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.（）和（）一起，构成了化学反应工程的核心。〔三传；反应动力学〕
3.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）
4.化学反应和反应器的分类方法很多，按反应系统涉及的相态分类，分为：（）和（）。
5.化学反应和反应器的分类方法很多，按操作方法分为（）操作、（）操作和（）操作。
6.化学反应和反应器的分类方法很多，按传热条件分为（）、（）和（）。
选择1. ( ) “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 反应热力学
D 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。A能量传递B质量传连C 热量传递D 动量传递
3. （）按反应器的型式来分类，高径比大于30的为
A.管式反应器B槽式反应器C塔式反应器D釜式反应器
三、判断
1.物理过程不会改变化学反应过程的动力学规律，即化学反应速率与温度浓度之间的关系并不因为物理过程的存在而发生变化。（）
2.流体流动、传质、传热过程不会影响实际反应的温度和参与反应的各组分浓度在时间、空间上的分布，最终影响反应结果。（）
四、简答
1.利用数学模型解决化学反应工程问题的步骤？
第一章均相单一反应动力学和理想反应器
1.均相反应是指（）。
2.如果反应体系中多于一个反应物，在定义转化率时，关键组分A 的选取原则是（ ）。
3. 当计量方程中计算系数的代数和等于零时，这种反应称为( ) ，否则称为( ) .
4. 化学反应速率式为β
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P K 则 C K ＝( )P K .
5. 活化能的大小直接反映了( )对温度的敏感程度.
6.化学反应动力学方程有多种形式。对于均相反应，方程多数可以写成（ ）或（ ）。
7.对于反应器的开发根据（ ）来选择合适的反应器，结合（ ）和（ ）两方面特性来确定操作方式和优化操作条件。
8.物料在反应器的混合，依据停留时间分为（ ）（ ）。
9.按返混情况的不同，理想流动反应器可分为（ ）、（ ）、（ ）。
10.在设计和分析反应器时，经常涉及（ ）、（ ）、（ ）、（ ）四个量。其中定义为反应器有效容积V R 与流体特征体积流率V 0之比值为（ ）。 二、选择
1.其定义为反应器有效容积V R 与流体特征体积流率V 0之比值的量为（ ）
A 反应时间t r
B 停留时间t
C 空间时间τ
D 空间速度S V
2. 下列那一项不属于间歇反应器中的非反应时间（ ）
A 投料时间
B 放料时间
C 清洗时间
D 搅拌时间
3.化学反应222222NO H N H O +?+，其中化学反应计量系数为+2的是哪种物质( ) A.NO B.H2 C.N2 D.H2O
4对于一非恒容均相化学反应B A B A αα?，反应组分A 的化学反应速率
A r -= （ ）
A ．Vdt dn r A A -=- B. Vdt dn r A A =- C. dt dC r A A =- D.dt dC r
B A =-
5．对于反应aA + bB 一pP ＋sS ，则=p r （ ）(-A r )
A.a p
B.a p
C. p a
D. p a
6 ．气相反应43A B R 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 =( ) A.1/4 B.2/3 C.-1/4 D.-2/3
7 . 气相反应O H CH H CO 2423+→+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.-2 B.-1 C.1 D.2
8.恒温恒压下乙炔气相加氢反应式为：C 2H 2+H 2C 2H 4。反应开始时初始混合
物组成：H 2为3mol, C 2H 2为1mol, CH 4为1mol 。则膨胀因子
C 2H 2，膨胀率C 2H 2分别为（ ）
A 1，51
B -1，51-
C 1，5
1- D -1，51 9.反应241042H CH H C +→，10.2-=S k ，则反应级数n=（ ）
A.0
B.1
C.2
D.3
8 . 反应3A →P ，已只K=0.15(mol/L)-1.S -1，则反应级数n=()
A.0
B.1
C.2
D.3
9 ．反应A B C +→，已只K=0.45(mol/L)-1.S -，则反应级数n=( )。
A.0
B.1
C.2
D.3
10. 4D 3C 2B A :+=+对于反应 则反应物的消耗速率与产物的生成速率之间的关系为（ ）
A ()()()D C
B A 4
13121r r r r ==-=
- B ()()()D C B A 432r r r r ==-=- C ()()()D C B A 413121r r r r === D ()()()D C B A 4
