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化学反应工程习题精选与解答

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 + 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_______。（0

0K 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β

αB 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

K ，则C K =_______

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 ?

??? ?

?）

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_______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A

S K 2

在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C ______、

opt

τ______。（22/1120

]1)/[(+K K C A 、211K K ）

16. 一级连串反

应A

S K 1

在平推流反应器中，则目的产物P 的最大浓度=m ax ,P C _______、

=opt

t ______。（)]

/([21122k k k k k -???? ??、

1212)

/ln(k k k k -） 17.

一级连串反应A

S 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 _______、

=opt

t ______。（

)]

/([21122k k k k k -???? ??、

1212)/ln(k k k k -） 18.

一级连串反应A

S K 2

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. CO

B. 2H

C. 4CH

D. O H 2

26.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. NO

2H C. 2N D. O H 2

27.

对于一非恒容均相化学反应αA A

αB B ，反应组分A 的化学反应速率=-A r _______。

（A ）

Vdt dn r A A -

=- B. Vdt dn r B A -=- C. dt

r A

A -=- D.

dC r B

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 B

B = 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 p

B. a p

C. p a

D. p a ||

30.

对于反应aA + bB pP + sS ，则=P r _______)(B r -。（C ）

A. p b

B. b p

C. ||b p

D. 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. 1/4 B. 2/3 C. –1/4 D. –2/3 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. –2

B. –1

C. 1

D. 2

33.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. 1

34.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 2

CH 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. –2

B. -1

C. 1

D. 2 36.

气相反应2NO + H 2

N 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. –1

B. –1/2

C. 1/2

D. 1

37.

气相反应N 2

+ 3H 22NH

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2

δ=_______。

（B ）

A. –1

B. –2/3

C. 2/3

D. 1

38.化学反应速率式为

αB

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+-RT

B. )()(βα+RT

C. )()(βα-RT

D. β

α+-)(RT

39. 化学反应速率式为

αB 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. β

α+-)

(RT B. )

()

(βα+RT C. )

()

(βα-RT D. )

()

(βα+-RT

40.

反应C 4H 2C 2H 4 + H

2，1

0.2-=s k ，则反应级数n=_______。（B ）

A. 0

B. 1

C. 2

D. 3

41.反应A + B → C ，已知1

15.0-=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. 3

43.

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. 0

B. 1

C. 2

D. 3

44.

反应N 2 + 3H 22NH

3，已知mol s l k /81.0?=，则反应级数n=_______。（C ）

A. 0

B. 1

C. 2

D. 3

45.反应NaOH + HCl NaCl + H 2O ，已知mol s l k /1.0?=，则反应级数n=_______。（C ）

A. 0

B. 1

C. 2

D. 3

46.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 → P

B.?

?→+→+R B P P

B A C.

A P(主)

S(副) D.A + B → P = R + S

48.串联反应A → P （目的）→R + S ，目的产物P 的得率P X =_______。（B ）

A. A A P P n n n n --00

A P P n n n - C. 0

0S S

P P n n n n -- D. 0

0R R

P P n n n n --

49.串联反应A → P （目的）→R + S ，目的产物P 与副产物S 的选择性P S =_______。（C ）

A. A A P P n n n n --00

A P P n n n - C. 00

S S

P P n n n n -- D. 0

0R R P P n n n n --

50.串联反应A → P （目的）→R + S ，目的产物P 的总收率P φ=_______。（A ）

A. A A P P n n n n --0

0 B.

A P P n n n - C. 0

S S

P P n n n n -- D. 0

0R R

P P n n n n --

51.

如果平行反应A

P(主)

S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E

，提高选择性P S 应_______。（B ）

A. 提高浓度

B. 提高温度

C. 降低浓度

D. 降低温度

52.

如果平行反应A

P(主)

S(副)均为一级不可逆反应，若主E ＞副E

，提高收率P φ应_______。（C ）

A. 提高浓度

B. 降低浓度

C. 提高温度

D. 降低温度

53.一级连串反应A → P → S 在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P 浓度最大时的最优空时

=opt τ_______。

（D ）

A. 1212)/ln(K K K K -

B. 1221)

/ln(K K K K - C.

2112)/ln(K K K K D. 211K K

54.一级连串反应A

S K 1

K 2

在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C _______。（B ）

A. 122)(210K K K

A K K C - B. 2

2/1120]1)/[(+K K C A C. 1

)(120K

K K A K K C - D. 22/1210]1)/[(+K K C A

55.一级连串反应A S K 1K 2

P 在间歇式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C _______。（A ）

A. 122)(210K K K

A K K C - B. 2

2/1120]1)/[(+K K C A C. 1

2)(120K

K K

A K K C - D. 210]1)/[(+K K C A

56.

一级连串反应A S K 1P 在平推流管式反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C _______。（A ）

A. 122)(210K

A K K C B. 120]1)/[(+K K C A C. 1

2)(120K

K K

A K K C - D. 22/1210]1)/[(+K K C A

57.一级连串反应A → P → S 在间歇式反应器中进行，使目的产物P 浓度最大时的反应时间=

opt t _______。（D ）

211K K B. 1221)/ln(K K K K - C.

2112)/ln(K K K K D. 1212)

/ln(K K K K - 58. 一级连串反应A → P → S 在平推流管式反应器中进行，使目的产物P 浓度最大时的反应时间

opt t _______。（C ）

211K K B. 1221)

/ln(K K K K - C. 1212)/ln(K K K K - D.

2112)/ln(K K K K 59.下列反应没有涉及到链反应的是_______。（B ）

A. 石油裂解

B. 酯化反应

C. 烃类氧化

D. 聚合反应 60.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。 61.简述链锁反应所具有的基本特征？

答：1）链反应具有三个阶段：链的引发、链的传播和链的终止；

2）链的引发和传播均需要通过游离原子或游离基；

3）游离原子和游离基均具有较高活性，容易受器壁或其它惰性物的作用而重新生成稳定的分子，从而使链反应终止。

62. 反应2NO + 2H 2

= N 2

+ 2H 2

O ，实验测得速率方程为：

H NO N C kC =γ。试设定能满足实验结果的反应机理。

解：机理（1）：22221

2O H N H NO k +?→?+ （慢） ①

O H H O H k 222222

?→?+ （快）

②

211H

NO N C C k ==γγ

所以与实验结果相同

机理（2）：

222O N NO ? （快速）③

22222

O H N H O N k +?→?+ （慢速）④

O H H O H k 222

226

?→?+ （快） ⑤ ③达拟平衡态，④为速控步骤

2222

55H O N N C C k ==γγ

由③得 23422NO O N C k C k = 2

432

2NO O N C k k C =

代入

35H NO H NO N C kC C C k k k ==

此机理与实验结果相同，选机理（2），因其无叁分子反应，而机理（1）是。

63. 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：

A γ-=

dC A

B A

C kC 。求：（1）当

B A B A

C C α

α=00

时的积分式

（2）当

B A AB B A

C C ααλ≠=0

时的积分式

解：（1）C A 与C B 之比保持恒定

B A B

A B A C C C C α

α==0

所以

A B A B C C α

α=

A A C C

B A A

C C dC kt ??=?=002'2A A A A C C C C A A

B A

C dC t k C dC kt αα

k k A B α=' 积分得0'11A A C C t k -

写成转化率时

)1(1

0'A A A C t k χχ-=

（2）

)1(0A A A C C χ-= )

1()1(1000

0A B A B A B A B B C C C C C χαχαα-=-

式中： AB

B B A A B

C C λααααα==001

积分得

????

??---=

A A

C kt χχαα11ln )1(1

101

64.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12.6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 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 1

1)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

300

340

-==E M M k k

E=29.06（kJ/mol ）

65.考虑下述连串反应:C k B k A ?→??→?

