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化学反应工程

1：[填空题]30.平推流管式反应器t≥时，F（t）=_1___。

2：[填空题]29.平推流管式反应器t =时，E（t）=_∞___。

3：[填空题]28.在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数愈大轴向返混程度就愈小_。

4：[填空题]27.在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数Pe= uL/E z。

5：[填空题]26.停留时间分布的密度函数E（θ）=E（t）。

6：[填空题]25.当t=0时，停留时间分布函数F（t）=0_______。

7：[填空题]24.停留时间分布的密度函数在t＜0时，E（t）=__0_____。

8：[填空题]23. 对于自催化反应，最合适的反应器为全混流串平推流_______。

9：[填空题]22. 对于反应级数n＞0的反应，为降低反应器容积，应选用平推流__反应器为宜。

10：[填空题]21. 对于反应级数n＜0的反应，为降低反应器容积，应选用_全混流_反应器为宜。

11：[填空题]20.平推流反应器的返混为___0____。

12：[填空题]19.全混流反应器的返混最大_______。

13：[填空题]18.全混流反应器的容积效率η为反应时间t与_空时τ___之比。

14：[填空题]17.具有良好搅拌装置的釜式反应器按理想混合反应器反应器处理，而管径小，管子较长和流速较大的管式反应器按平推流反应器处理。

15：[填空题]16.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。

16：[填空题]15.催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的物理失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的化学失活。

17：[填空题]14.气―固相催化反应的内扩散模数，它是表征内扩散影响的重要参数，数值平方的大小反映了表面反应速率与内扩散速率之比。

18：[填空题]13.对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当孔径较大时，扩散阻力是由分子间碰撞所致，这种扩散通常称为分子扩散（容积扩散）。

19：[填空题]12.对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当孔径较大时，扩散阻力是由分子间碰撞所致。

20：[填空题]11.在气―固相催化反应中，反应速率一般是以单位催化剂的重量为基准的，如反应A→B，A

的反应速率的定义为。

21：[填空题]10.固体催化剂的比表面积的经典测定方法是基于BET方程。

22：[填空题]9.气体在固体表面上发生吸附时，描述在一定温度下气体吸附量与压力的关系式称为吸附等温方程。

23：[填空题]8.气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠范德华力结合的，而化学吸附是靠化学键力结合的。

24：[填空题]7.一级连串反应在平推流反应器中，为提高目的产物P的收率，应

降低。

25：[填空题]6. 活化能的大小直接反映了反应速率对温度的敏感程度。

26：[填空题]5.着眼反应组分K的转化率的定义式为x k=(n k0-n k)/n k0_。

27：[填空题]4. 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。

28：[填空题]3. 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。

29：[填空题] 2. 化学反应过程按操作方法分为分批式操作、连续式操作、半分批式操作。

30：[填空题] 1. 化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学。

1：[单选题]27.对于_______的反应器在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的。（D）A：间歇式反应器 B：全混流反应器 C：搅拌釜式反应器 D：平推流管式反应器

2：[单选题]26.对于可逆放热反应，为提高反应速率应（C）。

A：提高压力 B：降低压力 C：提高温度

3：[单选题]25.对于反应级数n＜0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用（B）。

A：平推流反应器 B：全混流反应器 C：循环操作的平推流反应器 D：全混流串接平推流反应器

4：[单选题]24.反应级数n=_______时微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。（C）

A：0 B：0.5 C：1 D：2

5：[单选题]23.轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与_______无关。（C）

A：示踪剂的种类 B：示踪剂的输入方式 C：管内的流动状态 D：检测位置

6：[单选题]22.平推流流动的E（t）曲线的方差δθ2= 。（A）

A：0 B：0~1 C：1 D：>1

7：[单选题]21.脉冲示踪法测定停留时间分布对应曲线为_______。（A）

A： E（t）曲线 B：F（t）曲线 C：I（t）曲线 D：y（t）曲线

8：[单选题]（B）

9：[单选题] （B）

10：[单选题]（C）

11：[单选题]17.反应C4H10→2C2H4 + H2，k=2.0s-1，则反应级数n=_______。（B）

A：0 B：1 C：2 D：3

12：[单选题]（B）

13：[单选题]（A）

14：[单选题]14.全混流反应器中有_______个稳定的定常态操作点。（B）

A：1 B：2 C：3 D：4

15：[单选题]13.在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为_______。（A）A：空时τ B：反应时间t C：停留时间t D：平均停留时间

16：[单选题]（D）

17：[单选题]11.分批式操作的完全混合反应器非生产性时间t0不包括下列哪一项_______。（B）A：加料时间 B：反应时间 C：物料冷却时间 D：清洗釜所用时间

18：[单选题]（B）

19：[单选题]（A）

20：[单选题]（D）

21：[单选题]7.当催化剂颗粒的微孔的孔径小于分子的自由程_______时，分子与孔壁的碰撞成了扩散阻力的主要因素，这种扩散称为努森扩散。（B）

A：0.01um B：0.1um C：1um D：1nm

22：[单选题]6.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

23：[单选题]5.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δA=_______。（C）

A：1/4 B：2/3 C：-1/4 ， D：-2/3

24：[单选题]（A）

25：[单选题]（A）

26：[单选题]（A）

27：[单选题]1.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

1：[论述题] 14简述脉冲示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？

答：脉冲示踪法是在定常态操作的连续流动系统的入口处在t=0的瞬间输入一定量M克的示踪剂A，并同时在出口处记录出口物料中示踪剂的浓度随时间的变化。对应的曲线为E(t)曲线，E(t)=C A/C A0。

2：[论述题] 13.简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？

答：空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。

3：[论述题] 12.简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？

答：阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统，在某瞬间t=0将流入系统的流体切换为含有示踪剂A 且浓度为C A0的流体，同时保持系统内流动模式不变，并在切换的同时，在出口处测出出口流体中示踪剂A 的浓度随时间的变化。对应的曲线为F（t），F(t)=C A/C A0。

4：[论述题] 11.简述寻求停留时间分布的实验方法及其分类？

答：通过物理示踪法来测反应器物料的停留时间的分布曲线。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。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。

5：[论述题] 10.简述非理想流动多级混合模型的特点？

6：[论述题9.简述非理想流动轴向扩散模型的特点？

答：1）在管内径向截面上流体具有均一的流速；

2）在流动方向上流体存在扩散过程，该过程类似于分子扩散，符合Fick定律；

3）轴向混合系数E Z在管内为定值；

4）径向不存在扩散；

5）管内不存在死区或短路流。

7：[论述题] 8.简述分批式操作的完全混合反应器？

答题要点：反应物料一次性投入反应器内，在反应过程中，不再向器内投料，也不出料，待达到反应要求的转化率后，一次性出料，每批操作所需生产时间为反应时间与非生产性时间之和，非生产性时间包括加料、排料和物料加热、冷却等用于非反应的一切辅助时间。

8：[论述题] 7.简述理想反应器的种类？

答题要点：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。

9：[论述题] 6.解释努森扩散和分子扩散分别在何种情况下占优势？

答：多孔物质催化剂的粒内扩散较为复杂。当微孔孔径较大时，分子扩散阻力是由于分子间的碰撞所致，这种扩散为分子扩散。当微孔孔径小于分子的自由程0.1um时，分子与孔壁的碰撞机会超过了分子间的相互碰撞，而成为扩散阻力的主要因素，这种扩散为努森扩散。

