化学反应工程习题与解答.docx

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1、化学反应工程习题与解答第一章 绪论 1. 化学反应工程是一门研究_的科学。 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。 3. _是化学反应工程的基础。 4. 化学反应过程按操作方法分为_、_、_操作。 5. 化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指_、_、_。 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_。 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_。 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化学反应 B. 反应工程 C

2、. 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. 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_。 2. aA + bBpP + sS对于反应，则rP=_(-rA)。 cK=3.着眼反应组分K的转化率的定义式为_。 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_。 ab5. 化学反应速率式为-rA=KCCACB，用浓度表示的速率常数为KC，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速nK0-nKnK0率常数KP，则KC=_KP。 6. 化学反应的总级数为n，如用浓度表

3、示的速率常数为KC，用逸度表示的速率常数Kf，则KC=_Kf。 n7. 化学反应的总级数为n，如用浓度表示的速率常数为KC，用气体摩尔分率表示的速率常数Ky，则KC=_Ky。RTp 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_。 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_。 10. 活化能的大小直接反映了_对温度的敏感程度。 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。 12.生成主产物

4、的反应称为_，其它的均为_。 P(主)A13. 平行反应度、温度） 14. 如果平行反应S(副)均为一级不可逆反应，若E主E副，选择性Sp与_无关，仅是_的函数。 16. 一级连串反应AK1PK2S在平推流反应器中，则目的产物P的最大浓度CP,max=_、toptk1k=2_。 、K217. 一级连串反应AK1PS在间歇式全混流反应器中，则目的产物P的最大浓度CP,max=_、k2/(k2-k1)toptln(k2/k1)k2-k1） 、K218. 一级连串反应AK1PS在平推流反应器中，为提高目的产物P的收率，应_k2/k1。 19.链反应的三个阶段为_、_、_。 20.下列属于均相反应的是

5、_。 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. 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_。 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_。 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_。 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CO+3H2CH4+H2O，其中化学反应计量系数为-1的是哪种物质_。H2

6、C. CH4 D. H2O A. CO B. 26.化学反应2NO+2H2N2+2H2O，其中化学反应计量系数为+2的是哪种物质_。H2 C. N2 D. H2O BB，反应组分A的化学反应速率-rA=_。 D. A. NO B. 27.对于一非恒容均相化学反应AAA. -rA=-dnAdndC-rA=-B-rA=-AVdt B. Vdt C. dt-rA=-dCBdt28.对于一非恒容均相化学反应AABB，反应产物B的化学反应速率rB=_。dCBdnAdCAdnBr=rB=rB=rB=BVdtdtVdtdt D. A. B. C. pP + sS，则rP=_(-rA)。29.对于反应aA +

7、 bB pa|a|pA. |a| B. a C. p D. p pP + sS，则rP=_(-rB)。30.对于反应aA + bB b|b|ppA. p B. b C. |b| D. p 31.气相反应4A + B 3R + S进料时无惰性气体，A与B以31的摩尔比进料，则膨胀因子dA=_。 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11摩尔比进料，则膨胀因子A. 2 B. 1 C. 1 D. 2 dA=_。33.气相反应2A + B 3P + S进料时无惰性气体，A与B以21摩尔比进料，则膨胀因子dA=_。 A.

8、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32摩尔比进料，则膨胀因子dB=_。 A. 1 B. 1/3 C. 2/3 D. 1 35.气相反应CO + 3H2CH4 + H2O进料时无惰性气体，CO与H2以12摩尔比进料，则膨胀因子dCO=_。A. 2 B. -1 C. 1 D. 2 36.气相反应2NO + H2N2 + H2O2进料时无惰性气体，NO与H2以12摩尔比进料，则膨胀因子dNO=_。A. 1 B. 1/2 C. 1/2 D. 1 23进料时无惰性气体，2与2以23摩尔比进料，则膨胀因子37.气相反应2A. 1 B