1，已知上述反应中每一步均为一级反应，试求A 、B 和C 的浓度随间变化的函数式。

解:

对于反应物A ，应有:

A A

C k dt dC 1=-

积分得 )exp(10t k C C A A

对于B,应有 B A B A B

C k t k C k C k C k dt dC 210121)exp(--=-= 将上式两端乘以

)exp(2t k 可得

dt t k k C k dt t k C k dC t k A B B ])exp[()exp()exp(1201222-=+

即

dt t k k C k t k C d A B ])exp[()exp([12012-= 将上式积分得,

}1]){exp[()exp(1201

2---=

t k k C k k k t k C A B

)}exp(){exp(2101

t k t k C k k k C A B ----=

A C

B A

C C C C =++

)(0B A A C C C C C +-=∴)]

exp()exp(1[21

11220t k k k k t k k k k C A --+---=

第三章理想反应器

1.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]

2.具有良好搅拌装置的釜式反应器按_______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_______反应器处理。（理想混合反应器、平推流）

3.分批式完全混合反应器操作的优化分析是以_______、_______为目标进行优化的。（平均生产速率R Y 最大、生产经费最低）

4.全混流反应器的空时τ是_______与_______之比。（反应器的有效容积、进料流体的容积流速）

5.全混流反应器的容积效率η为_______与_______之比。（反应时间t 、空时τ）

6.全混流反应器的放热速率G Q =______________。（p r A C v H r V 0))((?--）

7.全混流反应器的移热速率r Q =______________。（

)()1(000P m P c v U A T T c v UA

T ρρ+-+

）

8.全混流反应器的定常态操作点的判据为_______。（r G Q Q =）

9.全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为_______、_______。（r G Q Q =、

dT dQ dT dQ G

r ?） 10.全混流反应器的返混_______。（最大）

11.平推流反应器的返混为_______。（零）

12.对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______一致。（平均停留时间、反应时间、空时）

13.对于恒容的_______管式反应器平均停留时间、反应时间、空时一致。（平推流）

14.如果将平推流反应器出口的产物部分的返回到入口处与原始物料混合，这类反应器为_______的平推流反应器。（循环操作）

1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。（平推流、全混流

16. 对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时反应器内返混为_______，而当β→∞时则反应器内返混为_______。（零、最大）

17. 对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器类型为_______。（全混流串平推流）

18. 对于反应级数n ＜0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。（全混流） 19. 对于反应级数n ＞0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。（平推流） 20. 对于自催化反应，最合适的反应器为_______。（全混流串平推流） 21.对于可逆的放热反应，使反应速率最大的反应温度=opt T _______。

（

)()1(ln )

(002'00

1012A A R A A C C E k C E k R E E χχ+---） 22. 对于可逆的放热反应，达到化学反应平衡时的温度=e T _______。（)()1(ln )

(00'00

012A A R A A C C k C k R E E χχ+---）

23.分批式操作的完全混合反应器非生产性时间0t 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

24.在间歇反应器中进行等温二级反应A → B ，s l mol C r A A ?=-/01

.02，当l mol C A /10=时，求反应至l mol C A /01.0=所需时间t=_______秒。（D ）

A. 8500

B. 8900

C. 9000

D. 9900

25.在间歇反应器中进行等温一级反应A → B ，s l mol C r A A ?=-/01.0，当l mol C A /10=时，求反应至l mol C A /01.0=所需时间t=_______秒。（B ）

A. 400

B. 460

C. 500

D. 560

26.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t

27.全混流反应器的容积效率η大于1.0时，且随着A χ的增大而增大，此时该反应的反应级数n_______。（A ）

A. ＜0

B. =0

C. ≥0

D. ＞0

28.全混流反应器的容积效率η小于1.0时，且随着A χ的增大而减小，此时该反应的反应级数n_______。（D ）

A. ＜0

B. =0

C. ≥0

D. ＞0 29.全混流反应器的容积效率η=1.0时，该反应的反应级数n_______。（B ） A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 30.全混流釜式反应器最多可能有_______个定常态操作点。（C ）

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4 31.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

32.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

33.

一级不可逆液相反应A 2R ，3

0/30.2m kmol C A =，出口转化率7.0=A x ，每批操作时间h t t 06.20=+，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天，R M =60，则反应器的体积V 为_______3

m 。（C ）

A. 19.6

B. 20.2

C. 22.2

D. 23.4 34.对于自催化反应，最合适的反应器为_______。（D ）

A. 全混流反应器

B. 平推流反应器

C. 循环操作的平推流反应器

D. 全混流串接平推流反应器 35.对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器为_______。（D ） 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

36.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 37.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_______。（A ） 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 38.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

D. 降低温度

39.

对于单一反应组分的平行反应

P(主)

S(副)，其瞬间收率P ?随A C 增大而单调增大，则最适合的反应器为_______。（A ）

A. 平推流反应器

B. 全混流反应器

C. 多釜串联全混流反应器

D. 全混流串接平推流反应器

40.

对于单一反应组分的平行反应

P(主)

S(副)，其瞬间收率P ?随A C 增大而单调下降，则最适合的反应器为_______。（B ）

A. 平推流反应器

B. 全混流反应器

C. 多釜串联全混流反应器

D. 全混流串接平推流反应器

41.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。

42.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。

43.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。

44.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。

45.对于反应，2

1A 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 1

22120

10/20/10---===，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。

46.在间歇釜中一级不可逆反应，液相反应 A → 2R ，A A kC r =-kmol/m 3·h ，k=9.52×

109exp[-7448.4/T] h -1，=0A C 2.3 kmol/m 3，=R M 60，=0R C 0，若转化率=A x 0.7，装置的生产能力为50000 kg 产物R/天。求50℃等温操作所需反应器的有效容积？（用于非生产性操作时间t 0=0.75 h ）

解：反应终了时R 的浓度为

)/(22.3230m kmol x C C A A R ==

A x A A x A

A x k x dx k kC dx C t A A -=-==??11ln

111000 92.0502734.7448exp 1052.99=??????+-?=k

)(31.17.011ln 92.01h t =-=

2450000

0=+t t M VC R R )

(2.226022.32406.2500003m V =???=

47. CH 2 = CH CH = CH 2(A) + CH 2 = CH

COOCH 3(B)

COOCH 3(C)

该反应在全混流反应器中进行，以AlCl 3为催化剂，反应温度20℃，液料的体积流速为0.5 m 3/h ，丁二烯和丙烯酸

甲酯的初始浓度分别为=0A C 96.5 mol/m 3，=0B C 184 mol/m 3，催化剂的浓度为=D C 6.63 mol/m 3。速率方程D A A C kC r =-，式中k=1.15×10-3 m 3/mol ·ks ，若要求丁二烯转化率为40%。求：1）

反应器的体积V ； 2）容积效率η。解：1） A + B → C

A A D A A A C x kC C kC dt dC

r )1(0-==-=-

对于全混流反应器 ∵

D A A

D A A A A A A A C x k x C x kC x C r x C )1()1(000-=-=-=

τ ∴)(28.24)(4.8763.6)4.01(1015.14

.0h ks ==?-??=τ

∵0v V

τ h m v /5.03

∴3

014.125.028.24m v V =?==τ

2）在分批式反应器内的反应时间为

)(6711

.00

0ks x dx kC r dx C t A x A

A A A =-=-=?

766

.04.8767

===τηt

48. 在全混流反应器中一级不可逆反应，液相反应A → 2R ，A A kC r =-kmol/m 3·h ，k=9.52×109exp[-7448.4/T] h -1，=0A C 2.3 kmol/m 3，=R M 60，=0R C 0，若转化率=A x 0.7，装置的

生产能力为50000 kg 产物R/天。求50℃等温操作所需反应器的有效容积和它的容积效率η？（用于非生产性操作时间t 0=0.75 h ）解：（1）进料速度v 0

A A R x C C 02=

R A A R M x v C C v ?=

=∴2450000

2000

60,7.0,3.20===R A A M x C 以

h m v /78.10)7.03.226024/(5000030=????=

（2）反应器有效容积V

)1(00A A A A

A x k x kC x C v V -===

τ 3

034.27)1(m x k x

v V A A =-=∴ (3)

A x A A x A A A x k x dx k kC dx C t A A -=-==??