10：[论述题] 5. 简述气―固相催化反应的动力学步骤？

答：1）反应物从气流主体向催化剂的外表面和内孔扩散；

2）反应物在催化剂表面上吸附；

3）吸附的反应物转化成反应的生成物；

4）反应生成物从催化剂表面上脱附下来；

5）脱附下来的生成物向催化剂外表面、气流主体中扩散。

11：[论述题] 4.简述Langmuir等温吸附方程的基本特点？

答：1）均匀表面（或理想表面）：即催化剂表面各处的吸附能力是均一的，吸附热与表面已被吸附的程度如何无关；

2）单分子层吸附；

3）被吸附的分子间互不影响，也不影响别的分子；

4）吸附的机理均相同，吸附形成的络合物均相同。

12：[论述题]

13：[论述题] 2.对于可逆放热反应如何选择操作温度？

答：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）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；

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。

14：[论述题] 1．简述均相反应及其动力学的研究内容？

答：参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。

1：[论述题] 计算题17（求多级全混流模型的转化率）

某一液相分解反应，若已知其反应动力学为A A kC r =-，k =0.307min -1

，，当平均停留时间为15min 时，当

多级全混流模型可用时，其211.02

=θδ，求其最终转化率为多少？

解：

74.4211

.01

θσm 取m=4

()()047.04/15307.011

1174

.40=?+=+=m A A kt C C

%3.95953.0047.011)

1(0

0==-=-

=-=A A

A Am A A C C x x C C

2：[论述题] 计算题16（求模型参数和出口转化率）

用多级全混流串联模型来模拟一管式反应装置中的脉冲实验，已知971.82

=t δ，187.6=m t ，k=0.15求

1）推算模型参数N ；

2）推算一级不可逆等温反应的出口转化率。

解：1）

234

.0187.6971

.8222

t t σσθ

.41

2==θ

σN

取N=4

2）

566.0)

1(1

1=+-

=N A N t k x

3：[论述题] 计算题15（求反应器的出口转化率）

15.某反应器用示踪法测其流量，当边界为开―开式时，测得E z /UL ，在此反应器内进行一般不可逆反应，

此反应若在活塞流反应器中进行，转化率为99%，若用多釜串联模型，求此反应器的出口转化率。

解：2178.0)1

(8222=+=

Pe Pe θσ N 12=

θσ 59

.41

2==θ

σN 活塞流：

?-=A x A A A

A x kC dx C t 000)1(

A N kt x )1(1

1+-

%96=A x

4：[论述题] 计算题14（求平均停留时间、方差等）有一管式反应装置经脉冲示踪法实验测得如下表所示的数：

t(分) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 C A （kg/m 3

）

6.5 12.5 12.5 10

5.0 2.5

1.0

试根据表列数据确定该装置的有效容积V 、平均停留时间t 、方差

2t σ

和

σ。

解：

. 4 1 1 ln 1 ) 1 ( 0 = - = - - = ? A

x A A x x x d kt A ∑∑=∑∑=??===∞

∞∞∞∞∞??∞?0

00)()()()(0

)()(^)(t C t tC t t C t t tC dt t C dt

t tC m dt t tE t t

答：平均停留时间6.24min ，方差8.50min 2

，对比方差0.218 5：[论述题] 计算题13（求反应体积）

13.磷化氢的均相气相分解4PH 3 → P 4 + 6H 2，在310℃时2atm 时速率方程-r A =0.1C A mol/s.L ，磷化氢以200kg/h 的速率在平推流反应器内反应，求转化率为80%时所需反应器体积？

解：?-=A x A A A r dx F V 00

75.0447=-=A δ 10

=A y

mol F A /634.136********

2000=??=

∴

6：[论述题] 计算题12（求料液流量）在CSTR 中进行液相反应

l mol RT P C A A / 042 . 0 )

273 310 ( 082 . 0 2 0 0 = + = = A A A A

A x

y x C C 0 0 1 1 δ + - = l

dx x

C F x x C

dx F V A A A A x A

A A A A A 862 ] 75 . 0 ) 1 75 . 1 [( 1 . 0 75 . 0 1 1 1 . 0 8 . 0 0 0 0 0 0 0

= - - = + - = ? ? 2)

()(2^220

02)(m t C t C t t t t dt t E t -∑∑=-=∞∞

σmin

24.6503120

0.15.20.5105.125.125.600

160.1145.2120.5101085.1265.1245.6200)()(00==

=∑

∑

=++++++++?+?+?+?+?+?+?+?+?∞∞t C t tC m

t 50.89376.3824.6)(50237220

0.15.20.5105.125.125.600160.1145.2120.5101085.1265.1245.62002

)

()(20

^22222222220

02=-=-=-∑∑=-=++++++++?+?+?+?+?+?+?+?+?∞∞∞?

m t C t C t t t t dt t E t σ

218

.094.3850.8222===m

t t σθσ

A + B

P + R

在120℃时，反应速率r A =8c A c B -1.7c P c R mol/(min ·L)

反应器体积为100ml ，两股进料流同时等流量进入反应器，一股含A3.0mol/L ，另一股含B2.0mol/L,当B 的转化率为80%时，每股料液流量为多少？解：

将V R =100ml=0.1L C A0=1.5mol/L C B0=1.0mol/L x Af =0.533 x Bf =0.8代入上式，得

V 0 = 0.0041L/min

7：[论述题] 计算题11（求出口转化率）

11. 在平推流反应器中进行一级不可逆反应，出口转化率为0.9，现将该反应移到一个等体积的全混流反应器中进行，且操作条件不变，问出口转化率是多少？解：平推流反应器中进行的一级不可逆反应

11111ln A x t k -= (1)

全混流反应器中进行的一级不可逆反应

122A A x x t k -=

(2)

V V R t =

因为反应器体积相等，所以t 1=t 2

L mol C B /0.10.2210=?=000==R P C C 8

.0=Bf x 533.05

.18

.00.100=?==A Bf B Af C x C x )1(0Af A A x C C -=)1(0Bf B B x C C -=Bf B R P x C C C 0==f

A Af

A R r x C V V )(00=

A Bf

B Bf B Af A R Af A R P B A R x

C x C x C x C V x C C C C C V V 02200000)

7.1)1()1(8[)7.18(---=-=min

/002.0200201L V

V V ===L mol C A /5.10.321

0=?=2

211

1ln 1A A x x x A -=

8：[论述题] 计算题10（求反应时间）在等温间隙反应器中进行皂化反应

CH 3COOC 2H 5 + NaOH

CH 3COONa + C 2H 5OH

该反应对乙酸乙酯和氢氧化钠均为一级，反应开始时乙酸乙酯和氢氧化钠的浓度均为0.02mol/L ，反应速

率常数为5.6L/(min ·mol)，要求最终转化率为0.95，试求当反应器体积为1m 3、2m 3

时，所需的反应时间各为多少？解：

CH 3COOC 2H 5 + NaOH

CH 3COONa + C 2H 5OH

(A) (B) (C) (D)

C A0=0.02mol/L C B0=0.02mol/L 0 0 C A =C A0(1-x A ) C B =C A0(1-x A )