13121r r r r -=-=-=- 11. 若将反应速率写成t c r d d A A -=-的条件是（ ） A 恒温 B 恒压 C 恒容 D 绝热
12. 某二级液相不可逆反应在初始浓度为5kmol ·m -3时，反应到某一浓度需要285s ，初始浓度为1kmol ·m -3时，反应到同一浓度需要283s ，那么，从初始浓度
为5kmol·m-3反应到1kmol·m-3需要多长时间（）
A 2Ｓ－１Ｂ４Ｓ－１Ｃ６Ｓ－１Ｄ８Ｓ－１
三、判断
1.化学反应计量式中的计量系数与化学反应式中的计量系数相等（）（）
2.化学反应计量式只表示参与化学反应的各组分之间的计量关系，与反应历程及反应可以进行的程度无关。（）
3.反应器内的物料组成将受到返混的影响（）（）
4.由于存在充分搅拌，所以间歇反应器和全混流反应器一样，都存在返混，只是返混程度不一样。（）（）
5. 任何实际的流动都存在返混，管内流体的流动返混较小，容器内流体的流动返混较大（）。（）
6.在定常态操作下，连续流动的理想反应器物料衡算中，积累量一项为零（√）
7. （）间歇反应器的缺点是存在非反应时间，产物损失大，操作费用高，通常用于产值低、批量大的的产物。（）
8.由于存在辅助工作时间，在相同条件下，间歇反应器所需要的反应体积比平推流和全混流反应器所需体积小得多（）
9.实际生产中对于流动处于湍流条件下的管式反应器，列管固定床反应器等，常可按平推流反应器处理（）
10.平推流反应器与间歇反应器的共同之处是他们都不存在返混（）
11.一个化学反应只有一个反应速率，就是以反应程度表示的反应速率(）
12. 对于式Aa+Bb→cC+Dd,a,b,c,d分别是组分A. B .C .D的化学计量系数,其中a<0,b<0,c>0,d>0 ()
13.反应程度ξ描述了某反应进行的程度,它是一个时间的函数.当组分为反应物时, ξ>0;而当组分I为产物时,ξ<0()
14. 对于任一反应,其反应级数就是其对应在反应式中的计量系数()
15. 反映级数的大小反映了该组分浓度对反映速率影响的敏感度。因此，增大该组分的浓度必将是化学反应速率增大 ()
16. 活化能的大小反映了温度对反映速率影响的敏感度。(）
四、简答
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?
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?
3 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?
五、计算
1.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
2. 反应A(g) +B(l)→C(l)气相反应物A 被B 的水溶液吸收，吸收后A 与B 生成C 。反应动力学方程为：?r A =kc A c B 。由于反应物B 在水中的浓度远大于A ，在反应过程中可视为不变，而反应物A 溶解于水的速率极快，以至于A 在水中的浓度恒为其饱和溶解度。试求此反应器中液相体积为5m 3时C 的生成量。已知k =1m 3kmol -1hr -1，c B0=3kmol ·m -3，c A 饱和=0.02 kmol ·m -3，水溶液流量为10m 3hr -1。
4. 丁烷在700℃，总压为0.3MPa 的条件下热分解反应：
C 4H 10→2C 2H 4+H 2
(A) (R) (S)
起始时丁烷为116kg ，当转化率为50%时1A s MPa 24.0d d -?=-t
p ，求此时t
y t n t p d d d d d d A S R -，，。 5. 在间歇搅拌槽式反应器中，用醋酸与丁醇生产醋酸丁酯，反应式为：
()()()()
S R B A O H H COOC CH OH H C COOH CH 2943SO H 94342+??→?+ 反应物配比为：A(mol):B(mol)=1:4.97，反应在100℃下进行。A 转化率达
50％需要时间为24.6min，辅助生产时间为30min，每天生产2400kg醋酸丁酯（忽略分离损失），计算反应器体积。混合物密度为750kg·m-3，反应器装填系数为0.75。
６．反应(CH3CO)2O+H2O→2CH3COOH在间歇反应器中15℃下进行。已知一次加入反应物料50kg，其中(CH3CO)2O的浓度为216mol·m-3，物料密度为1050kg·m-3。反应为拟一级反应，速率常数为k=5.708×107 exp(－E/RT) min-1，E=49.82kJ·mol-1。求xA=0.8时，在等温操作下的反应时间。
８．反应A+B→R+S，已知V R=0.001m3，物料进料速率V0=0.5×10-3m3min-1，
c A0=c B0=5mol·m3，动力学方程式为－r A=kc A c B，其中k=100m3kmol-1min-1。求：
(1)反应在平推流反应器中进行时出口转化率为多少？(2)欲用全混流反应器得到相同的出口转化率，反应器体积应多大?(3)若全混流反应器体积V R=0.001m3，可达到的转化率为多少?