11100

92.0502734.7448

exp 1052.99=??????+-?=k

)(31.17.011

ln 92.01h t =-=

516.054.213

.1==

ηt

49. 现有一有效容积为0.75m 3的搅拌釜反应器，其内设置有换热面积为5.0m 2的冷却盘管。

欲利用改反应器来进行A →R 的一级不可逆的液相反应，其速率常数

)(9.5525

exp 100788.119-??????-?=h T k ，反应热molA J H r /20921

)(=?-，原料液中A 的浓度l mol C A /2.00=，但不含反应产物R 。此原料液的密度ρ=1050g/l ；定压比热929

.2=P C （J/g ·℃）。要求原料液的进料流率为

h m v /33

0=，反应器出口的反应液中l mol C A /04.0=。总传热系数U=209.2（KJ/m 2·h ·℃）。所用的冷却介质的温度为25℃。试求满足上述反应

要求所需的反应温度以及料液的起始温度T 0。解：1)计算反应温度T

τk C C A A +=

)375.0()104.022.0()1(0=-=-=τA A C C

根据 ]

.5525exp[100788.19T k -?=

K T 6.308= 2）]

)

())((00P

m r A c v T T UA H r V T T ρ--?---= K

T 4.297929.210503)

16.2986.308(52.2092092175.004.0186.3080=??-??+???-

50. (CH 3CO)2 (A) + H 2O(B)2CH 3COOH(C)乙酸酐发生水解，反应温度25℃，k=0.1556 min -1，

采用三个等体积的串联全混流釜进行反应，每个釜体积为1800 cm 3，求使乙酸酐的总转化率为60%时，进料速度0v 。

解：初始浓度为0A C ，离开第一釜为1A C ，依次为2A C 、3A C 。

∵11

01)(A A A r C C --=τ 11)(A A kC r =- ∴

11101110111

111τττk x k C C kC C C A A A A A A +-=?+=?-=

对第二釜21211

τk C C A A +=

对于等体积釜串联τττ==21

22202)1(1

1)1(1ττk x k C C A A A +-=?+=

同理

33)1(1

1τk x A +-

∴τ=2.3（min ）

min)/(6.7823.21800

30cm V v ==

51. 串联全混流反应器进行一级不可逆反应，假定各釜容积、温度相同，

,9.0,10),(92.0301===-A x h m h k γ试计算N 为1，2，3的反应有效容积，如不考虑非生产性操作时间的条件下分批式反应器的有效容积。解：利用

N i N A k x )1(1

1,τ+-

N(个) 1 2 3

V （3

m ） 97.8 47.0 37.6 若采用分批式

=t h k A 503.29.011

ln 92.0111ln 1=-=- 时为其中1N ,==ττV V t B

78.9108.97==τ 3

03.258.9778.9503.2m V B =?=∴

52.应用两个按最优容积比串联的全混流釜进行不可逆的一级液相反应，假定各釜的容积和操作温度都相同，已知此时的速率常数k=0.92h -1，原料液的进料速度0v =10m 3/h ，要求最终转化率=A x 0.9，试求V 1、V 2和总容积V 。解：对于一级不可逆反应应有

21010111)1(1

)1(1)

A A A A A A A x kC x kC x x r -=??????-??=?-? 代入

????

????----=?-?+-i A i A i A i A i A i A r r x x x r ,1,1,,,,111)

1( 得 ?

?????----=-)1(1

)1(11

)1(11020

10A A A A A A A A x kC x kC x x x kC 整理得 022121=+-A A A x x x ∵9.02=A x ， ∴6838.01=A x

∴

)

(35.2)6838.01(92.06838

.0)1(111h x k x A A =-=-=

)(5.233101m v V ==τ )

(35.2)9.01(92.06838.09.0)1(2122h x k x x A A A =--=--=τ

)(5.233

202m v V ==τ

总容积)(473

21m V V V =+=

53. 用两串联全混流反应器进行一个二级不可逆等温反应，已知在操作温度下

,10,30.2),(92.03030113h m v m kmol C h kmol m k A ===--要求出口x A =0.9，计算该操作最优容积比)(21V V 和总容积V 。

解：3

1202120111)1(2

])1(1[)1(A A A A A A A x kC x kC x x r -=-??=?-

代入

1[1)

1(1,2,0,1,1,1,A A A A A A r r x x x r ----=?-? ])1(1

)1(1[1)

1(22

1,2021,201,31,20A A A A A A A x kC x kC x x kC ---=- 741.00

99.001.33112131==-+-A A A A x x x x ∴

h x kC x x A A A A 22.5)741.01(3.292.1741.0)1(2

210011=-??=--=τ

h x kC x x A A A A 51.7)9.01(3.292.0741

.09.0)1(2

220122=-??-=--=τ

695

.051.722

.52121===τV V

总容积021v V V V ?=+=τ

∴ 3

3.127

)22.551.7(10m V =+?= 54. 应用管径为D=12.6cm 的管式反应器来进行一级不可逆的气体A 的热分解反应，其计量方程为A=R+S ；速率方程为A A kC r =-；而k=7.8×109exp[-19220/T](s -1),原料为纯气体A,

反应压力P=5atm 下恒压反应,T=5000C 。=A x 0.9,0A F =1.55kmol/h,求所需反应器的管长L,停留时间t ，空时τ（理想气体）。解：反应气体的进料体积流速为：

)/(66.195773

082.055.1300h m P RT F v A =??==

反应流体在管内的体积流速为：

P RT x y F P FRT

v A A A /)1(00δ+==

此处：00A F F =（纯气体）；0.10=A y ，1112=-=A

δ，P RT C A =01

∴00/)1(A A A C x F v += 而

)1()1()1()1(0

000A A A A A A A A A A x C x x F C x F v F C +-=+-==

?-+==A x A A A x dx x k v V 0

0)1()1(1τ ∴)

(0083.0)(88.29]11ln 2[1h s x x k A A ==--=τ

)(0.13)126.0(14.388.291046.54442

3202m D v D V L =????===πτπ )(57.1811ln 1110s x k x dx k t A

x A A A =-=-=?

55.液相原料中反应物A 进入平推流反应器中进行R A →2的反应，已知

s l m o C r l V m o l C A A A ?=-==2005.0,2,1。

求：1）当出口浓度l mol C A 5.0=时的进料流0v 。

2)当进料流量min 5.00l v =时出口浓度Af C 。

解：1）?-==A x A A

A A r dx v C V F V 00

00 s C C C dC r dx C A C C A A

A x A A

A A A A 20)11(05.0105.002000=-==-=??τ

2）s

v V C C A A 2405.0602)11(05.0100=?==-=τ

mol C C C A A A 077.0131

1311211210

===+=+=

56. 自催化反应A + R → 2R ，其速率方程为：R A A C kC r =-，在70℃下等温地进行此反应，

在此温度下k=1.512 m 3/kmol ·h ；其它数据如下：=0A C 0.99 kmol/m 3；=0R C 0.01 kmol/m 3；

=0v 10 m 3/h ；要求反应的转化率=A x 0.99。

试求：1）在全混流反应器中反应所需的容积； 2）在平推流反应器中反应所需的容积。

解：令

0101.099.001

.000===

A R C C a

)1(0A A A x C C -=

)(000A A A A R R x a C x C C C +=+=

∴ ))(1(2

0A A A A x a x kC r +-=- 1）全混流反应器所需的容积

)

(661)99.00101.0)(99.01(99.0512.199

.010))(1(300m x a x kC x v V A A A A =+-??=+-=

2）平推流反应器所需的容积

A A A x A x A A A

A dx x a x a kC v x a x dx kC v V A

???