根据题意，知反应速率方程可表示为：

B A A

C kC r =

因为：00B A C C =，则c A=c B , 2

A B A A kC C kC r ==

间隙反应器中进行的二级反应

从上式可以看出，反应时间与反应器体积无关

min 6.169)

95.01(02.06.595

.0)

1(0===

-??-Af A Af x kC x t 9：[论述题] 计算题9（求催化剂的内扩散有效因子）

某催化反应在500℃下进行，已知本征反应速率r A =7.696×10-5

p A 2

mol/(g ?s),(式中p A 的单位为Mpa),催化

剂为φ5mm?5mm 圆柱体,ρp =0.8g/cm 3

,覆盖外表面的分压p A =0.101325Mpa,粒内组分A 的有效扩散系数

D eff =0.0252

/s.求催化剂的内扩散有效因子。

解：)/(10696.72

5s g mol p r A A

??=- RT C RT p nRT V p A V

A A ==

229.011

1ln A A x x -=-697.0110ln 10ln 2

=+=A x )

1(0Af A Af x kC x t -=

RT C p A A =

)

/(314.8)/(314.8)/(314.8)/(314.833mol K cm MPa mol K m Pa mol K m N mol K J R ??=??=??=?=

)/()(10696.710696.722

525s g mol RT C p r A A A ??=?=--

25)(10696.7RT k w -?=

二级反应，用Satterfield 近似解

eff As v p

D C k S V =

b w v k k ρ?=

eff

A p b

eff

b w eff

As v p

D RT R D C k R D C k S

V ρρφ25)(10696.73

-??=

=eff

b D p RT R ρφ)(10696.73

5-?=

1055

.0025

.0101325

.08.0)15.773314.8(10696.73

25.05==

????-φ

10：[论述题] 计算题8（求内扩散有效因子）

8. 乙烯直接水合制乙醇可视为对乙烯的一级不可逆反应，在300℃，7.09Mpa 下，k=0.09s -1

，

D eff =7.04?10-4cm 2

/s,采用直径与高均为5mm 的圆柱形催化剂，求内扩散有效因子。

解：

eff v

p D k S V =

()[]99.031311

=-=φφφ

ζth

222222R R

R R R R S V p

p =

?+?πππ

942.04

1004.709.03

25.03

-?eff

v D k R φ

11：[论述题] 计算题7（求有效扩散系数）

7. 求下述情况下，催化剂孔道中CO 的有效扩散系数。已知气体混合物中各组分的摩尔分率：y H2O =0.50，y CO =0.10，y CO2=0.06，y N2=0.10，y H2=0.24，温度400℃，压力0.709Mpa 。催化剂孔道平均半径10nm ，空隙率0.50，曲折因子2.06。

(提示:同时考虑分子扩散和努森扩散) 解：由式2-14

()()1.75

0.52

1/31/3

110.001()/A B

AB A B T M M D cm s p V V +=

??+????

∑∑

由第52页表2-1 原子和分子扩散体积，查得各组分的分子扩散体积分别为：

H 2O 12.7 CO 18.9 CO 2 26.9 N 2 17.9 H 2 7.07

P=0.709╳105/1.01325╳105

=7.00atm 求得CO 在各组分中的分子扩散系数

cm D O H CO /1537.02

.129.187)()273400(001.02

5.018

128

175.12==

? ?

?+?++?-s

cm D CO CO /0959.029.269.187)()273400(001.02

31315.044

128

175.12==

? ??+++?-s

cm D N CO /1218.02

9.179.187)()273400(001.02

31315.028

128

175.12==

? ??+++?-

()[]693.031311

=-=φφφ

ζth

cm D H CO /4427.02

07.79.187)()273400(001.02

31315.02

128

175.12==

? ??+++?-

又由第52页式2-18

/n j A j A Am

j A Aj Y Y N N D D -≠??

-=??

????

∑

化合物发生反应

CO + H 2O = H 2 +CO 2其化学计量系数比为1：1：-1：-1，N

2为惰性组分，则

N N2=0

将y H2O =0.50，y CO =0.10，y CO2=0.06，y N2=0.10，y H2=0.24带入式2-18得

(

)

cm D H CO CO H N CO N CO CO CO CO O

H CO CO O H D y y D y D y y D y y m CO /1706.0)(2

14427

.010.024.01218.01.00957.010060.01537.010.050.01,2

222=+++=+

-++--++-----

已知温度400℃，压力0.709Mpa 。催化剂孔道平均半径10nm 由第53页式

2-23

9700K a

D r =

得s cm D k

CO /0476.028/673101097002

7,=??=- 或由

d kT

22πλ=

A p T 3535266.366.37

.693====?

λ75.1)102/(352/≈?=a r λ要同时考虑Knudsen 扩散和分子扩散

由式2-26得

cm D Ak

D Am

D e /0372.02

110476

.011706.011

1==

eff Ae

D D θδ=

CO 的有效扩散系数为：s cm D eff

/100.90372.02306

.250

.0-?=?= 12：[论述题] 计算题6（求转化率、收率和反应选择性）

6.在银催化剂上进行乙烯氧化反应以生产环氧乙烷，进入催化反应器的气体中各组分的摩尔分数分别为C 2H 4 15%，O 2 7%,CO 2 10% ，Ar 12%，其余为N 2。反应器出口气体中含C 2H 4和Oz 的摩尔分数分别为13.1%,4.8%。试计算乙烯的转化率、环氧乙烷收率和反应选择性。

解答：以100mol 进料为计算基准，并设x 和y 分别表示环氧乙烷和二氧化碳的生成量,根据题给的进料组成和该反应系统的化学计量式, 可列出下表

组成反应器进口/%

反应器出口/% C2H4 15 15-x-y/2 O2 7 7-x/2-3y/2

C2H4O 0 x CO2 10 10+y H2O 0 y Ar 12 12 N2

总计

100

100-x/2

由于反应器出口气体中乙烯和氧的摩尔分数已知,所以可列出下面两个方程:

131.02100215=--

-x y x 及 048.02

1002327=-

-x y

x 解之得 x=1.504mol y=0.989mol 乙烯的转化量为 1.504+0.989/2=1.999mol 所以,乙烯的转化率等于 1.999/15=0.1333或13.33% 环氧乙烷的收率为 1.504/15=0.1003 或10.03% 将乙烯转化率及环氧乙烧收率代入式〈1.12〉,得反应的选择性为

S=0.1003/0.1333=0.7524或75.24%

13：[论述题] 计算题5合成聚氯乙烯所用的单体氯乙烯,多是由乙快和氯化氢以氯化汞为催化剂合成得到,反应式如下：

由于乙快价格高于氯化氢,通常使用的原料混合气中氯化氢是过量的,设其过量10%。若反应器出口气体中氯乙烯摩尔分数为90%，试分别计算乙焕的转化率和氯化氢的转化率。

解：氯化氢与乙炔的化学计量系数比为1，但由于氯化氢过量10%,因此原料气中乙炔与氯化氢的摩尔比为1：1.1。当进入反应器的乙烘为1mol 时,设反应了xmol,则：

组成

反应器进口

反应器出口

C 2H 2 1 1-x HCl 1.1 1.1-x CH 2=CHCl 0 x 总计

2.1

2.1-x

题给反应器出口气体中氯乙烯摩尔分数为90%,故

9.01.2=-x

解之得： x=0.9947mol

由于以1mol 乙炔为计算基准，乙炔转化率

9947.01

9947

.022==

H C X 或99.47% 氯化氢的反应量与乙炔相同,故氯化氢的转化率

9043.01

.19947

.0==

HCl X 或94.03% 乙炔转化率99.47%

14：[论述题] 计算题4（求反应时间）

在一恒容反应器中进行下列液相反应：

R B A →+ A R C r 6.1= )/(3h m kmol ?

