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1、化学反应工程综合习题及答案一、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
2、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 ，其无因次方差= 0 ，而全混流反应器的无因次方差 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，各物质反应速率之间的关系为 (-rA)：(-rB)：rR 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，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,
3、 而在80 时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 3.46105 (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。16. 下图是某连串反应在各转化率下的产物浓度分布曲线，那么当转化率达70% 时，中间产物R的化学反应工程定义总收率为 64% ，按炼厂或化工厂惯用的收率和选择性的定义
4、，在该转化率条件下的收率是 45% ，选择性是 64% 。00.20.40.60.81.00.20.40.60.81.0A R SXAC/CA0 二、多项选择题：1关于理想的间歇式反应器、平推流反应器和全混流反应器，下列描述正确的是 A, C, D A. 三者同为理想反应器，但理想的内涵是不同的；B. 理想的间歇式反应器和全混流反应器的理想的内涵是一样的，都是反应器内温度和组成处处相同；C. 理想的间歇式反应器和全混流反应器的理想的内涵是不一样的，虽然都是反应器内温度和组成处处相同，但前者随着时间的变化温度和组成可能都发生变化，而后者则不随时间变化；D. 平推流和全混流反应器都是连续流动式反应
5、器，前者的返混为零，后者为无穷大2 关于积分法和微分法，认识正确的是 A, B A. 积分法和微分法是两种求取动力学参数的数据处理方法，前者对数据的精度要求比后者低；B. 积分法不能处理动力学较为复杂的（反应物和产物不止一种、正反应和逆反应的反应级数不同）可逆反应；C. 积分法得到的动力学参数比微分法可靠3 对于一级恒容和一级变容不可逆反应，下面叙述正确的是 C A. 在同一平推流反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的；B. 在同一全混流反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的；C. 在同一间歇式反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的；D. 在同一平推流
6、反应器或间歇式反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的4 对于瞬时收率和总收率，下列正确的判断是 A, C A. 对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等；B. 对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等；C. 对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；D. 对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；5 气相变容反应，原料中混入了一定量的惰性气体（惰性气体与A和B的转化率为零时的初始总摩尔数比为1：1，A与B的比例为计量比），则膨胀率为 C A. -0.5；B. -1/3；C. -1/6；D. -5/66 纯气体A (浓度2 mol / L，摩尔流
7、率100 mol / min) 在平推流反应器里分解生成一系列产物，其动力学为：，在一个9.8 L的反应器里进行反应所能达到的转化率为 A A. 70%；B. 80%；C. 90%；D. 100%7 关于E函数和F函数，下面正确的是 B, C, D A. F(t)= E(t)；B. ；C. ；D. 8 轴向分散系数与扩散系数，下面论述正确的是 B, C, D A. 两者实质上是相同的，都符合Fick定律；B. 两者实质上是不同的，轴向分散系数的定义实际上是借用了Fick定律的形式；C. 轴向分散系数是与流动有关系的；D. 扩散系数是物质本身的一种属性9 宏观流体和微观流体是流体凝集态的两种极端
