化学反应工程试卷1答案

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11、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。

12、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 。 试 考 ： 号 学 ： 名 姓 区： 学 ： 级 年 ： 业 宁夏大专 2014级化学工程与工艺（本） 13、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, 得 分 《化学反应工程》试卷1

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 / 线 mol ) 。

题号 一 二 三 四 五 六 七 总分 评卷人 复核人 14、反应级数 不可能 （可能/不可能）大于3。

分数 15、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 一、填空题（每空1分，共30分） 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 ； 16、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 。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 （大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。

化能为 52894 J／mol 。

2、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、热量传二、单项选择题（选择正确的答案，将相应的字母填入括号中每题 2分，共20分）

。递和动量传递，“一反”是指 反应动力学 。

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 3、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 P的量显著降低，而R的生成量略降低，表明(A )

订的反应的选择性，反应物浓度升高有利于反应级数 大 的反应的选择性。 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) 4、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 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)

法 和 阶跃示踪法 。

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?2?为( B )

5、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 。 A． 1.0 B. 0.25 C．0.50 D．0

积分法 和 微分法 。

A??(1)?P??(2)?Q 6、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 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：E2

模型参数为 Pe（或Ez / uL） 。

为了目的产物的收率最大，则最佳操作温度序列为（ B）。 7、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。

装 ? A．先高后低 B.先低后高 C．高温操作 D．低温操作

8、平推流反应器的E函数表达式为 E(t)????,t?t ? ?0,t?t ，其无因次方差?2?=

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-rA1 0 ，而全混流反应器的无因次方差?2?＝ 1 。

与第二釜的反应速率-rA2之间的关系为( A )。两釜反应温度相同。

。9、某反应速率常数的单位为m3 / (mol? hr )，该反应为 2 级反应。

A．-rA1 > -rA2 B．-rA1 = -rA2 C．-rA1 < -rA2 D.不能确定何者为大

10、对于反应A?2B?2R，各物质反应速率之间的关系为 (-rA)：(-rB)：rR ＝ 1：2：2 。

Da?0.1 5. 已知一闭式反应器的uLr，该反应器若用多釜串联模型来描述，则模型参数N为

《化学反应工程》(第 1 页 共 3 页)

（ B ）。

A． 4.5 B. 5.6 C．3.5 D．4.0

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)。

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

（2）若段间采用冷激方法进行降温,试问第一段与第二段之间和第二段与第三段之间哪处需加入的冷激剂量多?为什么?

解:(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, 第三段再次之，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段间需要的冷激剂量.

四、计算题(第1，2题均为12分，第3题为14分，共38分）)

1.在反应体积为1 m3的釜式反应器中，环氧丙烷的甲醇溶液与水反应生产丙二醇-1，2：

H2COCHCH3?H2O?H2COHCHOHCH3

该反应对环氧丙烷为一级，对水为零级，反应温度下反应速率常数等于0.98h-1，原料液中环氧丙烷的浓度为2.1kmol/m3，环氧丙烷的最终转化率为90%。

（1）若采用间歇操作，辅助时间为0.65h，则丙二醇-1，2的日产量是多少？

（2）有人建议改在定态下连续操作，其余条件不变，则丙二醇-1，2的日产量又是多少？ （3）为什么这两种操作方式的产量会有不同？

3?1V?1m,r?kC,k?0.98h,CA0?2.1kmol/l,XA?0.9 AA解：r三、简答题(每小题6分,共12分)

1.液相复合反应, 若为使目的产物P的选择性高，应选择： （1）若采用间歇反应釜，其加料方式为？ （2）若采用管式反应器，其进料方式为？

k12A?B???Pk2A?2B???Q（1） 一级不可逆反应：

11ln(1?xAf)??ln(1?0.9)?2.35hk0.98Vr?Q0(t?t0)?Q0(2.35?0.65)?1t??Q0?1/3m3/h

(3) 若E1>E2，则反应温度应尽可能采用高温或低温？ 答：为使目的产物P的选择性高，应选择：

(1)若采用间歇反应釜，其加料方式为 A一次性加入，B连续滴加 ； (2)若采用管式反应器，其进料方式为 A从反应器进口处加入，B沿管长多处加入 ； (3)若E1>E2，则反应温度应采用 高温 。

2. 在四段绝热式固定床反应器中进行n级不可逆反应,各段的催化剂量相同,且控制进入各段的反应物料温度相等.若n>0,试问 （1）哪一段的净转化率最大?哪一段最小?

3CX?2.1?0.9?1.89kmol/mA0A丙二醇的浓度=

丙二醇的产量=Q0CA0xAf＝1.89?1/3?0.63kmol/h?15.15kmol/日

(2) 采用定态下连续操作

Q0?0.9Vr???1k(1?XAf)0.98(1?0.9)

Q0XAf 《化学反应工程》(第 2 页 共 3 页)

所以Q0=0.109m3/h

丙二醇的产量=0.109?1.89?0.2058kmol/h?4.939kmol/日 （3）因连续釜在低的反应物浓度下操作，反应速率慢，故产量低。

2.对一闭式反应器进行停留时间分布实验测定，在Q＝300L/min下，得到E(t)～t关系如下图所示。由于该图放置已久，纵坐标模糊不清。试根据E(t)函数性质确定并计算： （1）E(t) （2）F(t)

（3）该反应器体积为多少？ （4）多级串联模型参数N为多少？

2??(5)无因次方差为多少？

DeA=0.2cm2/s。求：

（1） 当颗粒直径为0.1mm时，内扩散影响是否已消除？

（2） 欲保持催化剂内扩散有效因子为0.8，则颗粒直径应不大于多少？

(1) ??dP6kP0.0151??0.00833??DeA60.23 ? ??1(2) ??1?11??????0.8??tanh3?3???试差，得 ?＝0.68??dP6kPd?PDeA655?dP?0.680.26

6）轴向扩散模型参数Pe为多少？

E(t) /min －1 cm解：dP?0.816

0 10 20 t/min 答：

（1）E(t)＝ -1/200(t-20) (2）F(t)＝ -t2/400+0.1t

（3）V＝ 2 m3 （4）多级串联模型参数N＝ 2

2??(5)无因次方差

2????11??N2

22-2(1-e-Pe)?0.5PePe（6）?Pe?2.56

3．某一级不可逆气固催化反应，在反应温度150℃下，测得kP=5s-1,有效扩散系数 《化学反应工程》(第 3 页 共 3 页)