D A →2 22.8A

D C r = )/(3

h m kmol ? 式中R r D r 分别表示产物R 及D 的生成速率。反应用的原料为A 与B 的混合物，其中A 的浓度为 23

/m kmol ，试计算A 的转化率达到95%时的需的反应时间。

解：反应物A 的消耗速率应为两反应速率之和，即

)25.101(6.14.166.122

A A A A D R A C C C C r r R +===+=

利用（2.6）式

)25.101(6.1A A A

C C dt

dC +=-

积分之

--=+--=

C C A A A A X dC C C t )1ln()1

25.1025.101(

6.1 ]25.101

25.101

1(ln[

A A A C C X +

+-+

h t 4038.06.1/6463.0==

15：[论述题] 计算题3（求转化率）

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：

in)/(8.05

.05.1?=L mol C C B A A γ 若将A 和B 的初始浓度均为 3 mol/L 的原料混合进行反应，求反应 4min 时A 的转化率。解：由题给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1.5 mol/ L 故把反应速率式进行简化，得

2025.05.1)1(8.08.08.0A

A A

B A A X

C C C C -===γ 由式（2.6）可知

[]dt

dX C dt X C d dt dC A

A a A A A 00)1(=--==

γ 代入速率方程式

200

)1(8.0A A A A X C dt

dX C -=

化简整理得

dt C X dX A A A

8.0)

1(=- 积分得

A A A X X t C --

18.00 A

X X -=18.4

解得X A =82。76%

16：[论述题] 计算题2（求反应的选择性和出口气体组成）在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：

H CO O OH CH O H HCHO O OH CH 22232234232222+→++→+

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：

%11.969611.072

.0692.0====

X Y S （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为100

mol 时，则反应器的进料组成为：

组分摩尔分率0i y 摩尔数0i n CH 3OH 2 / (2+4+1.3) =0.2740 27.40

空气 4 / (2+4+1.3) =0.5479 54.79 O 2 11.51 N 2 43.28 水 1.3 / (2+4+1.3) =0.1781 17.81 总计 1.000 100.0

设甲醇的转化率为X A ，甲醛的收率为P Y ，根据（1.3）和（1.5）式可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数A n 、P n 和C n 分别为:

mol

Y X n n mol Y n n mol X n n P A A C P A P A A A 7672.0)(96.18672.7)1(000=-====-=

结合上述反应的化学计量式水（W n ）、氧气（O n ）和氮气（N n ）的摩尔数分别为：

mol

n n mol n n n n mol n n n n N N C P O O C P W W 28.438788.02/32/130.382000===--==++= 所以，反应器出口气体组成为：

组分 CH 3OH HCHO H 2O CO 2 O 2 N 2 摩尔数 7.672 18.96 38.3 0.7672 0.8788 43.28 摩尔分率/％ 6.983 17.26 34.87 0.6983 0.7999 39.39

17：[论述题] 计算题1(求该反应的活化能)

1.反应A → B 为n 级不可逆反应。已知在300K 时要使A 的转化率达到20%需1

2.6分钟，而在340K 时达到同样的转化率仅需

3.20分钟，求该反应的活化能E 。

解： n

A A kC dt dC r =-=-

?=-A

A C C t n A A

t dt C dC 00 即kt

C C n n A n A =??????----1011111

达20%时，08.0A A C C =

t M t C n k n n A 11)125.1()1(111

?=?--=

-- 式中M 为常数

∴

6.121300?=M k 2.31

340?

=M k )34013001(314.86.12/2.3/ln ln

300340-==E M M k k

E=29.06（kJ/mol ）

化学反应工程试题集

化学反应工程考试总结一、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 t E t t 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22 A 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。

化学反应工程

1、平推流的F(t)~t和E(t)~t曲线有何特征？并画图说明。答: 平推流的F(t)~t曲线特征：F(t)= 平推流的E(t)~t曲线特征：E(t)={ 2、理想吸附应符合哪些条件？答：①均匀表面（理想表面）：即催化剂表面各处的吸附能力是均一的，吸附热于表面已被吸附的程度如何无关②单分子层吸附③被吸附的分子间互不影响④吸附的机理均相同，吸附形成的络合物亦均相同⑤吸附与脱附可以建立动态平衡 3、测定停留时间分布需要借助示踪剂,示踪剂应满足哪些条件？答：采用何种示踪剂，要根据物料的物态、相系及其反应器的类型等情况而定。 A不应与主流体发生反应 B与所研究的流体完全互溶，除了显著区别与主流体的某一可检测性质外，二者应具有尽可能相同的物理性质 C便于检测：本身应具有或者易于转变为电信号或者光信号的特点，并且浓度很低时也能够检测 D加入示踪剂不影响所研究流体的流动状态 E不被反应器表面及其反应器内部的固体填充物吸附，用于多相系统检测的失踪剂不发生相间的转移 4、什么是返混，简述返混对复合反应体系的影响。答：返混是指不同停留时间的物料粒子间的混合，或者不同时间进入反应器的物料间的混合。对平行反应：若主反应级数高于副反应级数，返混使主产物选择率下降，若主反应级数低于副反应级数，返混使主产物选择率提高。对连串反应：返混使反应物浓度降低，产物浓度提高，因而使主产物的选择率下降。5、什么是反应器的热稳定性？全混釜稳定操作的必要条件是什么？答：反应器的热稳定性是指当操作参数受外界干扰，偏离正常值，出现微小变化时，反应能否正常进行，当外界干扰取消时，操作状态能否自动恢复到规定的正常值。全混釜稳定操作的必要条件：Q r=Q G dQ r∕dT>dQ G/dT 6、选择操作温度的一般原则是什么？答：①反应的热效应不大，反应热较小，活化能较低，而且在相当广的温度范围内，反应的选择性变化很小，则可采用既不供热也不出去热量的绝热操作是最方便的，反应放出或吸收的热量由系统中物料本身温度的升高或者降低来平衡，这种操作温度的变化范围不应超过工艺上许可的范围。 ②对中等热效应的反应，一般先考虑采用绝热操作，因此绝热反应器结构简单，经济，但应对收率、操作费用、反应器大小方面全盘衡量，最后才确定采用绝热或变温的方式。若为液相反应，可采用具有夹套或者盘管的釜式反应器，以便控制在等温下操作。 ③对热效应较大的反应，要求在整个反应过程中同时进行有效地热交换。 ④对极为快速的反应，一般考虑采用绝热操作，或者利用溶剂的蒸发来控制温度。 7、平推流与全混流是流体在反应器中流动的两种极端模型，二者各有何特点？并进行比较。

化学反应工程第二版课后答案

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。基元反应符合质量作用定律。基元反应的活化能指1摩尔活化分子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。基元反应的反应级数是该反应的反应分子数。一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。非基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感程度。非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度的敏感程度。 3 若将反应速率写成t c r d d A A - =-，有什么条件? 答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。 4 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器? 答：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投料量无关。 5 现有如下基元反应过程，请写出各组分生成速率与浓度之间关系。 (1)A+2B →C (2)A+2B →C (3)2A+2B →C A+C →D B+C →D A+C →D C+D →E 解