9.有如下化学反应
CH4+C2H2+H2=C2H4+CH4
(I) (A) (B) (P) (I)
在反应前各组分的摩尔数分别为n I0=1mol；n A0=2mol；n B0=3mol；n P0=0，求化学膨胀率（用两种方法）。
１０．在555K及0.3MPa下，在平推流管式反应器中进行气相反应A→P，已知进料中含A 30%（摩尔分数），其余为惰性物料，加料流量为6.3mol·s-1，动力学方程式为－r A=0.27c A mol·m-3s-1为了达到95％转化率，试求：
(1)所需空速为多少?
(2)反应器容积大小?
11.某厂生产醇酸树脂是使己二酸与己二醇以等摩尔比在70℃用间歇釜并以H2SO4作催化剂进行缩聚反应而生产的，实验测得反应动力学方程为：
-r A=1.9710-3c A2kmol m-3min-1
其中，c A0=4 kmol m-3。若每天处理2400kg己二酸，每批操作辅助生产时间为1h，反应器装填系数为0.75，求：
(1)转化率分别为x A=0.5，0.6，0.8，0.9时，所需反应时间为多少?
(2)求转化率为0.8，0.9时，所需反应器体积为多少?
12.某厂生产醇酸树脂是使己二酸与己二醇以等摩尔比在70℃用平推流反应器并以H2SO4作催化剂进行缩聚反应而生产的，实验测得反应动力学方程为：
-r A=1.9710-3c A2kmol m-3min-1
其中，c A0=4 kmol m-3。若每天处理2400kg己二酸，计算转化率分别为80%和90%时所需反应器体积各为多少?
13均相气相反应A→3R，其动力学方程为-r A=k c A，该过程185℃，400kPa下在一平推流反应器中进行，其中k=10-2s-1，进料量F A0=30kmol/h，原料含50％惰性气，为使反应器出口转化率达80％，该反应器体积应为多大?
第二章复合反应与反应器选型
一、填空
1. 反应系统中同时发生两个或两个以上化学反应时，称该反应系统为（）.
2. 复合反应基础类别为（）、（）、（）和（）。
3.化学反应工程学重视（）的概念，强调在反应器中不同（）、不同（）上的局部浓度可能不相同。这就造成了同一反应发生在不同反应器中会有不同的结果。
4.工业上常常采用（）的操作方法来控制反应物的合适浓度，以便于控制温度、转化率和收率，或为提高原料的利用率。
5在一定转化率下，可逆吸热反应的速率总是随着温度的（）而增加。
6.甲苯硝化生成邻位、对位、间位硝基苯的反应是（）
7.平行反应A→P（目的产物），A→S（副产物）均为一级不可逆反应，若
E E
S
副
主，（）有利于提高选择性
p
二、选择
1一般情况下，对于反应级数比较大的反应过程，若要求的转化率比较高，就
应当选取（ ）（）
A 全混流反应器
B 平推流反应器 D 间歇反应器
C 全混流与间歇反应器组合
2.平推流反应器并联各支路的最终转化率最高或者达到一定转化率所需反应器体积最小的条件是（ ）（）
A.空间时间215.0ττ=
B. 空间时间213ττ=
C. 空间时间21ττ=
D. 空间时间212ττ=
3.对于只能采用釜式反应器（CSTR ）的情况，则应采用多釜串联操作方式（近PFR 方式操作），工业上比较经济的串联釜数为（ ）（）
A 2-3个
B 3-4 个
C 4-5个 D5-6个
4.对于图1所描述的反应速率与反应物浓度的关系，宜采用（ ）反应器
5. 对于图2所描述的反应速率与反应物浓度的关系，宜采用（ ）反应器（ ）
6. 图3 为某种反应器中浓度（C A ）、转化率（X A ）、反应速率（-r A )的变化图，
则该图描绘的是那种反应器（）
C A x A-r A
V R V R V R
图3 为某种反应器中浓度（C A）、转化率（X A）、反应速率（-r A)的变化图A：PFR B：BR
C：CSTR D:CSTR+PFR
7.图4为单管循环反应器的示意图，以下那一项不是对该循环反应器的基本假设（）
A 反应器内为为理想活塞流流动
B 管线内不发生化学反应
C 整个体系处于定常态
D 定义循环比为β，循环比β>25
8. 当循环比β大于多少的时候，即可认为该循环反应器为是等浓度操作（）
A 10
B 25
C 40
D 55
9.自催化反应
P
P
P
A
P
A
k
k
+
→
+
→
2
1
（
1
2
k
k>>）假设反应1.2都为基元反应,起始浓度为C A0，C P0,则最大反应速率对应的反应物浓度为( )
A
2