???++-+=+-=

11111))(1(0

[]0001.1ln 100ln 0101.199.0512.110

ln 11ln )1(00+??=

??????++-+=

a x a x a kC v V A A A

)(8.603m V = 57. (A) (P) (S)

66H C ?→?k 1Cl H C 56?→?k 3246Cl H C

反应速度A A C k dt dC 1=-；P

A P C k C k dt dC 21-=，在恒温恒容下求(a)平推流(b)全混流,求P S ，

其中)(0.11

1-=h k ,

),(1),(5.0012h v V h k ===-τ000==S P C C ,l mol C A /10=。解:(a)l mol k C C A A /368.0]exp[10=-=τ

2101k k C k C A P -=

(ττ12k k e e ---)=5.011

-()0.15.0---e e =0.477mol/τ )477.0368.0(1)(0+-=+-=P A A S C C C C =0.155mol/l S P P C C S =

∴=155.0477

.0=3.08

(b))(00A A C C v - =V C K A 1

τ101k C C A A +=

∴=10

1K C A + (τ11k K =)

)(210P A P C k C k V C v -=

∴

ττ

211k C k C A

P +==()()τττ210111k k C k A ++ A C =0.5mol/l P C =0.333mol/l S C =0.167mol/l

S P

P C C S =

=2.0

58. (A) (P) (S)

66H C ?→?k 1Cl H C 56?→?k 3246Cl H C

反应速度A A C k dt dC 1=-；P

A P C k C k dt dC 21-=，在恒温恒容下求等容积的两釜串联全混流反应器内进行这一反应时,求目的产物P 的选择性P S ，其中

)(0.111-=h k ,),(1),(5.0012h v V h k ===-τ000==S P C C ,l mol C A /10=。

解：等容积釜串联应有21τττ+= h 5.02/121===τττ

对第二个全混流反应器作物料衡算

221210)(V C k C C V A A A =-

∴211

21τk C C A A +==2

10)1(K C A + 5.021111===ττk k K

对于P:)()(22212210P A A A C k C k V C C V +=-

∴)1()1(221012K K C K C A P ++=

210

1)1)(1(K K C K A ++ 25.0222==τk K 22)5.01(1

A C =0.444mol/l

)25.01()5.01(5.022++=

P C +2)25.01)(5.01(5

.0++

∴2S C =1-(0.444+0.391)=0.165mol/l

22S P C C =165.0391

.0=2.37

59.醋酸甲酯的水解反应如下：CH 3COOCH 3 + H 2O →CH 3COOH +CH 3OH ，产物CH 3COOH 在反应中起催化剂的作用，已知反应速度与醋酸甲酯和醋酸的浓度积成正比。

（1）（1）在间歇反应器中进行上述反应。醋酸甲酯和醋酸的初始浓度分别为500和

50mol/m 3。实验测得当反应时间为5400s 时，醋酸甲酯的转化率为70%，求反应速率数和最大反应速度。（5分）（2）（2）如果反应改在连续搅拌釜中进行，A χ=0.8时停留时间应为多少。（3）（3）如果采用管式流动反应器，A χ=0.8时停留时间。解： A + B → C + D C A A C kC r =- （1）

A γ-==-dt dC A ))(1(0000A A C A A A

A C C kC dt

d C χχχ+-=))(1(0020A C A A A C C kC +-=χχ

)

)(1(00

0A C A A A

A C C d dt kC +

χχχ

????

?????

???-++=

0000000

0ln 11

A A C A C A C A A C A C C C C C C C C t kC χχ

s mol m k ??=?-++?=-/10106.17.01.01.01

.07.0ln )1.01(5400500136

)

19.0(2765.0))(1(50010106.12

026++-=+-??=-∴-A A A C A A A C C r χχχχ

对A χ求导0)9.02(2765.0)

(=+-=-A A A d r d χχ 45.0=A χ

s m mol r A ??=--32max /10364.8)(

（2） s

C C kC C r C r C C A C A A A A A A A A A A A 3002000010037.8)/)(1(?=+-=-=--=χχχχτ

（3）对于PFR

??+-=-=A A A C A A A A A A A

A C C kC d C r d C χχχχχχτ00020000)/)(1( s d C C C C kC A A C A A A C A A 3

0000010258.6/111)/1(1?=???? ??++-+=

?χχχχ

60.在一定的反应温度下A 发生下述平行反应：

R A K ?→?1

)/(0.23

1h m kmol C A ?=γ

A K ?→?22 )/(2.03

22h m kmol C A ?=γ

其中R 是主产物，S 是副产物。反应原料为纯的反应物A ，其初始浓度为10kmol/m 3。在反应器出口A 的转化率为80%。反应在连续搅拌釜中进行时，A 转化为R 的选择性、R 的收率以及反应物的停留时间。解：1）使用连续搅拌釜

∵ 212r r r A +=- ∴ )2()(210r r r C C A A A +=-=-ττ

10r C C R R τ=- A A A A A A R C C C C C C C 2.011

4.0222

0+=+=-

∴

)(2.012.010000A A A A

A A A A R C C C C C C C χχ-+=

+-= 当8.0=A χ时，有3

/71.5m kmol C R =

0/15.14.022.0)(m kmol C C C C C C A A A A A S =+-= 965

.415.171.5===S R R C C S 714

.08.01071

.500=?==-=A A R A A R R C C C C C χφ

V 恒定，停留时间与空时相等

h r C C R R 43.12271

.510=?=-=

61. 已知

的反应速率式分别为：

A A A C C k k r )(21+=-；A P C k r 1=；22A s C k r =，

A P(主)

S(副)

且在反应的操作温度下1k =1.0，=12/k k 1.5；=0A C 5mol/l ，000==S P C C ，要求反应流体的进料速率为=0v 5 m 3/h ，出口转化率=A x 0.9。试求用单一的全混流反应器在等温下进行此反应时所能获得的产物P 的浓度P C 以及所需的反应容积V 。

解： 2

211)(A

A A

A P m P C k C k C k r r +=-=

A A P

m P C C C -=

0)(φ )

/(57.25.05.11)5.05(1)()(2110l mol C k k k C C C A A A P =?+-?=+-=

)()()(2

2100A A A A A C k C k V r V C C v +=-=- )(7.255.05.15.05.45)(32100m C k C k C C v V A A A A =?+?=+-=

62.环氧乙烷在450℃的气相分解反应如下：C 2H 4O （g ）→ CH 4（g ） + CO （g ）已知在此反应

温度下反应的速率常数为0.0212min -1

，反应在恒温恒容反应器中完成，初始时原料为纯的环氧乙烷，初始压力为2.026×105Pa ，试求在反应时间为50min 时反应器的总压力。解：由k=0.0212min -1可知该反应为一级反应

()kt P P A A

-=exp 0

t 时反应物分压为P A

C 2H 4O （g ）→ CH 4（g ） + CO （g ） P A0 0 0 P A P A0-P A P A0-P A

总压)(20A A A t P P P P

-+= ∴)exp(200kt P P P A t A -=-即)

exp(20kt P P A t

--=

当t=50min 时

Pa kt P P A t 501035.3)]exp(2[?=--= 63.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：

O H CO CH COOH CH k 2231+=?→? 2432CO CH COOH CH k +?→?