(1) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B A 1C C 22B A 1B D 4C A 3C 22 B A 1A 22c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= (2) E 6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22 B A 1C D 4C B 3C 22B A 1B C 22 B A 1A 22c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r +--=+-+--=+-+-=+-= (3) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B 2A 1C C 22B 2A 1B D 4C A 3C 22 B 2A 1A 2222c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= 6 气相基元反应A+2B →2P 在30℃和常压下的反应速率常数k c =2.65× 104m 6kmol -2s -1。现以气相分压来表示速率方程，即(?r A )=k P p A p B 2 ，求k P =?（假定气体为理想气体）解 ()3 -1-363111 2643c P 2 B A p A 2 B A c 2 B A c A 1264c kPa s m kmol 10655.1K 303K kmol kJ 314.8s kmol m 1065.2)(s kmol m 1065.2K 30330273--------??=???= ==-? ? ? ??==-= ?==+=RT k k p p k r RT p RT p k c c k r RT p c k T

化学反应工程

《化学反应工程》课程综合复习资料一、填空题 1、全混流反应器的E 函数表达式为，其无因次方差2 θσ= ，而平推流反应器的无因次方差2θσ＝。 2、工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是、、和。 3、在间歇反应器中进行一恒压气相反应32A B R +→，原料为A 和B 的混合物，其中A 含量为20%(mol)，若物料初始体积为2升，则A 转化50％时，物料的总体积为。 4、基元反应的分子数（可能/不可能）是小数。 5、某液相反应A R →于50℃下在间歇反应器中进行，反应物A 转化80％需要10min ，如果于相同条件下在平推流反应器中进行，则达到同样的转化率需要的空时为；如果同样条件下在全混流反应器中进行，达到同样的转化率需要的空时。 6、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和。 7、完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度，并且（大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。 8、多级混合模型的唯一模型参数为，轴向扩散模型的唯一模型参数为：。 9、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；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是。 10、对于反应23A B R +→，各物质反应速率之间的关系为：(-r A ):(-r B ):r R ＝。 11、某重油催化裂化装置处理量为100吨重油/h ，未转化重油为6吨/h ，汽油产量为42吨/h ，则重油的转化率为_ _，工业上汽油的收率及选择性为_ _和_ _。 12、某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式。 13、反应级数（可能/不可能）大于3，（可能/不可能）是0，基元反应的分子数（可能/不可能）是0。 14、在一个完整的气—固相催化反应的七大步骤中，属于本征动力学范畴的三步为、和。 15、在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速率方程式的两种最主要的方法为和。 16、对于一个在全混流反应器里进行的放热反应，一般可以出现三个定常态操作点M 1、M 2、M 3，如下图所示，其中M 1和M 3这两点我们称之为的定常态操作点，M 2则称为的定常态操作点。实际操作时，我们一般选择M 1、M 2、M 3中做为操作点。 17、某一级液相反应在间歇式反应器中进行，5min 转化率为50％，则转化率达到80％需时间_____min 。 18、某反应的速率方程式为n A A r kC -= mol/(m 3 .h)，则反应级数n 为2时，k 的单位为 _。 19、某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式。

化学反应工程复习题 (1)

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）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 + bB pP + 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_______。（ 00 K K K 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 A C 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 。（n RT )(） 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 。（n p RT ???? ??） 10. 活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。（反应速率） 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A P(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_______

化学反应工程总结

、绪论 1. 研究对象是工业反应过程或工业反应器研究目的是实现工业反应过程的优化 2. 决策变量：反应器结构、操作方式、工艺条件 3. 优化指标一一技术指标：反应速率、选择性、能耗掌握转化率、收率与选择性的概念 4. 工程思维方法 1. 反应类型：简单反应、自催化、可逆、平行、串联反应基本特征、分析判断 2. 化学反应速率的工程表示 3. 工业反应动力学规律可表示为： r i f c （G ） f T （T ） a ）浓度效应——n 工程意义是：反应速率对浓度变化的敏感程度。 b ）温度效应——E 工程意义是：反应速率对温度变化的敏感程度。 E ---- cal/mol , j/mol T ----- K R = 1.987cal/mol.K = 8.314 j/mol.K 化学反应动力学反应速率= 反应量（反应时间）（反应已知两个温度下的反应速率常数 k , 可以按下式计算活化能工程问题动力学问题

三、PFR与CSTR基本方程 1.理想间歇：t V R V o c Af dC A CA0( J ) x Af dx A XA0( J ) 2.理想PFR V R V o C Af dc A C A0 ( J) C A0 x Af dx A x A 0(「A) 3. CSTR 4. 图解法 V R C A0 C A C A0X A T /C A0 0 X Af X A 四、简单反应的计算 n=1,0,2级反应特征C A C A0(1 X A)浓度、转化率、反应时间关系式基本关系式PFR（间歇）CSTR V R C Af dC A V R C A0 C A p V。C A0 (：)m v (「A) PFF H CSTR CSTR>PFR C A0X A k p C A0 X A k p n=0 n=1 n=2 C A0 kC A . 11 k p 丁 C A C A0 k p 1吒C A0

化学反应工程测试2答案

1. 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。 2. 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。 3. 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。 4. 平推流反应器的E 函数表达式为,()0,t t E t t t ?∞=?=?≠??，其无因次方差2 θσ= 0 ，而全混流反应器的无因次方差2 θσ＝ 1 。 5. 平推流管式反应器t ＜t 时，F （t ）=_______。（0）全混流反应器其E （θ）曲线的方差=2 θσ_______。（1） 6. 工业催化剂所必备的三个主要条件是：_______、_______、_______。（活性好、选择性高、寿命长） 7. 气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠_______结合的，而化学吸附是靠_______结合的。（范德华力、化学键力） 8. 气体在固体表面上的吸附中物理吸附是_______分子层的，而化学吸附是_______分子层的。（多、单） 9. 对于气—固相催化反应，要测定真实的反应速率，必须首先排除_______和_______的影响。（内扩散、外扩散） 10. 测定气固相催化速率检验外扩散影响时，可以同时改变_______和_______，但保持 0A F W 不变。（催化剂装量、进料流量） 11. 测定气固相催化速率检验内扩散影响时，可改变催化剂的_______，在恒定的0A F W 下测_______，看二者的变化关系。[粒度（直径p d ）、转化率] 12. 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 13. 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

《化学反应工程》试题和答案基础部分

《化学反应工程》试题库一、填空题 1. 质量传递、热量传递、动量传递和和化学反应称为三传一反? 2. 物料衡算和能量衡算的一般表达式为输入-输出二累积_____________ 。 3. 着眼组分A 转化率X A的定义式为 X A=( n A—n A)/ _____________ 。 4. 总反应级数不可能大于￡—。 5. 反应速率-r A=kC A C B的单位为kmol/(m3? h).速率常数k的因次为 nV(kmol ? h ) 。 6. 反应速率-r A=kC A的单位为kmol/kg ? h.速率常数k的因次为mVkg ? h 。 7. 反应速率.kc A/2的单位为mol/L ? s.速率常数k的因次为 (mol) 1/2? L-1/2? s 。 8. 反应速率常数k与温度T的关系为lnk 10000 102.其活化能为 T mol 。 9. 某反应在500K时的反应速率常数k是400K时的103倍.则600K