2
1
2
)
(
k
C
C
k
k
C P
A
Aopt
+
+
= B
2
2
1
)
(
k
C
C
k
k
C p
A
Aopt
+
+
=
C
1
2
2
1
2
)
(
k
k
C
C
k
k
C P
A
Aopt
+
+
= D
1
2
1
2
)
(
k
C
C
k
k
C P
A
Aopt
+
+
=
10对于自催化反应，仅从反应器体积最小考虑，最优组合为（ ）
A ：CSTR+PFR
B ：PFR+分离装置
C ：CSTR+分离装置
D ：BR+PFR
11.温度对可逆放热反应的影响要复杂的多，工业上通常选择（ ），使每一反应器中物料的浓度与温度都落在最佳温度曲线上。
A CSTR 串联
B PFR 串联
C CSTR+PFR
D CSTR+分离装置
12.对于平行反应，全混流反应器的平均选择性-p S 与瞬时选择性p S 的关系为（ ）
A ：-p S >p S
B -p S
C -p S =p S
D 以上关系都不对
13. 对于平行反应目的产物）；(111pP B b A a k →+副产物）(222sS B b A a k →+，在温度不变时，若a 1>a 2,b 1>b 2时，若要维持较高的C A 、C B ，则应优先选用（ ）
A 间歇反应器
B 平推流反应器
C 单个全混釜反应器
D 平推流+全混釜串联
三、判断
1.流体的流动、传质、传热过程会影响实际场所的温度和浓度在时间、空间上的分布，从而影响反应的结果（ ）
2.反应体积相同时，平推流反应器可以得到更高的转化率，但是在出口转化率相同的条件下，全混流反应器的体积小于平推流（）
()()()()32222A 22A 12A 1A 021A 21A 11002R 1R R P 3m 5.105.05.15.015.091.1591.15.191.1191.155%7.355.0561.1m kmol 61.15.05.115.091.191.15.1191.15=?+?-+?+?-=
+-++-=+==-=?=?+-+?+-=-c k c k c c V c k c k c c V V V V S c A A P
3.在相同进口条件和反应时间下，间歇反应器与平推流反应器中可以得到相同的反应结果。（ ）
4.转化率是确定反应器型式的唯一条件（）
5.多釜串联的反应器，由于釜间无返混，所以总空间时间小于单个全混釜达到相同转化率χAN 操作时的空间时间（ ）
6.对于可逆反应，提高温度总是对反应有利的（）
7.对于平行反应目的产物）；(111pP B b A a k →+副产物）(2
22sS B b A a k →+，在温度不变时，若a 1>a 2,b 1>b 2,升高浓度，使选择性降低（） 四、简答
1. 动力学方程的实验测定时，有采用循环反应器的，为什么?
为什么可逆吸热反应宜选平推流反应器且在高温下操作，而可逆放热反应却
五、计算
1. 有一分解反应
其中k l =lh -1，k 2=l.5m 3kmol -1h -1，c A0 =5kmol ·m -3，c P0=c S0=0，体积流速为5m 3·h -1，求转化率为90％时：
(1)全混流反应器出口目的产物P 的浓度及所需全混流反应器的体积。
(2)若采用平推流反应器，其出口c P 为多少?所需反应器体积为多少?
(3)若采用两釜串联，最佳出口c P 为多少?相应反应器体积为多少?
2. 在体积V R =0.12m 3的全混流反应器中，进行反应S R B A 21+??←?→?+k k ，式中k 1=7m 3kmol -1min -1，k 2=3m 3kmol -1min -1，两种物料以等体积加入反应器中，一种含2.8kmolA ·m -3，另一种含1.6kmolA ·m -3。设系统密度不变，当B 的转化率为75％时，求每种物料的流量。
2. 可逆一级液相反应P
A ??←?→?，已知0,m kmol 5.0P030=?=-c c A ；当此反应
2A
2S A 1p S A P A c k r c k r =→=→付产物目的产物
在间歇反应器中进行，经过8min 后，A 的转化率为33.3%，而平衡转化率是66.7%，求此反应的动力学方程式。
3. 平行液相反应
A →P r P =1
A →R r R =2c A
A →S r S =c A 2
已知c A0=2kmol ·m -3，c Af =0.2kmol ·m -3，求下列反应器中，c P 最大为多少?