9、. 2/3 C. 2/3 D. 1 N + 3H2NHNHdH2=_。38.化学反应速率式为b-rA=KCCaACB，如用浓度表示的速率常数为KC，用压力表示的速率常数为KP，则KC=_KP。-(a+b)(a+b)(a-b)-a+b(RT)(RT)(RT)(RT)A. B. C. D. ab-r=KCACACB39. 化学反应速率式为，如用浓度表示的速率常数为(a-b)KC，用压力表示的速率常数为KP，则-(a+b)KP=_KC。 A. (RT)-a+b B. (RT)(a+b) C. (RT)-1 D. (RT)242，k=2.0s，则反应级数n=_。40.反应C4H10 A. 0 B. 1

10、 C. 2 D. 3 2CH + H-141.反应A + B C，已知k=0.15s，则反应级数n=_。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 42.反应3A P，已知k=0.15mol/ls，则反应级数n=_。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 3252，43.反应CH3COOH + CH3CH2OH已知kA. 0 B. 1 C. 2 D. 3 CHCOOCH + HO=2.3ls/mol，则反应级数n=_。23，已知k=0.81ls/mol，则反应级数n=_。44.反应2 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 N + 3H2NHNaCl + H2O，已知k=0.1ls/mol，则

11、反应级数n=_。45.反应NaOH + HCl A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 46.反应A + B C，已知k=0.45mol/ls，则反应级数n=_。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 47.下列属于平行反应的是_。 P(主)AA+BPP+BR C. A. A + B P B.48.串联反应A PR + S，目的产物P的得率XP=_。 S(副) D.A + B P = R + S nP-nP0n-nAA. A0nP-nP0n-nAA. A0nP-nP0n-nAA. A0nP-nP0nA0 B. nP-nP0nA0 B. nP-nP0nA0 B. AnP-nP0n-nS0 C.

12、 SnP-nP0n-nR0 D. R49.串联反应A PR + S，目的产物P与副产物S的选择性SP=_。 nP-nP0nP-nP0n-nS0 D. nR-nR0 C. S50.串联反应A PR + S，目的产物P的总收率fP=_。 nP-nP0n-nS0 C. SnP-nP0n-nR0 D. RP(主)S(副)均为一级不可逆反应，若主副，提高选择性SP应_。51.如果平行反应 A. 提高浓度 B. 提高温度 C. 降低浓度 D. 降低温度 EEP(主)AS(副)均为一级不可逆反应，若主副，提高收率fP应_。52. 如果平行反应 A. 提高浓度 B. 降低浓度 C. 提高温度 D. 降低温度

13、EE53.一级连串反应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topt=_。ln(K2/K1)1ln(K2/K1)ln(K1/K2)K1K2 D. K1K2 A. K2-K1 B. K2-K1 C. 54.一级连串反应AKK1PK2S在全混流釜式反应器中，则目的产物P的最大浓度CP,max=_。 K221CA0K1K2-2K1CA0K2K-KCA0CA01/221/22K(K/K)+1K(K/K)+1211221A. B. C. D. K1K2PS在间歇式反应器中，则目的产物P的最大浓度CP,max=_。55.一级连串反应A KCA0K1K2-2K1CA0K2K-K

14、CA0CA01/221/22K(K/K)+1K(K/K)+1211221A. B. C. D. K1K2PS在平推流管式反应器中，则目的产物P的最大浓度CP,max=_。56. 一级连串反应A 221KKCA0K1K2-2K1CA0K2K-KCA0CA01/221/22K(K/K)+1K(K/K)+1211221A. B. C. D. topt=221K57.一级连串反应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_。 ln(K2/K1)1ln(K1/K2)ln(K2/K1)K1K2 D. K2-K1 K1K2 B. K2-K1 C. A. 58. 一级连串反应A P S在

15、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topt=_。 ln(K2/K1)ln(K2/K1)1ln(K1/K2)K1K2 K1K2 B. K2-K1 C. K2-K1 D. A. 59.下列反应没有涉及到链反应的是_。 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：