时的反应速率常数k时是400K时的10 5倍。 10. 某反应在450C时的反应速率是400C时的10倍.则该反应的活化能为（设浓度不变）mol 。 11. 非等分子反应2SO+Q==2SQ的膨胀因子sq等于________ 。 12. 非等分子反应N2+3H2==2NH的膨胀因子H2等于-2/3 。 13. 反应N b+3H2==2NH中（& ）= 1/3 （仏）二1/2 扁3 14. 在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应.反应物初浓度为G°. 转化率为X A.当反应器体积增大到n倍时.反应物A的出口浓度为 C A0（1-X A）n . 转化率为1-（1- X A”。 15. 在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应.反应物初浓度为C A0. 转化率为X A.当反应器体积增大到n倍时.反应物A的出口浓度为匚些.转化率为nxA—。 1 （n 1）X A 1 （n 1）X A 16. 反应活化能E越大.反应速率对温度越敏感。 17. 对于特定的活化能.温度越低温度对反应速率的影响越大。 18. 某平行反应主副产物分别为P和S选择性S的定义为（n P-g）/ (n s- n s0)

化学工程的发展与展望

化学工程的发展与展望化学工程的发展与展化学工程是将化学过程和物理过程的基础理论研究与工业化学相结合的学科，不仅是一门具有百年历史的成熟基础学科，也是充满朝气、与时俱进的学科。 1 化学工程的兴起几千年来过滤、蒸发、结晶等操作在生产中被广泛的应用，但在相当长的时期里，这些操作都是规模很小的手工作业。化学工程这一学科，是在 19 世纪后期随着大规模制造化学工业产品的生产过程的发展而诞生的。 19 世纪70 年代，各种基础化学品的生产等都有了相当的规模，化学工业有了许多杰出的成就。如索尔维法制碱中所用的纯碱碳化塔，高 20 余米，在其中同时进行化学吸收、结晶、沉降等过程，但是人们还没有从其中找出共有的规律。1880 年，“化学工程” 第一次被英国学者 George E.Davis 正式提出，1888 年，美国麻省理工学院开设了第一个以“化学工程”命名的课程，标志着化学工程学科的诞生。1915 年，本文由论文联盟https://www.wendangku.net/doc/885589317.html, 收集整理美国学者 Arthur D. Little 提出了“单元操作”，将各种化学品的工业生产工艺分解为若干独立的物理操作单元，并阐明了即使是不同的工艺，只要是相同操作单元就遵循的相同原理。 1920 年，在美国麻省理工学院，化学工程从化学系分离出来，成为一个独立的系。1923 年华克尔、刘易斯和 W.H.麦克亚共同写的《化工原理》一书出版，奠定了化学工程作为一门独立的工程学科的基础。 2化学工程的发展 2.120 世纪前叶，化学工程二级学科应运而生在20 世纪前叶，化学工程学科的发展促进了许多化学工艺的问世，如美国用丙烯合成出异丙醇，被誉为是石油化工的开端。这些化学工艺的出现，许多化学工程二级学科应运而生。化学热力学，化学反应工程，传递过程，化工系统工程，化工控制工程等多个二级学科相继诞生。 2.220 世纪50～60 年代，化学工程完成了从单元操作到

化学反应工程基本概念

第一章 1. 化学反应工程是一门研究 (化学反应个工程问题)的科学。 2. 所谓数学模型是指 (用数学方法表达各变量间的关系)。 3. 化学反应器的数学模型包括（动力学方程式、物料横算式子、热量衡算式、动量衡算式和参数计算式） 4. 所谓控制体积是指（能把反应速率视作定值的最大空间范围）。 5. 模型参数随空间而变化的数学模型称为（分布参数模型）。 6. 模型参数随时间而变化的数学模型称为（非定态模型）。 7. 建立物料、热量和动量衡算方程的一般式为 (累积量=输入量-输出量)。第二章 1. 均相反应是指 (在均一的液相或气相中进行的反应)。 2. 对于反应aA + bB → pP + sS ，则r P =( p/a )r A 。 3.着眼反应物A 的转化率的定义式为(转化率Xa=转化了的物料A 的量/反应开始的物料A 的量)。 4. 产物P 的收率ΦP 与得率ХP 和转化率x A 间的关系为( Xp/Xa )。 5. 化学反应速率式为r A =k C C A αC B β，用浓度表示的速率常数为k C ，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数k P ，则k C =[ (RT)的a+B 次方]k P 。 6.对反应aA + bB → pP + sS 的膨胀因子的定义式为（P+S ）-(A+B))/A 。 7.膨胀率的物理意义为 (反应物A 全部转化后系统的体积变化率)。 8. 活化能的大小直接反映了 (反应速率) 对温度变化的敏感程度。 9. 反应级数的大小直接反映了(反应速率) 对浓度变化的敏感程度。 10.对复合反应，生成主产物的反应称为 (主反应)，其它的均为(副反应)。 11. 平行反应A → P 、A → S 均为一级不可逆反应，若E 1＞E 2，选择性S p 与 (A 的浓度) 无关，仅是 (A 的浓度) 的函数。 12. 如果平行反应A → P 、A → S 均为一级不可逆反应，若E 1＞E 2，提高选择性S P 应(提到温度)。 13. 一级连串反应A → P → S 在平推流反应器中，为提高目的产物P 的收率，应(降低)k 2/k 1。 14. 产物P 的收率的定义式为 (生成的全部P 的物质的量/反应掉的全部A 的物质的量) 15. 产物P 的瞬时收率φP 的定义式为(生成的物质的量/反应的A 的物质的量) 16. 产物P 的选择性S P 的定义式为(单位时间内产物P 的物质的量/单位时间内生成产物S 的物质的量) 17. 由A 和B 进行均相二级不可逆反应αA A+αB B = αS S ，速率方程为： r A =－dC A /dt=kC A C b 。求：（1）当C A0/C B0=αA /αB 时的积分式（2）当C A0/C B0=λ≠αA /αB 时的积分式 18. 反应A → B 为n 级不可逆反应。已知在300K 时要使A 的转化率达到20%需12.6min ，而在340K 时达到同样的转化率仅需3.20min ，求该反应的活化能E 。第三章 1. 理想反应器是指(理想混合反应器平推流反应器)。 2. 全混流反应器的空时τ是 (反应器容积) 与(进料的体积流量)之比。 3. 全混流反应器的放热速率Q G ={ 00()A A Hr Ft y x ? }。 4. 全混流反应器的移热速率Q r ={ 012()pm Ft C T T - } 5. 全混流反应器的定常态操作点的判据为{ G r Q Q = }。 6. 全混流反应器处于热稳定的定常态操作点的判据为{ G r Q Q = G r dQ dQ dT dT > }。