(1) 平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)两相同体积的全混流反应器
串联，c A1=1 kmol ·m -3。
4. 某气相基元反应：A+2B →P 已知初始浓度之比c A0:c B0=1:3，求
t
x d d A 的关系式。
解 第三章 非理想流动反应器
1.物料在反应器内不仅有空间上的混合而且有时间上的混合，这种混合过程称为（ ）。
2.流体在反应器内的停留时间分布的定量描述：分别是两个函数( )、（ ）和两个特征值（ ）、（ ）。
3.按返混程度对反应器分类，反应器分为（ ）、（ ）、（ ）。
4停留时间分布规律的实验测定的基本方法是示踪法，目前示踪讯号输入的方式有两种分别是（ ）、（ ）。
二、选择
1.实际反应器的返混程度介于（ ）
A 0
B +∞
C -∞
D （0 ，+∞）
2. 描述停留时间分布的函数有（ ）
A. F(t),E(t)
B. F(t),б(t)
C.E(t),б(t)
D.F(t),E(t),б(t)
3. 停留时间分布函数F(t)的定义式为（ ）
A. F(t)=dF(t)/dt
B. F(t)=dF(t)/dF(∞)
C.F(t)=N t /N ∞
D.F(t)=N ∞/N t
4. 停留时间分布密度函数为（ ）
A.E(t)= N t /N ∞
B.E(t)= N ∞/N t
C.E(t)=dF(t)/dt
D.E(t)=dt/dF(t)
5. 停留时间分布函数F(t)，当t= ∞时，F（∞）为（）
A 0
B 1
C ∞
D -1
6. 停留时间分布规律的实验测定方法有（）
A.阶跃法和脉冲法
B.阶跃法和示踪法
C.脉冲法和示踪法
D.脉冲法和注入法
第四章气固相催化反应本征动力学
1.气固相反应是指反应物和产物为（）相，催化剂为（）相。
2.能改变化学反应的历程，尽管它参与了反应，但其质和量在反应前后维持不变，这种物质被称为（）。
3.当催化剂与原料形成的混合物是同一项时，该反应过程称为（）；若催化剂与原料并非同一项，则称为（）；如原料为气相，而催化剂是固相是，该反应过程为（）。
4.固体催化剂是由（）、（）、（）和（）组成。
5. 工业催化剂所必备的四个主要条件是：( )、（）、（）、（）。
6.由过程（）、（）、（）表现的速率称本证反应速率。
7.化工中广泛使用的固体催化剂按其化合形态、电子性质及其在催化作用中的电子因素分为三类：（）、（）、（）。
8. 气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠( )结合，而化学吸附是靠( ) 结合的。
9. 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。
10吸附过程的表观速率为（）与（）之差。
11.较著名的吸附模型有（）、（）、（）。
12.对于理想表面的催化动力学模型，所需确定的参数是（）常数和（）常数。
13. 对冥函数型模型，所需要确定的参数是（）常数和（）。14气固相催化反应的本证动力学方程一般为（）、（）
二、选择
1、下列哪种物质属于半导体催化剂（）
A.金属
B.金属硫化物
C.金属盐类
D.酸性催化剂
2.催化剂的比表面积是指单位质量催化剂具有的表面积（m2·g-1）。工业上可按比表面积的大小，将载体分为三类，其中中比表面积的大小为（）
A < 1 m2·g-1
B < 10 m2·g-1
C < 50 m2·g-1
D < 100 m2·g-1
3.在测定孔容和催化剂颗粒的孔隙率的试验中，用活性二氧化硅（1.4∽
4.6mm 大小的颗粒）样品得到如下数据：催化剂样品质量101.5g；被样品置换的氮气体积4
5.1cm3 ;被样品置换的汞的体积为82.7 cm3，则该样品的空容和孔隙率为（）。
A 0.371cm3·g-1,0.455
B 0.471cm3·g-1,0.455
C 0.371cm3·g-1,0.555 D
0.471cm3·g-1,0.555
4. 体积当量直径为（）
A. d V =(6V S/π)1/2
B. d V =(6 V S /π)1/3
C. d V =(S S/π)1/2
D. d V =( S S /π)1/3 5面积当量直径为（）
A.d S=(6V S/π)1/2
B. d S =(6 V S /π)1/3
C. d S =(S S/π)1/2