已知在916℃时1

21174.3,65.4--==s k s k ，试计算： 1）1） 99%的醋酸反应掉的时间；

2）2）在此反应条件下醋酸转化成乙烯酮的选择性。

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0A C ，则

)(01y x C k dt dx

A --= )(02y x C k dt dy

A --= 相加得 ))(()

(021y x C k k dt y x d A --+=+ 将其积分dt

k k y x C y x d A )()()

(210+=+-+

k k y x C C A A )()(ln

2100

+=+-

1）1）当转化率为99%时

099.0A C y x =+

t 549.099.011

ln 74.365.41=-+=

2）74.365.421==k k y x 0549.0A C x = 0441.0A C y =

4.55441.0549.00

0==A A C C S

64.在1000K 于恒温恒压反应器中进行下述分解反应：

)()()(22g H g RCHO g OH RCH +→

反应速率常数0.082 l/mol ·min ，初始时含纯的RCH 2OH ，其初始压力为2.026×105Pa ，求

1）1）将20%的RCH 2OH 分解所需时间； 2）2） RCH 2OH 的浓度降低20%所需的时间。

解： )()()(22g H g RCHO g OH RCH +→ A B C t=0 n A0 0 0 t=t n A0-x x x

x n n A +=0总

由k 可知该反应为二级反应

V n k kC Vdt

dx A A == 理想气体

P RT n V 总=

P RT x n x n k dt dx A A /)()(020+-=

∴RT kPdt

x n dx x n A A =-+2

00)

()( 将其积分??=??????-+-t x

A A A RT kPdt dx x n x

x n n 0020200)()(

??????-+-=

)1ln(200A A n x x n x kP RT t

当%200=A n x

，带入得t=138min 对于0

8.0A A C V n =，应有P RT n n P RT x n x n A A A A /8.0/)(0000=+-

当

A n x =，带入得t=66.1min ①分 65. 等温间歇反应器反应时间与反应物浓度的关系在间歇反应器中进行等温二级反应

)/(01.0,2

s l mol C r B A A A ?=-→当0A C 为1l mol /时，求反应至l mol C A /01.0=所需时间。

解: 2

01.0A A A C dt dC r =-

= =t 01.01101.01110

-=-A A C C t=9900s

66. 对于aA + bB → cC 反应，以浓度,,,P C i i k k P

C 表示速率式中常数则其二者关系如何？解：理想气体

P RT

n V 总=

b B a A C A C C k r =-b

B a A

C RT P RT P k )()(=)()(b a C RT k +=b B a A P P

B a A P A P P k r =-

P b a C k RT k =+-)

()( 67.平行反应

，其中

A P C r 2=，2

A S C r =，已知l mol C A /0.20=，

000==A P C C ，求在平推流反应器中的max ,P C ？

解：

A P A A P P dC dC C r r -=

+=-=22? 对上式进行积分得

C C A P dC C C A

A ?

+-=022

当0=A C 时，产物P 的浓度最大。

∴l

mol dC C C A A P /386.12ln 222

20max ,==+=? 68. 一级连串反应A

S P

，A A C k r 1=-，P A P C k C k r 21-=，进料流率为0v ，

000==A P C C ，反应在恒温恒容的条件下进行，求在全混流釜式反应器中目的产物P 的最大

浓度max ,P C ？

解：全混釜

ττ10

101k C

C C k C C A A A A A +=?-=

对物料P 作物料衡算P P P Vr C v C v +=000

则有)1)(1(2110τττk k k C C A P ++=

当0

=dt dC P

时，产物P 有极大值

22/1120

max ,]1)/[(+=

K K C C A P

69.液相反应A →R 在一全混釜中进行，l mol C A /10=，反应速率常数s mol l k ?=/1求：

1）1）平均停留时间为1S 时该反应器的A x ；

2）2）若A 的s l v /10=，%56=A x ，求反应器的体积。

解：1）

00)1(A A A A A A A x kC x

C r x C -=-=

τ ∴

002=-+A A A C C C k τ l

mol k C k C A A /618.024110=++-=ττ %

380

0=-=A A

A A C C C x

P(主)S(副)

2）

20200)1(2/1A A A A A x kC kC C C v V -=-==

τ 带入得s 2=τ

l v V 220==

70.液相反应 A + B →P + S 在一全混釜中进行，速率常数s mol l k ?=/05.0，;/0.100l mol C C B A ==求：

1）%50=A x 时，反应器的容积；

2）若进料流量为min /1l ，;/5.0l mol C A =求进口料液中A 的浓度。

解：1）由s mol l k ?=/05.0可知该反应为二级反应

且二者的反应按1：1的比例进行反应

00A A B A A A A A A kC x

C kC x C r C C ==--=

l x k x v v V A A 25.01

)1(2

00==-==τ

2）

000A A B A A

A A A A kC x C kC x C r C C v V ==--==τ 带入得120=τ

l v V 220== l mol C A /25.025.005.01200=+??=

71.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

l s mol C r A A ?=-/1.0，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

.0447=-=A δ 10=A y l

mol RT P C A A /042.0)273310(082.0200=+== s

mol F A /634.136003410002000=??=

A A A A

A A x y x C C 00

11+-= ∴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)175.1[(1.075.0111.08.000000

0=--=+-=??

第四章非理想流动

1.停留时间分布的密度函数在t ＜0时，E （t ）=_______。（0）

2.停留时间分布的密度函数在t ≥0时，E （t ）_______。（＞0）

3.当t=0时，停留时间分布函数F （t ）=_______。（0）

4.当t=∞时，停留时间分布函数F （t ）=_______。（1）

5.停留时间分布的密度函数E （θ）=_______E （t ）。（t ）

6.表示停留时间分布的分散程度的量=2

θσ_______2

σ。（2

t ）

7.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、随机输入示踪法）

8.平推流管式反应器t t =时，E （t ）=_______。（∞） 9.平推流管式反应器t t ≠时，E （t ）=_______。（0） 10.平推流管式反应器t t ≥时，F （t ）=_______。（1） 11.平推流管式反应器t ＜t 时，F （t ）=_______。（0）

12.平推流管式反应器其E （θ）曲线的方差=2

θσ_______。（0） 13.平推流管式反应器其E （t ）曲线的方差=2

t σ_______。（0）

14.全混流反应器t=0时E （t ）=_______。（t t

e t -1）

15.全混流反应器其E （θ）曲线的方差=2

θσ_______。（1） 16.全混流反应器其E （t ）曲线的方差=2t σ_______。（2

t ）

17.偏离全混流、平推流这两种理想流动的非理想流动，E （θ）曲线的方差2

θσ为_______。

（0～1）

18.当流体在半径为R 的管内作层流流动时，在径向存在流速分布，轴心处的流速以0u 记，

则距轴心处距离为r 的流速=r u _______。（

]

)(1[20R r

u -） 19.当流体在半径为R 的管内作层流流动时，管壁处的流速=R u _______。（0）

20.流体在半径为R 的管内作层流流动的停留时间分布密度函数E （t ）=_______。（3

2t t ）

21.流体在半径为R 的管内作层流流动的停留时间分布函数F （t ）=_______。（

)2(1t t -） 22.脉冲示踪法测定停留时间分布0C C A

对应曲线为_______。（E （t ）曲线）

23.阶跃示踪法测定停留时间分布0C C A

对应曲线为_______。（F(t)曲线）

24.非理想流动不一定是由_______造成的。（返混）

25.非理想流动不一定是由返混造成的，但返混造成了_______。（停留时间分布）

26.为了模拟返混所导致流体偏离平推流效果，可借助这种轴向返混与扩散过程的相似性，在_______的基础上叠加上轴向返混扩散相来加以修正，并认为的假定该轴向返混过程可以用费克定律加以定量描述，所以，该模型称为_______。（平推流、轴向分散模型）

27.在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数=e P _______。（z E uL ）

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） 29.轴向分散模型的偏微分方程的初始条件和边界条件取决于采用示踪剂的_______、_______、_______的情况。（输入方式、管内的流动状态、检测位置） 30.轴向分散模型的四种边界条件为_______、_______、_______、_______。（闭—闭式边界、开—闭式边界、闭—开式边界、开—开式边界）

31.误差函数erf 的定义式为______________。（

x dx

e y er

f 0

)(π

）

32.误差函数的定义式为

x dx

e y er

f 0

)(π

，则=±∞)(erf _______，=)0(erf _______。

化学反应工程第一章习题答案

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 A+C ? D (2)A+2B ?C B+C ?D C+D →E (3)2A+2B ?C

A+C ?D 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 22 B A 1B C 22B 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 22B 2A 1C C 22B 2A 1B D 4C A 3C 22B 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》习题