8、形式，流体的凝集态不同，对反应结果一般有明显的影响，但对于 A, B 是例外。A. 一级不可逆反应；B. 在平推流反应器内进行反应；C. 在全混流反应器内进行反应；D. 零级反应10 对于一个气固相催化反应，减小外扩散和内扩散影响的措施正确的是 A A. 提高反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径；B. 降低反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径；C. 降低反应器内气体的流速，增大催化剂颗粒的直径；D. 增加催化剂颗粒的直径，提高反应器内气体的流速11 关于基元反应的认识，正确的是 A, B A. 分子数是针对基元反应的概念；B. 基元反应的计量系数与对应物种的反应级数之间存在一一对应关系
9、；C. 基元反应和意义是一样的；D. 有的基元反应的总反应级数可能是小数12 对于一个均相变容反应，针对反应物A的反应速率，下面表述正确的是 B,D A. ；B. ；C. ；D. 13 对于平行反应，活化能E1 E2，反应级数n1 n2，如果目的产物是R的话，我们应该在 D 条件下操作。A. 高温、反应物A高浓度； B. 高温、反应物A低浓度；C. 低温、反应物A高浓度； D. 低温、反应物A低浓度14 对于化学反应的认识，下面正确的是 B, D A. 化学反应的转化率、目的产物的收率仅与化学反应本身和使用的催化剂有关系；B. 化学反应的转化率、目的产物的收率不仅与化学反应本身和使用的催化剂有
10、关，而且还与反应器内流体的流动方式有关；C. 反应器仅仅是化学反应进行的场所，与反应目的产物的选择性无关；D. 反应器的类型可能直接影响到一个化学反应的产物分布15 对于一个串联反应，目的产物是中间产物，适宜的反应器是 B A. 全混流反应器；B. 平推流反应器；C. 循环反应器；D. 平推流与全混流串联在一起的反应器16 关于非理想流动与停留时间分布，论述正确的是 A, C A. 一种流动必然对应着一种停留时间分布；B. 一种停留时间分布必然对应着一种流动；C. 一种停留时间分布可能对应着多种流动；D. 流动与停留时间分布存在一一对应关系17 是 B A. 平推流的E函数；B. 全混流的E函
11、数；C. 平推流串联全混流的E函数；D. 全混流串联平推流的E函数18 对于轴向分散模型，选择不同的边界条件，计算公式和结果都有所不同，这说明 D A. 边界条件是人为设定的，是为了便于有关公式的推导；B. 边界条件可以自由选取；C. 边界条件决定于操作条件和反应装置的本身；D. 边界条件不同，直接影响到反应器内的流动和反应。19 对于一个气固相催化反应过程，下列属于动力学因素的是 C, D A. 气膜扩散；B. 孔内扩散；C. 反应物的吸附和产物的脱附；D. 表面反应20 Langmuir吸附模型的四个假定：均匀表面、单层吸附、吸附机理相同和无相互作用这几点应该说是非常苛刻的，实际情况很难满
12、足上述要求。然而，对于多数的化学反应，应用这几点假定进行有关的推导，结果一般是可以接受的，其主要原因在于 A A. 实际反应过程中催化剂表面吸附物种的覆盖度很低；B. 实际的催化剂表面一般很平整；C. 实际的催化剂表面上活性位间的距离较远；D. 实际的催化剂表面上活性位的数量有限21 关于指前因子和活化能描述正确的是 B A. 指前因子理论上与温度无关，活化能的取值永远都是正的，活化能大、温度低，反应速率对温度的变化更敏感；B. 指前因子理论上与温度有关，但与指数项相比其随温度的变化可以忽略，活化能的取值永远都是正的，活化能大、温度低，反应速率对温度的变化更敏感；C. 指前因子理论上与温度有关
13、，活化能的取值不可能永远都是正的，活化能小、温度高，反应速率对温度的变化更敏感；22 对于一级不可逆反应，产物R的最大浓度通常 C A. 只与速率常数的大小有关；B. 只与反应温度有关；C. 与A的初始浓度和速率常数的大小有关；D. 只与A的初始浓度有关23 测定停留时间分布常用的方法有脉冲示踪法和阶跃示踪法，关于这两种方法，下列描述正确的是 A，B，D A. 这两种方法都是物理示踪法；B. 根据脉冲示踪法得到的实验数据，可以直接得到E函数；C. 根据阶跃示踪法得到的实验数据，可以直接得到E函数；D. 根据阶跃示踪法得到的实验数据，可以直接得到F函数三、计算题：1. 某一级液相反应在一只全混流
14、反应器中进行，转化率为95，如果再串联一只同样的全混流反应器，使转化率仍维持在95，试问处理量应增加多少？【解】： 当反应在一个全混流反应器内进行时，根据全混流反应器的设计方程，有 .(1)当两个等体积全混流反应器串联时，转化率不变，则有 .(2)根据式（1），得=19；根据式（2），得6.94。进料体积流率之比等于空时的反比，即。也就是说，串联后进料体积流率应为原来的5.48倍，即需增加4.48倍。2. 某速率常数为0.15 min-1的一级不可逆反应在一非理想反应器内进行反应，示踪结果表明，和 分别为15 min和0.21。求用多级混合流模型预测的转化率。解：根据多级混合流模型无因次方差与N之间的关系，有 = 4.76 根据一级不可逆反应多级混合流模型转化率的表达式，有 3. 反应物A反应首先生成R (k1 = 6 hr-1)，R进一步反应生成S (k2 = 3 hr-1)和T (k3 = 1 hr-1)。如果浓