D. d S =( S S /π)1/3
6.下列不属于Langmuir型等温吸附的假定的是（）
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
7认为吸附活化能E a，脱附活化能E d以及吸附热q与覆盖率θ呈线性函数关系的吸附模型是（）
A兰格缪尔吸附模型B焦姆金吸附模型C弗洛德里希吸附模型D Gibbs吸附模型
8. 认为吸附活化能E a，脱附活化能E d以及吸附热q与覆盖率θ呈非线性函数关系，而是对数函数关系的吸附模型是（）
A兰格缪尔吸附模型B焦姆金吸附模型C弗洛德里希吸附模型D Gibbs吸附模型
9. 下面哪一个不是双曲型（Hougen-Watson）型本征动力学方程的假设（）
A在吸附、反应、脱附三个过程中必有一个最慢，这个最慢的步骤被称为控制步骤，代表了本征反应速率；
B除控制步骤外的其它步骤均处于平衡状态
C吸附和脱附都可以用Langmuir吸附模型描述。
D吸附和脱附都可以用焦姆金吸附模型描述
10.消除外扩散阻力的影响主要是减少外扩散阻力，使气膜阻力可忽略，下列措施那一项可以消除外扩散的影响（）
A：升高温度 B 增大压力 C 加入惰性气体 D 加大气流的线速度
11内扩散影响的大小，主要取决于（）
A 催化剂的孔隙率B催化剂的比表面积 C 催化剂的孔容D催化剂的颗粒直径
三、判断
1.无论平衡常数大小，催化剂都能发挥作用（）
2.在筛选催化剂时，若进行正反应的条件苛刻，则可以从逆反应着手进行研究（）
3.催化剂有良好的选择性，它可以选择地加速某一反应，而不加速另外的反应。（）
4.催化剂可以改变化学平衡的关系（）
5.催化反应与非催化反应自由能的变化值是相同的（）
6.测量催化剂表面积的标准方法是基于气体在固体表面上的化学吸附（）
7. 在吸附、反应、脱附三个过程中必有一个最快，这个最快的步骤被称为控制步骤，代表了本征反应速率（）
8.内循环反应器和外循环反应器都可以看做无梯度反应器（）
9. 内循环无梯度反应器就是全混流反应器（）
第五章气固相催化反应宏观动力学
1.宏观反应速率与其影响因素之间的关系成为（）
2.宏观反应速率是在本征反应动力学上讨论的，它着重讨论三方面的问题：（）、（）、（）。
3.一般工业催化剂内气体扩散的三种形式是（）、( )、（）。
= （）它是表征内扩散影响的
4. 气－固相催化反应的内扩散模数
S
重要参数。（）
5.希勒模数实质上是以颗粒催化剂体积为基准时，（）与
（ ）的比值。（最大反应速率、最大内扩散速率）
6.传质系数反映了（ ），对传值系数的影响极大。
7.传值系数越小，传质阻力（ ）。
8.催化剂失火的原因和类型很复杂，大致可分为（ ）、（ ）、（ ）。
二、选择
1.宏观反应速率与本征反应速率之间存在的关系是（ ）
A ??-=-Vs S A A dV r R 0)()(
B （-R A ）=?-Vs S
A dV r 0 C
??-=-Vs S Vs
S A A dV
dV r R 00)()( D （-R A ）=?Vs
S dV 0
2.分子扩散阻力主要是由分子间的碰撞所致,当孔径d 0与分子的平均自由行程λ满足什么关系是为分子扩散（ ） A 1000<λd B 500<λd C 1000>λd D 500>λ
d 3. 克怒森扩散的主要阻力是为分子与孔壁的碰撞所致，当孔径d 0与分子的平均自由行程λ满足什么关系是为分子扩散( ) A λ0
d >0.1 B λ0
d <0.1 C 0.1< λ0
d <100 D λ0
d >100
4. 综合扩散是给定的孔道中某一浓度范围内，即存在分子扩散，也存在克怒森扩散，当孔径d 0与分子的平均自由行程λ满足什么关系是为综合扩散（ ） A100>1.00>λd B 101.00>>λd C 1000>1000>λd D 1010>>λ
d 5.当希勒模数S ?在什么范围内，效率因子1≈η，内扩散过程已无影响。（ ） A ：S ?<0.6 B S ?＜0.5 C S ?<0.3 D S ?<0.4
6.当希勒模数值在什么范围内，化学反应速率远大于扩散速率，宏观反应速率受内扩散控制，此时效率因子S ?η1
≈（ ）。
7.A S ?>3 B S ?> 5 C S ?>7 D S ?>9
7. 气固催化反应的内扩散模数S ?=)('AS e
c f D k L
,其中L 为特征长度，若颗粒为圆柱形则 L= ( ) .