《化学反应工程》习题答案一、填空题 1. 质量传递、热量传递、动量传递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=累积。 3. 着眼组分A 转化率x A 的定义式为 x A =(n A0-n A )/n A0 。 4. 总反应级数不可能大于 3 。 5. 反应速率-r A =kC A C B 的单位为kmol/m 3·h ，速率常数k 的因次为 m 3/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 m 3/kg ·h 。 7. 反应速率2 /1A A kC r =-的单位为mol/L ·s ，速率常数k 的因次为 (mol)1/2·L -1/2·s 。 8. 非等分子反应2SO 2+O 2==2SO 3的膨胀因子2SO δ等于 -0.5 。 9. 非等分子反应N 2+3H 2==2NH 3的膨胀因子2H δ等于 –2/3 。 10. 反应N 2+3H 2==2NH 3中（2N r -）= 1/3 （2H r -）= 1/2 3NH r 11. 反应活化能E 越大，反应速率对温度越敏感。 12. 对于特定的活化能，温度越低温度对反应速率的影响越大。 13. 某平行反应主副产物分别为P 和S ，选择性S P 的定义为 (n P -n P0)/ (n S -n S0) 。 14. 某反应目的产物和着眼组分分别为P 和A 其收率ΦP 的定义为 (n P -n P0)/ (n A0-n A ) 。 15. 返混的定义：不同停留时间流体微团间的混合。 16. 平推流反应器的返混为 0 ；全混流反应器的返混为 ∞ 。 17. 空时的定义为反应器体积与进口体积流量之比。 18. 针对着眼组分A 的全混流反应器的设计方程为A A A r x F V -=0。 19. 不考虑辅助时间，对反应级数大于0的反应，分批式完全混合反应器优于全混流反应器。 20. 反应级数>0时，多个全混流反应器串联的反应效果优于全混流反应器。 21. 反应级数<0时，多个全混流反应器串联的反应效果差于全混流反应器。 22. 反应级数>0时，平推流反应器的反应效果优于全混流反应器。 23. 反应级数<0时，平推流反应器的反应效果差于全混流反应器。 24. 对反应速率与浓度成正效应的反应分别采用全混流、平推流、多级串联全混流反应器其反应器体积的大小关系为全混流＞多级串联全混流＞平推流； 25. 通常自催化反应较合理的反应器组合方式为全混流 + 平推流。 26. 相同转化率下，可逆放热反应的平衡温度高于最优温度。

化学反应工程习题答案

第7章化学反应工程习题答案 7-1 试述物理吸收与化学吸收的区别。解：对于物理吸收过程*=A A A P H C 0 对于化学吸收过程* * +=A A B A P P C C αα10 ,式中A KH =α，其中K 为化学平衡常数；0B C 为吸收剂中的活性组分浓度；0A C 是与A 组分分压*A P 平衡的气体浓度；A H -A 组分溶解度系数。从以上两式可以看出物理吸收和化学吸收区别如下： 1．物理吸收气体溶解度与气体压力呈正比关系，化学吸收呈渐近线关系，当分压较高时，气体溶解度趋近化学计量的极限，因此为了减低能耗，导致操作方式不同，压力较低宜采用化学吸收，压力较高宜采用物理吸收。 2．热效应不同，物理吸收热效应较小，每摩尔数千焦耳，而化学吸收可达数万焦耳。导致吸收剂的再生方式不同，物理吸收过程吸收剂减压再生为主，化学吸收过程的吸收剂再生除减压外还需加热。 3．物理吸收选择性主要体现各种气体在溶解度系数的差异，而化学吸收取决于A KH =α，由于化学反应特定性，吸收选择性不同。化学吸收选择性高于物理吸收。 7-2解释下列参数的物理意义：无因次准数M 、增大因子β及液相利用率η。分别写出一级不可逆和二级不可逆反应无因次准数M 的计算式。解：无因次准数M 的物理意义通过液膜传递速率液膜内的化学反应速率增大因子β的物理意义为速率单纯物理吸收时的传质过气液界面的传质速率液膜内有化学反应时通液相利用率η的物理意义为的反应速率液相均处于界面浓度下吸收速率对于一级不可逆反应211L AL L L k k D k k M ==δ 对于二级不可逆反应2 2L BL AL k C k D M = 7-3 纯二氧化碳与氢氧化钠水溶液进行反应，假定液相上方水蒸气分压可不计，试按双膜模型绘出气相及液相二氧化碳浓度分布示意图。解：气模液膜 P CO2,g P CO2,i C CO2,i C CO2,L

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。

化学反应工程习题答案95完整版

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）（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： 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）， A 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 mol n P =n A0Y P =18.96 mol n 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 mol n O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol n N =n N0=43.28 mol 1. 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 Bkg/h 粗甲醇100kmol 放空气体原料气和冷凝分离后的气体组成如下：（mol ）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 2 1.46 0.82 CH 4 0.55 3.62 N 2 2.92 10.29 粗甲醇的组成为CH 3OH 89.15%,(CH 3)2O 3.55%,C 3H 9OH 1.10%,H 2O 6.20%,均为重量百分率。在操作压力及温度下，其余组分均为不凝组分，但在冷凝冷却过程中可部分溶解于粗甲醇中，对1kg 粗甲醇而言，其溶解量为CO 2 9.82g,CO 9.38g,H 2 1.76g,CH 4 2.14g,N 25.38g 。若循环气与原料气之比为7.2（摩尔比），试计算：（1）（1）一氧化碳的单程转换率和全程转化率；（2）（2）甲醇的单程收率和全程收率。解：（1）设新鲜原料气进料流量为100kmol/h ，则根据已知条件，计算进料原料其中x i =y i i i i m i i 经冷凝分离后的气体组成（亦即放空气体的组成）如下：

化学反应工程习题

5-1 液相反应，反应速率，在一个CSTR 中进行反应时，一定的工艺条件下，所得转化率为0.50，今若将此反应移到一个比它大6倍的CSTR 中进行反应，其他条件不变，其能达到的转化率是多少？ P A →()2 A A kc r =? 5-2 一级反应，在150℃等温PFR 中可得转化率0.6，现改用同样大小的CSTR 操作，处理量不变，要求转化率为0.7，问此时CSTR 应在什么温度下操作？已知反应活化能为83.7。 mol kJ / 5-3 已知一级反应在PFR 中进行反应时，出口转化率为0.9，现将该反应移到一个CSTR 中进行，若两种反应器的体积相同，且操作条件保持不变，问该反应在CSTR 的出口处转化率是多少？ 5-4 一级反应，反应活化能为83.7，反应温度为150℃，在一管式反应器中进行，若其体积为，如改用CSTR ，其体积为，说明的表达式，若转化率为0.6和0.9，为使CSTR 的体积和PFR 的体积相同，则CSTR 应在什么温度下进行？ P A →mol kJ /P V M V M P V V /M V 5-5 某液相反应，实验测得浓度—反应速率数据如下： P A → ()1/??l mol c A 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 ()([]min //??l mol r A ) 0.625 1 2 2.5 1.5 1.250.8 0.7 0.65若反应在CSTR 中进行，进口浓度l mol c A /20=，当出口浓度分别为、、时，进料体积流量为，求所需反应器体积，并讨论计算结果。 Af c l mol /6.0l mol /8.0l mol /1min /120l 5-6 在一个体积为300的反应器中，86℃等温下将浓度为3.2的反应物A 分解 l 3 /m kmol S P A +→ 该反应为一级反应，86℃下。最终转化率为98.9%，试计算A 的处理量。 1 08.0?=s k （1）若反应器为间歇操作，且设辅助时间为1.5min / （2）若反应器为CSTR ，并将结果与（1）比较；（3）若A 的浓度增加一倍，其他条件不变，结果如何？ 5-7 在体积为的反应器中进行液相等温反应，已知反应速率为，求： R V P A →()2A A kc r =?（1）当在CSTR 中的时，若将此反应器改为同体积的PFR ，反应条件不变，则为多大？ 50.0=Af x Af x （2）当在CSTR 中的时，若将此反应器增大10倍，则又为多大？ 50.0=Af x Af x