化学反应工程第二版课后答案

(1) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B A 1C C 22B A 1B D 4C A 3C 22 B A 1A 22c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= (2) E 6D C 5D 4C B 3D E 6D C 5D 4C B 3C 22 B A 1C D 4C B 3C 22B A 1B C 22 B A 1A 22c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r +--=+-+--=+-+-=+-= (3) D 4C A 3D D 4C A 3C 22 B 2A 1C C 22B 2A 1B D 4C A 3C 22 B 2A 1A 2222c k c c k r c k c c k c k c c k r c k c c k r c k c c k c k c c k r -=+--=+-=+-+-= 6 气相基元反应A+2B →2P 在30℃和常压下的反应速率常数k c =2.65× 104m 6kmol -2s -1。现以气相分压来表示速率方程，即(?r A )=k P p A p B 2 ，求k P =?（假定气体为理想气体）解 () 3 -1-363 111 2643c P 2 B A p A 2 B A c 2 B A c A 1264c kPa s m kmol 10655.1K 303K kmol kJ 314.8s kmol m 1065.2)(s kmol m 1065.2K 30330273--------??=???= ==-? ? ? ??==-= ?==+=RT k k p p k r RT p RT p k c c k r RT p c k T

化学反应工程考试题

第一章绪论 1.“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指__反应动力学__。 2.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是_______。 “三传”指的是质量传递、流量传递、动量传递 3. 一级连串反应在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度_____、 _ _。 4. 一级连串反应在平推流反应器中，则目的产物 P 的最大浓度__、 ____。 5. 一级连串反应在间歇式全混流反应器中，则目的产物P 的最大浓度_ 、 _。 6. 一级连串反应在平推流反应器中，为提高目的产物P 的收率，应__降低__。 7. 化学反应速率式为，如用浓度表示的速率常数为，用压力表示的速率常数为，则=__D__。 A. B. C. D. 8.反应，，则反应级数n=__B___。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 9.反应A + B → C ，已知，则反应级数n=___B____。 A S K 1 K 2 P =max ,P C 2 2/1120 ]1)/[(+K K C A = opt τ2 11K K A S K 1 K 2 P =max ,P C 1 22 )(2 10K K K A K K C -= opt t 1 221) /ln(K K K K -A S K 1 K 2 P =max ,P C 1 22 )(2 10K K K A K K C -=opt t 1 221)/ln(K K K K -A S K 1 K 2 P 12/k k β αB A C A C C K r =-C K P K P K C K β α+-)(RT ) ()(βα+RT ) ()(βα-RT )()(βα+-RT C 4H 2C 2H 4 + H 2 1 0.2-=s k 1 15.0-=s k

化学反应工程知识点1~3讲义

知识点1.绪论一、主要讲解内容介绍化学反应工程相关的基本知识，包括化学反应工程的定义、化学反应工程学科的发展、化学反应工程的任务、化学反应工程和其他学科的关系。二、学习要求本章要求学生能够掌握化学反应工程的定义，明确化学反应工程的任务。三、视频（已录制完成）四、讲义 1.1化学反应工程的定义在工业规模上开发和应用化学反应的工程活动。 1.2化学反应工程学科的发展自然界的物质的运动或变化过程由物理或化学的两类，物理过程不牵涉化学反应，但化学过程却总是与物理因素有着紧密联系。所以化学反应过程是物理与化学两类因素综合体。远溯古代，陶瓷制作、酿酒等工艺，但直到本世纪五十年代一直还未形成一门专门研究的独立学科，到1957年举行的第一次欧洲反应工程会议上确立了这一学科的名称。 1.3 化学反应工程的任务化学反应工程学是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以化学反应作为研究对象，又以工程问题为研究对象，把二者结合起来的学科体系。其主要任务包括：分析化学反应的特点、确定合适的反应条件；选择合适的反应器并对其进行最优化设计；对反应器进行最优操作和控制。 1.4 化学反应工程和其他学科的关系 a. 数学，微积分、方程的解析求解和数值求解、极值问题等，均是化学反应工程问题求解的基础。 b. 反应动力学：专门阐明学反应速率与各项物理因素（如温度、压力、催化剂等）之间的定量关系。为实现某一反应，要选定合易的条件及反应器的结构型式、尺寸和处

理能力等，这些都依赖于对反应动力学特性的认识。 c. 化工热力学：确定物系的各种物性常数（热容、研所引资、反应热等），看化学反应是否能进行及其反应程度。为化学反应工程提供反应热、反应平衡常数等基础数据。 d. 催化作用 e. 传递工程和流体力学：装置中有动量、热量、质量传递（三传），当规模放大时，出现放大效应。“三传一反”是三传和反应动力学。五、小结本章介绍了化学反应工程的定义、学科的发展、任务极其与数学、化工热力学、催化作用及传递工程等学科之间的密切关系。六、自测题 1.三传一反是指动量传递、热量传递、质量传递和反应动力学。

化学反应工程2试题答案

一、单项选择题：一、答案为： 1 2 3 4 5 6 7 8 B A B C B C B C 1．反应器的类型不同，则( )也将有不同。 A ．反应动力学 B ．传递特性 C ．反应的相态 D ．反应的可逆性 2．等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应 )R()(k21副产物主产物?→??→?P A k 若保持相同的转化率x A ，调节反应温度使k 2/k 1降低，则P 的收率将( ) A.增大 B ．减小 C ．不变 D ．先增后减 3．乙苯在催化剂上脱氢生成苯乙烯，经一段时间反应后，苯乙烯生成量不再增加，但乙苯仍大量存在，表明这是一个( )反应。 A ．慢速 B ．可逆 C ．自催化 D ．不可逆 4．全混流反应器进行放热反应时，要使反应器操作在稳定的定常态，则必须满足以下条件( ) A ．移热速率>放热速率 B ．移热速率<放热速率 C ．移热速率随温度变化率>放热速率随温度的变化率 D ．移热速率随温度变化率<放热速率随温度的变化率 5．等温一级不可逆液相反应，采用下列三种方案进行： (1)一个间歇反应釜，容积V1(仅考虑反应时间所需)， (2)一个平推流反应器，容积V2， (3)二个等体积全混流反应器串联，总容积为V3。上述三种情况反应温度、物料处理量及转化率均相同，则容积比较为( ) A ．V1

《化学反应工程》简答题

（1）简述活塞流模型和全混流模型的基本特征。（2）根据缩芯模型，描述S H 2和ZnO 反应的宏观步骤（3）对于快速的一级不可逆的气液反应，写出其宏观反应速率的表达式（指明式中各参数的含义）。（4）对于一级不可逆的气固相催化反应，写出其宏观反应速率的表达式（指明式中各参数的含义）。 1.简述理想反应器的种类答：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。 2.简述分批式操作的完全混合反应器答：反应物料一次性投入反应器内，在反应过程中，不再向器内投料，也不出料，待达到反应要求的转化率后，一次性出料，每批操作所需生产时间为反应时间与非生产性时间之和，非生产性时间包括加料、排料和物料加热、冷却等用于非反应的一切辅助时间。 3.简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系答：空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。 4.对于可逆放热反应如何选择操作温度答：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）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； 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。 5.对于反应，21A R C k r =，1E ；A S C k r 2=，2E ，当1E ＞2E 时如何选择操作温度可以提高产物的收率答：对于平行反应A RT E E A RT E RT E S R R C e k k C e k e k r r S 12212010/20/10---===，所以，当1E ＞2E 时应尽可能提高反应温度，方可提高R 的选择性，提高R 的收率。

《化学反应工程》复习题及答案 (1)