A.厚度/2
B.R
C.R/2
D.R/3 8.图5反映了不同形状的催化剂效率因子随希勒模数的关系，以下结论正确的是
9. 对于气固相催化平行反应A ?→?1K P （目的产物），反应级数为m ，
A ?→?12K
S （副产物），反应级数为n,当存在内扩散影响时，瞬时选择性S P 增大还是减小取决于两个反应级数只差,以下结论正确的是（ ）
A ：m=n 时，瞬时选择性S P 下降
B m>n 时，瞬时选择性S P 下降
C ：m D m>n 时，瞬时选择性S P 上升 10图6是宏观反应速率在不同控制步骤下的示意图，其中“2”过程由什么控制（） A 外扩散控制 B 内扩散控制 C 内外扩散同时控制 D 动力学控制 11. 通常情况下,在气固催化反应中,反应物A 的浓度（） A. Ag C >AS C ≈AC C B. Ag C >AS C >AC C C. AC C >Ag C >AS C D. AS C >AC C >Ag C 12. 气固相催化宏观反应过程中，当化学动力学控制时，反应物A 的浓度（） A ．Ag C >AS C ≈AC C B. Ag C ≈AS C >AC C C. AC C ≈Ag C ≈AS C D. AC C >AS C >Ag C 13. 气固相催化宏观反应过程中，当外扩散控制时，反就物A 的浓度（ A ） A ．Ag C >AS C B. AS C 14由于流体与颗粒外表之间存在层流边界层，造成流体的浓度与颗粒外表面浓度（） A.相同 B.不同 C.增大 D.减小 15.石油化工中催化反应的“结炭”和砷化物可与钒催化剂生成挥发性的5252O As O V ?气体将52O V 带走两种催化剂失火原因分别属于（ ） A 物理中毒，结构变化 B 物理中毒，化学中毒 C 化学中毒，结构变化 D 物理中毒，暂时性中毒 三、判断 1.对于气固相催化反应，本征动力学的研究更具有实际和重要的意义（） 2. 分子扩散阻力主要是分子与孔壁的碰撞所致（） 3. 综合扩散是即存在分子扩散，也存在克怒森扩散( ) 希勒模数的数值反映出过程受化学反应及内扩散过程影响的程度( ) 4.希勒模数值越小，说明扩散速率相对于反应速率越大，宏观反应速率受扩散的影响越小，过程属于反应动力学控制( ) 5.内扩散对复合反应的选择性无影响（） 6. 催化剂一旦失活，就不能再使用（） 四、简答 1.固体催化剂有哪几部分组成，一个好的固体催化剂须具备哪些特点？ 2.何为宏观动力学，宏观动力学主要讨论那几方面的内容? 3.实验室中欲测取某气固相催化反应动力学，该动力学方程包括本征动力学与宏观动力学方程，试问如何进行？ 4. 什么是宏观反应速率的定义式？什么是宏观反应速率的计算式？两者有何异同？ 五、计算 1.异丙苯在催化剂上脱烷基生成苯，如催化剂为球形，密度为ρP=1.06kg·m-3，空隙率εP=0.52，比表面积为S g=350m2g-1，求在500℃和101.33kPa，异丙苯在微孔中的有效扩散系数，设催化剂的曲折因子τ=3，异丙苯?苯的分子扩散系数D AB=0.155cm2s-1。 解 2. 在硅铝催化剂球上，粗柴油催化裂解反应可认为是一级反应，在630℃时，该反应的速率常数为k=6.01s-1，有效扩散系数为D e=7.82╳10-4cm2s-1。，试求颗粒直径为3mm和1mm时的催化剂的效率因子。 3. 常压下正丁烷在镍铝催化剂上进行脱氢反应。已知该反应为一级不可逆反应。在500℃时，反应的速率常数为k=0.94cm3s-1g cat-1，若采用直径为0.32cm的球形催化剂，其平均孔径d0=1.1╳10-8m，孔容为0.35cm3g-1，空隙率为0.36，曲折因子等于2.0。试计算催化剂的效率因子。 4.某一级不可逆催化反应在球形催化剂上进行，已知D e=10-3cm2s-1，反应速率常数k=0.1s-1，若要消除内扩散影响，试估算球形催化剂的最大直径。 解 第六章气固相催化反应固定床反应器 1.气固相催化反应器按反应器结构分（）、（）、（）、（）。 2.固定床中催化剂不易磨损是一大优点，但更主要的是床层内流体的流动接近于（），因此与反混式的反应器相比，可用较少量的催 化剂和较少的反应器容积来获得较大的生产能力。 3.固定床反应器一维拟均相理想流动买模型的基本方程（数学模型）有三个：（ ）、（ ）、（ ）。 4.与颗粒具有相同比表面积的球体的直径称为（ ）。 5.固定床的（ ）定义为水力半径H R 的四倍，而水力半径可由床层空隙率及单位床层体积颗粒的润湿表面积来求得。 二、选择 1.比表面积当量直径（S d ）的计算公式是（ ） A S d =S S S V 6 B S d =3/1)6(πS V C S d =2/1)(πS S D S d =S S S V 4 2.为减少壁效应的影响，要求床层直径至少要大于颗粒直径的（ ）倍以上。 A 2 B 4 C 6 D 8 3.在内径为50mm 的管内装有4m 高的催化剂层，催化剂的粒度分布如下表所示。 则催化剂颗粒的平均直径为（ ） A 3.96?103-m B 3.96?102-m C 0.396m D 3.96m 四、简答 1.简述固定床反应器的优缺点？ 第七章 气固相催化反应流化床反应器 一、填空 1.当流花床层处于流化状态时，随着流体流量的增加，床层可能会出现两种不同的形态，分别是（ ）、（ ）。 2.整个流化床反应器由（ ）和（ ）组成。 3.在流态化操作中两种常见 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.（）和（）一起，构成了化学反应工程的核心。〔三传；反应动力学〕 3.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） 4.化学反应和反应器的分类方法很多，按反应系统涉及的相态分类，分为：（）和（）。 5.