16、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。 2g=kCCHNNO62. 反应2NO + 2H = N + 2HO，实验测得速率方程为：22222。试设定能满足实验结果的反应机理。 解：机理：2NO+H2k1N2+H2O2 k2H2O2+H22H2O 2gN=g1=k1CNOCH22所以与实验结果相同 机理：2NON2O2 k5+H2N2+H2O2 N2O2k6HO+H2H2O 2 22达拟平衡态，为速控步骤 g N2=g5=k5C

17、N2O2CH2 k32C=CNO2N2O2kC=kCk3NO 4由得 4N2O2 gN=2代入 此机理与实验结果相同，选机理，因其无叁分子反应，而机理是。 k5k322CNOCH2=kCNOCH2k4-gA=63. 由A和B进行均相二级不可逆反应aAA+aBB = aSS，速率方程：CA0求： 当-dCA=kCACB。 dtCB0CB0=aAaB时的积分式 CA0当=lABaAaCA0CB0B时的积分式 解：CA与CB之比保持恒定=CAC=aAaBB 所以 CB=CAaBaA dCACACCAB CA0dCCA0dCAAkt=kt=CAaCAC2a2BAk=BkCAaA aA11kt=-CAC

18、A0 积分得kt=CA0kt=写成转化率时c1(A)CA01-cA CA=CA0(1-cA) CB=CB0(1-aACA0cA)=CB0(1-a1cA)aCBB0 aCaa1=BA0=BlABaACB0aA式中： kt=积分得 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： 1-a1cAln(1-a1)CB01-cA 1-rA=-CAdCAn=kCAdt tdtdCA=0t CA0CnA 111n-1-n-1=ktn-1CACA0 即 达20%时，CA=0.8CA0 k=式中M

19、为常数 111(1.25n-1-1)=Mn-1tt (n-1)CA0k300=Mk340k300lnE=29.06 11k340=M12.6 3.2 M/3.2E11=ln=(-)M/12.68.314300340 BC，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65.考虑下述连串反应:A的函数式。 解: 对于反应物A，应有: k1k2dCA=k1CAdt C=CA0exp(-k1t) 积分得 A-dCB=k1CA-k2CB=k1CA0exp(-k1t)-k2CBdt对于B,应有 exp(k2t)可得 将上式两端乘以exp(k2t)dCB+k2CBexp(k2t)dt=k1

20、CA0exp(k2-k1)tdt dCBexp(k2t)=k1CA0exp(k2-k1)tdt 即 将上式积分得, CBexp(k2t)=k1CA0exp(k2-k1)t-1k2-k1k1CA0exp(-k1t)-exp(-k2t)k2-k1QCA+CB+CC=CA0k2k1=CA01-exp(-k1t)+exp(-k2t)CC=CA0-(CA+CB)k2-k1k2-k1CB=第三章 理想反应器 1.理想反应器是指_、_。理想混合反应器、平推流反应器 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。 3.分批式完全混合反应器操作的优化分析

21、是以_、_为目标进行优化的。 4.全混流反应器的空时是_与_之比。 5.全混流反应器的容积效率为_与_之比。 V(-rA)(-DHr)6.全混流反应器的放热速率QG=_。 7.全混流反应器的移热速率Qr=_。 8.全混流反应器的定常态操作点的判据为_。 dQrdQGQ=QGrdTdT） 9.全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为_、_。 11.平推流反应器的返混为_。 12.对于恒容的平推流管式反应器_、_、_一致。 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。 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。 1对于循环操作

22、的平推流反应器，当循环比0时为_反应器，而当时则相当于_反应器。 17. 对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器类型为_。 18. 对于反应级数n0的反应，为降低反应器容积，应选用_反应器为宜。 19. 对于反应级数n0的反应，为降低反应器容积，应选用_反应器为宜。 20. 对于自催化反应，最合适的反应器为_。 21.对于可逆的放热反应，使反应速率最大的反应温度Topt=_。-(E2-E1)kEC(1-cA)Rln01A0k0E2(CR0+CA0cA)） 22. 对于可逆的放热反应，达到化学反应平衡时的温度Te=_。 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 2

