )( + )
3.(2)
浓度、温度
4.(1)
平推流
5.(3)
平均停留时间、反应时间、空时
6.(1)
微观流体
7.(2)
调匀度S、流体的混合态
8.(2)
物理、化学
9.(1)
0.1um
10.(1)
拟均相一维
11.(1)
①分
i
由
=
Vi v0
Vi
= iv0
= 1.006 1.82 = 1.83m3
②分
反应器的总容积为V = 2Vi = 3.66m3
3.(10)
解：等容积釜串联应有 = 1 + 2 1 = 2 = 1/ 2 = 0.5h
对第二个全混流反应器作物料衡算
V0 (C A1 − C A2 ) = k1C A2V2
6.(5)
该模型设想在气-液两相流的相界面处存在着呈滞流状态的气膜和液膜，（①分）而把气液两 相阻力集中在这两个流体膜内，而假定气相主体和液相主体内组成均一，不存在传质阻力（① 分）。组分是通过在气膜和液膜内的稳定的分子扩散过程来进行传质的，通过气膜传递到相 界面的溶质组分瞬间的溶于液体且达到平衡（①分）。因此，把复杂的相间传质过程模拟成 串联的稳定的双膜分子扩散过程的叠加（①分），相间传质总阻力等于传质阻力的加和（① 分）。
《化学反应工程》期末考试试题及答案

《化学反应工程》期末考试试题及答案

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 ． 1.0B 。

0。

25C ．0。

50D ．03．对一平行-连串反应R A QP A −→−−→−−→−)3()2()1(，P 为目的产物，若活化能次序为:E 2<E 1〈E 3，为了目的产物的收率最大，则最佳操作温度序列为（ B ）.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 A2B ．-r A1 = —r A2C ．—r A1 < -r A2D 。

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 ．4.06．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σR R σσR σB σA σB σσB A σσA S k +⇔+−→−+⇔+⇔+）此步为速率控制步骤 ( 2223．间歇釜反应器中进行如下反应：P A → (1） －r A1＝k 1CA a1S 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〈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al 、a2的相对大小为 al>a2 。

《化学反应工程》期末考试试题及答案

《化学反应工程》期末考试试题及答案

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)22.四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为( B )A ． 1.0 B. 0.25 C ．0.50D ．0A (1) P (2) Q(3) 3．对一平行—连串反应 A (3)R，P 为目的产物， 若活化能次序为： E 2<E 1<E3，为了目的产物的收率最大，则最佳操作温度序列为( B )。

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 A2B ．-r A1 = -r A2C ．-r A1 < -r A2 D.不能确定何者为大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)。

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B 2 2 σ 2B σA σB σkSR σ σ (此步为速率控制步骤 )R σ R σ3．间歇釜反应器中进行如下反应：A P(1) － r A1 ＝k 1C AA S (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 al 、 a2的相对大小为al>a2 。