(完整版)化学反应工程习题

化学反应工程习题第一部分：均相反应器基本理论 1、试分别写出N 2+3H 2=2NH 3中用N 2、H 2、NH 3的浓度对时间的变化率来表示的该反应的速率；并写出这三种反应速率表达式之间的关系。 2、已知某化学计量式为 S R B A 2 121+=+的反应，其反应速率表达式为B A A C C r 5 .02=，试求反应速率B r =？；若反应的化学计量式写成S R B A +=+22，则此时反应速率A r =？为什么？ 3、某气相反应在400 o K 时的反应速率方程式为2 21061.3A A P d dP -?=- τ h kPa /，问反应速率常数的单位是什么？若将反应速率方程改写为2 1A A A kC d dn V r =?-=τ h l mol ./，该反应速率常数k 的数值、单位如何？ 4、在973 o K 和294.3×103Pa 恒压下发生下列反应：C 4H 10→2C 2H 4+H 2 。反应开始时，系统中含丁烷为116kg ，当反应完成50%时，丁烷分压以235.4×103Pa /s 的速率发生变化，试求下列项次的变化速率：（1）乙烯分压；（2）H 2的摩尔数；（3）丁烷的摩尔分率。 5、某溶液反应：A+B →C ，开始时A 与B 摩尔数相等，没有C ，1小时后A 的转化率为75%，当在下列三种情况下，2小时后反应物A 尚有百分之几未反应掉？（1）对A 为一级、B 为零级反应；（2）对A 、B 皆为一级反应；（3）对A 、B 皆为零级反应。 6、在一间歇反应器中进行下列液相反应： A + B = R A + R = S 已知原料组成为C A0 = 2 kmol/m 3，C B0 = 4 kmol/m 3，C R0 = C S0 = 0。反应混合物体积的变化忽略不计。反应一段时间后测得C A = 0 .3 kmol/m 3，C R = 1.5 kmol/m 3。计算这时B 和S 的浓度，并确定A 的转化率、生成R 的选择性和收率。 7、一级可逆反应A = R 在等温下进行。已知C A0 = 500mol/m 3，C R0 = 0。若该反应在一间歇反应器中进行，且在反应温度下667.0=Ae x 。经480 s 后测得333.0=A x 。（1）试确定此反应的动力学方程；（2）计算A x 分别达到0.6和0.65所需的反应时间；（3）比较计算结果，你有什么体会？

(完整版)《化学反应工程》试题及答案

《化学反应工程》试题一、填空题 1. 质量传递、热量传递、动量传递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=累积。 3. 着眼组分A 转化率x A 的定义式为 x A =(n A0-n A )/n A0 。 4. 总反应级数不可能大于 3 。 5. 反应速率-r A =kC A C B 的单位为kmol/m 3·h ，速率常数k 的因次为 m 3/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 m 3/kg ·h 。 7. 反应速率2 /1A A kC r =-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2.1010000 lg +- =T k ，其活化能为 83.14kJ/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 105 倍。 10. 某反应在450℃时的反应速率是400℃时的10倍，则该反应的活化能为（设浓度不变） 186.3kJ/mol 。 11. 非等分子反应2SO 2+O 2==2SO 3的膨胀因子2SO δ等于 -0.5 。 12. 非等分子反应N 2+3H 2==2NH 3的膨胀因子2H δ等于 –2/3 。 13. 反应N 2+3H 2==2NH 3中（2N r -）= 1/3 （2H r -）= 1/2 3NH r 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 C A0(1-x A )n ，转化率为 1-(1-x A )n 。 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 A A x n x )1(11-+-，转化率为A A x n nx )1(1-+。 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 P 的定义为 (n P -n P0)/ (n S -n S0) 。 19. 某反应目的产物和着眼组分分别为P 和A 其收率ΦP 的定义为 (n P -n P0)/ (n A0-n A ) 。 20. 均相自催化反应其反应速率的主要特征是随时间非单调变化，存在最大的反应速率。 21. 根据反应机理推导反应动力学常采用的方法有速率控制步骤、拟平衡态。 22. 对于连续操作系统，定常态操作是指温度及各组分浓度不随时间变化。 23. 返混的定义：不同停留时间流体微团间的混合。

《化学反应工程》试题及标准答案

《化学反应工程》试题及答案

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化学反应工程复习题

《化学反应工程原理》复习思考题第一章绪论 1、了解化学反应工程的研究内容和研究方法。 2、几个常用指标的定义及计算：转化率、选择性、收率。第二章化学反应动力学 1、化学反应速率的工程表示，气固相催化反应及气液相非均相反应反应区的取法。 2、反应速率常数的单位及其换算。 3、复杂反应的反应速率表达式（可逆、平行、连串、自催化）。 4、气固相催化反应的步骤及基本特征。 5、物理吸附与化学吸附的特点。 6、理想吸附等温方程的导出及应用（单组分吸附、解离吸附、混合吸附）。 7、气固相催化反应动力学方程的推导步骤。 8、不同控制步骤的理想吸附模型的动力学方程的推导。 9、由已知的动力学方程推测反应机理。第三章理想间歇反应器与典型化学反应的基本特征 1、反应器设计的基本方程式。 2、理想间歇反应器的特点。 3、理想间歇反应器等温、等容一级、二级反应反应时间的计算及反应器体积的计算。 4、自催化反应的特点及最佳工艺条件的确定及最佳反应器形式的选择。 5、理想间歇反应器最优反应时间的计算. 7、可逆反应的反应速率，分析其浓度效应及温度效应。 8、平行反应选择率的浓度效应及温度效应分析。 9、平行反应反应器形式和操作方式的选择。 10、串连反应反应物及产物的浓度分布，t opt C p.max的计算。 11、串连反应的温度效应及浓度效应分析。第四章理想管式反应器

1、理想管式反应器的特点。 2、理想管式反应器内进行一级、二级等容、变容反应的计算。 3、空时、空速、停留时间的概念及计算。 4、膨胀率、膨胀因子的定义，变分子数反应过程反应器的计算。第五章理想连续流动釜式反应器 1、全混流反应器的特点。 2、全混流反应器的基础方程及应用。 3、全混釜中进行零级、一级、二级等温、等容反应时的解析法计算。 4、全混釜的图解计算原理及图解示意。 5、全混流反应器中的浓度分布与返混，返混对反应的影响。 6、返混产生的原因及限制返混的措施。 7、多釜串联反应器进行一级、二级不可逆反应的解析法计算。 8、多釜串联反应器的图解法计算原理。第七章化学反应过程的优化 1、简单反应过程平推流反应器与全混流反应器的比较及反应器形式的选择。 2、多釜串连反应器串连段数的选择分析。 3、自催化反应反应器的选型分析。 4、可逆放热反应速率随温度的变化规律，平衡温度和最优温度的概念。 5、平行反应选择率的温度效应及浓度效应分析，反应器的选型，操作方式的确定。 6、串连反应影响选择率和收率的因素分析，反应器的选型及操作方式的确定。 7、平推流与全混釜的组合方式及其计算。第八章气固相催化反应过程的传递现象 1、气固相催化反应的全过程及特点。 2、等温条件下催化剂颗粒的外部效率因子的定义。 3、外扩散、内扩散对平行反应、连串反应选择性的影响分析。 4、气体流速对外扩散的影响分析。 5、等温条件下催化剂颗粒的内部效率因子的定义。

化学反应工程-模拟题一及答案

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）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 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。（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） B A +)(P 主反应→) (S 副反应→R(T),G(T)