23、CAmol/ls，当CA0=1mol/l时，求24.在间歇反应器中进行等温二级反应A B，-rA=0.01反应至CA=0.01mol/l所需时间t=_秒。 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，-rA=0.01CAmol/ls，当CA0=1mol/l时，求反应至CA=0.01mol/l所需时间t=_秒。 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. 空时 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

24、率大于1.0时，且随着cA的增大而增大，此时该反应的反应级数n_。 A. 0 B. =0 C. 0 D. 0 28.全混流反应器的容积效率小于1.0时，且随着cA的增大而减小，此时该反应的反应级数n_。 A. 0 B. =0 C. 0 D. 0 29.全混流反应器的容积效率=1.0时，该反应的反应级数n_。 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。 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。 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

25、致的。 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 3C=2.30kmol/mA2RA033.一级不可逆液相反应， 出口转化率xA=0.7，每批操作时间t+t0=2.06h，装置的生产能力为50000 kg产物R/天，MR=60，则反应器的体积V为_m。 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_。 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_。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器 C.

26、 循环操作的平推流反应器 D. 全混流串接平推流反应器 336.对于反应级数n0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用_。 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n0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用_。 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_。 A. 提高压力 B. 降低压力 C. 提高温度 D. 降低温度 P(主)AS(副)，其瞬间收率jP随CA增大而单调增大，39.对于单一反应组分的平行反应则最

27、适合的反应器为_。 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 P(主)AS(副)，其瞬间收率jP随CA增大而单调下降，40. 对于单一反应组分的平行反应则最适合的反应器为_。 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：理想混合反应器和平推流反应器。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

28、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

29、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。 245.对于反应，rR=k1CA，E1；rS=k2CA，E2，当E1E2时如何选择操作温度可以提高产物的收率？ -E1k10E2RTrRk10e-E1/RTSR=CA=eCA-E2/RTr

30、Sk20ek20答：对于平行反应，所以，当E1E2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，-rA=kCAkmol/m3h，k=9.52109exp-7448.4/T h-1，CA0=2.3 kmol/m3，MR=60，CR0=0，若转化率xA=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？ 解：反应终了时R的浓度为 CR=2CA0xA=3.22(kmol/m3) xAdx1xAdxA11At=CA0=ln0kCk01-xAk1-xA A11ln=1.31(h)0.921-0.7 VC

31、RMR50000=t+t024 500002.06V=22.2(m3)243.2260 t=.47448k=9.52109exp-=0.92273+50 47. 该反应在全混流反应器中进行，以AlCl3为催化剂，反应温度20，液料的体积流速为0.5 m3/h，丁二烯和丙烯酸CB0=184 甲酯的初始浓度分别为CA0=96.5 mol/m3，mol/m3，催化剂的浓度为CD=6.63 mol/m3。速率方程-rA=kCACD，式中k=1.1510-3 m3/molks，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。 解：1） A + B C dC-rA=-A=kCACD=k

32、CA0(1-xA)CDdt CA0xACA0xAxA=-rAkCA0(1-xA)CDk(1-xA)CD 对于全混流反应器 0.4t=87.4(ks)=24.28(h)-31.1510(1-0.4)6.63 CH2 = CHCH = CH2(A) + CH2 = CHCOOCH3(B)COOCH3(C)t=V3v0 v0=0.5m/h 3V=tv=24.280.5=12.14m0 t= 2）在分批式反应器内的反应时间为 t=CA0xA0dxA1=-rAkCD0.40h=0.766t87.4 48. 在全混流反应器中一级不可逆反应，液相反应A 2R，-rA=kCAkmol/m3h，k=9.52109exp-7448.4/T h-1，CA0=2.3 kmol/m3，MR=60，CR0=0，若转化