化学反应工程单选题 1. 对于反应级数n ＞0的不可逆气相等温反应，为降低反应器体积，应选用_______。（A ）（A ）平推流反应器（B ）全混流反应器（C ）平推流串接全混流反应器（D ）全混流串接平推流反应器 2. 分批式操作的完全混合反应器非生产性时间不包括下列哪一项_______。（P22）（A ）加料时间（B ）反应时间（C ）物料冷却时间（D ）清洗釜所用时间 3. 下列单位不属于反应速率的是_______。（P13）（A ）mol/(g ﹒s) （B ）m 3/s （C ）mol/(m 2﹒s) （D ）mol/(m 3﹒s) 4．反应 A B C →+，12.50 k s -=，则反应级数为_______。（P 13） A ． 0 （ B ）1 （ C ）2 （ D ）3 5. 反应NaOH + HCl NaCl + H 2O ，已知mol s l k /1.0?=，则反应级数 n=_______。（P 13）（A ）0 （B ）1 （C ）2 （D ）3 6. 气相基元反应 B A →2，进料时反应物A 和稀释剂C 以等摩尔比加入，则膨胀率为_______。（P58）（A ）-1 （B ）-0.25 （C ）0.25 （D ）0.5 7. 下面反应器中不属于理想反应器的是_______。（P21）（A ）间歇反应器（B ）全混流反应器（C ）平推流反应器（D ）膜反应器 8. 下面哪种反应器组合形式可以最大程度降低反应器体积_______。（B ）（A ）平推流反应器串联（B ）全混流反应器串联（C ）平推流反应器并联（D ）全混流反应器并联 9. 在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ，0.01 /A A r C mol L s -=?，当C A0=1 mol/L 时，求反应至C A0=0.01 mol/L 所需时间t=_______秒。（P43）（A ）400 （B ）460 （C ）500 （D ）560

化学反应工程知识点

化学反应工程知识点 —郭锴主编 1、化学反应工程学不仅研究化学反应速率与反应条件之间的关系，即化学反应动力学，而且着重研究传递过程对宏观化学反应速率的影响，研究不同类型反应器的特点及其与化学反应结果之间的关系。 2、任何化工生产，从原料到产品都可以概括为原料的预处理、化学反应过程和产物的后处理这三个部分，而化学反应过程是整个化工生产的核心。 3.化学反应工程的基本研究方法是数学模型法。数学模型法是对复杂的、难以用数学全面描述的客观实体，人为地做某些假定，设想出一个简化模型，并通过对简化模型的数学求解，达到利用简单数学方程描述复杂物理过程的目的。模型必须具有等效性，而且要与被描述的实体的那一方面的特性相似；模型必须进行合理简化，简化模型既要反映客观实体，又有便于数学求解和使用。 4.反应器按型式来分类可以分为管式反应器、槽式反应器（釜式反应器）和塔式反应器。 5反应器按传热条件分类，分为等温反应器、绝热反应器和非等温非绝热反应器。第一章均相单一反应动力学和理想反应器 1、目前普遍使用关键组分A 的转化率来描述一个化学反应进行的程度，其定义为：0 0A A A A A A n n n x -==组分的起始量组分量转化了的 2、化学反应速率定义（严格定义）为单位反应体系内反应程度随时

间的变化率。其数学表达式为dt d V r ξ1=。 3、对于反应D C B A 432+=+，反应物A 的消耗速率表达式为dt dn V r A A 1-=-；反应产物C 的生成速率表达式为：dt dn V r C C 1= 4.反应动力学方程：定量描述反应速率与影响反应速率之间的关系式称为反应动力学方程。大量的实验表明，均相反应的速率是反应物系的组成、温度和压力的函数。 5.阿累尼乌斯关系式为RT E C C e k k -=0，其中活化能反应了反应速率对温度变化的敏感程度。 6、半衰期：是指转化率从0变为50%所需时间为该反应的半衰期。 7、反应器的开发大致有下述三个任务：①根据化学反应动力学特性来选择合适的反应器型式；②结合动力学和反应器两方面特性来确定操作方式和优化操条件；③根据给定的产量对反应装置进行设计计算，确定反应器的几何尺寸并进行评价。 8.在停留时间相同的物料之间的均匀化过程，称之为简单混合。而停留时间不同的物料之间的均匀化过程，称之为返混。 9.根据返混情况不同反应器被分为以下类型：间歇反应器、理想置换反应器（又称平推流反应器或活塞流反应器）、全混流反应器（又称为连续操作的充分搅拌槽式反应器）。 10.反应器设计计算所涉及的基础方程式就是动力学方程式、物料衡算方程式和热量衡算方程式，其中物料衡算所针对的具体体系称为体积元。 11、停留时间又称接触时间，用于连续流动反应器，指流体微元从反

化学工程与工艺专业发展方向

化学工程与工艺专业的发展方向本专业培养具有化学工程与化学工艺方面的知识，能在化工、能源、信息、材料、环保、生物工程、轻工、制药、食品、冶金和军工等部门从事工程设计、技术开发、生产技术管理和科学研究等方面工作的工程技术人才。本专业学生主要学习化学工程与化学工艺学等方面的基本理论和基本知识，受到化学与化工实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计方法的基本训练，具有对现有企业的生产过程进行模拟优化、革新改造，对新过程进行开发设计和对新产品进行研制的基本能力。主要课程有：物理化学、化工流体流动与传热、化工传质与分离过程、化工热力学、化学反应工程、化工设计、化工过程分析与合成和一门必选的专业方向课程。其发展方向主要以下几个方向发展：一、化学工程方向本专业方向旨在培养德智体全面发展的，具有良好心理素质和较高知识素养的高等化工专业人才。毕业生所具备的理论基础和实践能力，使之拥有更广泛的适应性。在掌握了现代化工生产技术领域的生产过程、设备设计和产品研制开发的基础理论、基本技能以及现代化研究方法和手段后，能胜任化工制药类过程的研究、开发、设计和管理工作。毕业后，既可到化工、能源、信息、材料、环保、轻工、制药、食品、冶金和军工等企业进行项目开发、工程设计和技术管理，也可以在科研院所或大专院校继续深造并从事科学研究和教学工作。化学工程是以化学工业及相关生产过程中所进行的化学、物理过程为研究对象，探究其所用设备的设计原理与操作方法以及最终实现过程优化所应遵循的共性规律。本专业方向学生主要学习化工流体流动与传热、化工传质与分离过程、化工热力学、化学反应工程、化工传递过程基础、化工数学、化工分离过程、化工工艺学、化工过程分析与合成、化工设计等课程，为拓宽专业面，增加适应性，还开设生化基础、石油炼制工程、环境化工、化工机械基础、ChemCAD等课程。二、化学工艺方向化学工艺是以产品为目标的产品工程学，它利用已有化学、化学工程等科学成就为化学工业提供技术上最先进，经济上最合理的方法、原理、设备与流程。因此它是“化学工程与技术”一级学科中直接面向国民经济、国防建设和人民生活的举足轻重的二级学科。化学工艺包括能源化工、材料化工、有机化工、环境化工、高分子化工、无机化工等众多领域，覆盖面广，它不仅涵盖了传统的基础领域，同时与材料、能源、生物、医药、环境等学科渗透融合，不断地培植出新的生长点。它既是一个历史悠久、曾做出重大贡献的学科，又是一个