化学反应工程第五版课后习题答案

第一章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：（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为%。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（）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：（摩尔比），当 A P 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 )= mol n P =n A0 Y P = mol n C =n A0 (X A -Y P )= 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 = mol n O =n O0 -1/2n P -3/2n C = mol n N =n N0 = mol 1.1.2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：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 Bkg/h 粗甲醇 100kmol 放空气体原料气和冷凝分离后的气体组成如下：（mol ）组分原料气冷凝分离后的气体 CO H 2 CO 2 CH 4 N 2 粗甲醇的组成为CH 3OH %,(CH 3)2O %,C 3H 9OH %,H 2O %,均为重量百分率。在操作压力及温度下，其余组分均为不凝组分，但在冷凝冷却过程中可部分溶解于粗甲醇中，对1kg 粗甲醇而言，其溶解量为CO 2 ,CO ,H 2 ,CH 4 ,。若循环气与原料气之比为（摩尔比），试计算：（1）（1）一氧化碳的单程转换率和全程转化率；（2）（2）甲醇的单程收率和全程收率。解：（1）设新鲜原料气进料流量为100kmol/h ，则根据已知条件，计算进料原料

《化学反应工程》复习题及答案

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____＿__。(P １3) （A)m ｏｌ/(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）３５. 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ＣA0=0．０1 ｍol/Ｌ所需时间t=_＿＿_＿＿_秒。(P43)

化学反应工程练习题2012

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()(k2 1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增高，则P 的收率将( )A.增大 B ．减小 C ．不变 D ．先增后减 3. 全混流釜式反应器有_______个稳定的定常态操作点。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 4. 对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器为_______。 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 5. 等温液相反应 A+2B →P r p =k l C A C B 2，R 为目的产物 2A+B →R r R =k 2C A 2C B 有下列四种方案可供选择： (1) 间歇釜式反应器，A 和B 一次性加入；(2) 全混流反应器；(3)半间歇釜式反应器，B 一次性加入，A 连续滴加；(4) 半间歇釜式反应器，A 一次性加入，B 连续滴加。从提高R 的收率着眼适宜选用( ) A ．(1) B ．(2) C ．(3) D ．(4) 6. 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。 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。 7. 由示踪法测得一反应器的停留时间分布密度函数E(t)=0.1exp(-t/10) min -1，可判别该反应器的流型为 ( ) A ．平推流 B ．全混流 C ．轴向分散 D ．多级混合 8. 气固催化反应本征速率是指排除( )阻力后的反应速率。 A ．外扩散阻力 B ．内扩散 C ．内外扩散 D ．吸附和脱附 9. 化学反应工程是一门研究的科学，化学反应过程按操作方法分为、、操作。 10. 一气固催化反应R B A →+2，若反应机理为： 222A A B B A B R R R σσσσσσσσσσ +?+?+?+?+ 控制则本征反应速率方程为？若反应为R 脱附控制或表面反应控制则速率方程为？ 11. 一液相复合反应12,k k A P A Q ??→??→，均为一级不可逆反应。在单一连续釜中等温反应，已知该温度下，k 1=3k 2，问当最终转化率为85%时，目的产物P 的瞬时选择性为：，总选择性为：。 12. )1A -?对x A 的曲线上存在极小值的情况是反应和反应的特征。 13. 均相CSTR 反应器中，放热S 形曲线与移热直线一般有3个交点，高温区交点、中温区交点、低温区交点的特征分别是什么？工业上一般选择什么区交点为操作点？为什么？ 14. 停留时间分布函数F （t ）和停留时间分布密度函数的物理意义？两种理想反应器的F(t)和E(t)分别为？ 15. 液相复合反应Q B A P B A k k ?→?+?→?+2122, 若25.025.021B A Q B A P C C k r C C k r ==为使目的产物P 的选择性高，应选择：问：若采用间歇反应釜，其加料方式为？若采用管式反应器，其进料方式为？若E 1>E 2，则反应温度应尽可能采用高温或低温？ 16. 气—固相催化反应的动力学步骤？ 17. 为什么说对于反应级数大于零的不可逆反应，反应温度越高，消除内扩散影响所要求的粒度越小；反应物浓度越高，消除内扩散影响所要求的粒度越小？ 18. 在一个体积为300L 的反应器中，86℃等温下将浓度为3.2kmol/m 3的过氧化氢异丙苯溶液分解： ()65333652C H C CH COH CH COCH C H OH →+ 生产苯酚和丙酮。该反应为一级反应，反应温度下反应速率常数等于0.08s -1，最终转化率达98.9%，试计算苯酚的产量。问：如果这个反应器是间歇操作反应器，并设辅助操作时间为15min ；如果是全混流反应器；若采用管式反应器；试比较以上的计算结果； 19. 试论述非传统反应工程与传统反应工程的区别，并举例论述非传统反应工程。 20. 温度与浓度对反应速率的影响如何？ 21. 如何消除内外扩散的影响？梯尔模数、丹科莱尔数、彼克列数的物理意义？ 22. 轴向扩散、多釜串联、层流模、离析流、全混流和平推流模型的适用范围、典型特点和特征参数？

《化学反应工程》复习题及答案

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m o l 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

化学反应工程第四章习题doc

第四章非理想流动 1. 停留时间分布的密度函数在t < 0时，E (t) = 。 2. 停留时间分布的密度函数在t > 0时，E (t) _ _ 。 3. 当t=0时，停留时间分布函数F (t) =_ 。 4. 当t= a时，停留时间分布函数 F (t ) = ______ 。 5?停留时间分布的密度函数E ( 9 ) = _______ E (t ) _ 2 _ 2 6. 表示停留时间分布的分散程度的量▽日= ______ 坊七。 7. 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。 8. 平推流管式反应器t 时，E (t ) = ______________ 。 9. 平推流管式反应器t式￡时，E (t ) = ___________ 。 10. 平推流管式反应器t At时，F (t) = ___________ 。 11. 平推流管式反应器t V t时，F (t) = ___________ 。 2 12. 平推流管式反应器其E ( 9 )曲线的方差▽日= ____________ 。 _ 2 13. 平推流管式反应器其E (t )曲线的方差▽t = _____________ 。 14. 全混流反应器t=0时E (t ) = ________ 。 _ 2 _ 15. 全混流反应器其E ( 9 )曲线的方差日二_____________ 。 _ 2 _ 16. 全混流反应器其E (t )曲线的方差=_________________ 。 _ 2 17. 偏离全混流、平推流这两种理想流动的非理想流动， E ( 9 )曲线的方差日为____________ 。 C A 18. 脉冲示踪法测定停留时间分布C0对应曲线为___________ 。 C A 19. 阶跃示踪法测定停留时间分布C0对应曲线为__ _ 。 20. 非理想流动不一定是由__= _______ 造成的。 21. 非理想流动不一定是由返混造成的，但返混造成了______________ 。 22. 为了模拟返混所导致流体偏离平推流效果，可借助这种轴向返混与扩散过程的相似性，在__ _____ 的基础上叠加上轴向返混扩散相来加以修正，并认为的假定该轴向返混过程可以用费克定律加以定量描述，所以，该模型称为_ _ _ 。 23. 在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数P e = __。 24. 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________ 。 25. 轴向分散模型的偏微分方程的初始条件和边界条件取决于采用示踪剂的__________ 、 __________ 、_______ 的情况。 26. 轴向分散模型的四种边界条件为___ ________ 、 _____________ 、 ____________ 、_ 。 27. 若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为_ —。

化学反应工程习题测试

一、填空 1. 某反应的计量方程为A R S →+，则其反应速率表达式为。 2. 某反应速率常数的单位为m 3/(mol.hr)，该反应为级反应。 3. 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 ＝。 4. 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30min, 而在80℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为。 5. 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1升，则A 转化50％时，物料的总体积为。 6. 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是。 7. 有一液相反应12 A R →，A 的初始浓度为0.5mmol/L 和2mmol/L 的条件下均在30min 内转化了15％，该反应的反应级数为n = 。速率常数k = . 8. 某液相基元反应A R →，在一恒温循环反应器中进行，循环比R=1时，A 的转化率为2/3，如果关闭循环物流，转化率应为。 9. 某反应的 1 A r -～X A 曲线示于图2，反应在一循环反应器中进行，出口转化率为60％，则最优循环比R ＝。

0.0 0.10.20.30.40.50.60.7 1/(-r A ) x A Equal areas