化学反应和反应器的分类方法很多，按操作方法分为（）操作、（）操作和（）操作。 6.化学反应和反应器的分类方法很多，按传热条件分为（）、（）和（）。 选择1. ( ) “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 反应热力学 D 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。A 能量传递B质量传连C 热量传递D 动量传递 3. （）按反应器的型式来分类，高径比大于30的为 A.管式反应器B槽式反应器C塔式反应器D釜式反应器 三、判断 1.物理过程不会改变化学反应过程的动力学规律，即化学反应速率与温度浓度之间的关系并不因为物理过程的存在而发生变化。（） 2.流体流动、传质、传热过程不会影响实际反应的温度和参与反应的各组分浓度在时间、空间上的分布，最终影响反应结果。（） 四、简答 1.利用数学模型解决化学反应工程问题的步骤？ 第一章 均相单一反应动力学和理想反应器 1.均相反应是指（ ）。 2.如果反应体系中多于一个反应物，在定义转化率时，关键组分A 的选取原则是（ ）。 3. 当计量方程中计算系数的代数和等于零时，这种反应称为( ) ，否则称为( ) . 4. 化学反应速率式为β α B 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P K 则 C K ＝( )P K . 5. 活化能的大小直接反映了( )对温度的敏感程度. 6.化学反应动力学方程有多种形式。对于均相反应，方程多数可以写成（ ）或（ ）。 7.对于反应器的开发根据（ ）来选择合适的反应器，结合（ ）和（ ）两方面特性来确定操作方式和优化操作条件。 8.物料在反应器的混合，依据停留时间分为（ ）（ ）。 9.按返混情况的不同，理想流动反应器可分为（ ）、（ ）、（ ）。 10.在设计和分析反应器时，经常涉及（ ）、（ ）、（ ）、（ ）四个量。其中定义为反应器有效容积V R 与流体特征体积流率V 0之比值为（ ）。 二、选择 1.其定义为反应器有效容积V R 与流体特征体积流率V 0之比值的量为（ ） A 反应时间t r B 停留时间t C 空间时间τD 空间速度S V 2. 下列那一项不属于间歇反应器中的非反应时间（ ） 化学反应工程试题 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】 化学反应工程原理 一、选择题 1、气相反应CO + 3H 2CH 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 2 、一级连串反应A S 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. 22/1120]1)/[(+K K C A C. 1 22)(120K K K A K K C - D. 22/1210 ]1)/[(+K K C A 3、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 B. 00A P P n n n - C. 00 S S P P n n n n -- D. 00 R R P P n n n n -- 4、全混流反应器的容积效率η=时，该反应的反应级数n___B__。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 5 、对于单一反应组分的平行反应A 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 6、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 7 、一级不可逆液相反应A 2R ，30/30.2m 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_C_3m 。 A. B. C. D. 8、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=____B___秒。 A. 400 B. 460 C. 500 D. 560 9、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 10、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 11、全混流反应器中有___B__个稳定的定常态操作点。 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。 2010-2011学年第二学期末考试试题（A 卷） 一、选择题（30分，每题1.5分） 1、―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 2、对于反应sS pP b B aA +?→?+， 则P r = ___A__ ()A r -。 A. a p ， B. a p ， C. p a , D. p a 3、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 4、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，则膨胀率A ε=（ Ｃ ） A. –1 B . –1/2 C. 1/3 D.4/3 5、反应2421042H H C H C +→，反应速率常数10.2-=s k ，则反应级数n=（ Ｂ） A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 6、串联反应A → P （目的）→R + S ，目的产物P 的得率X P =（ Ａ）。 A. 00A P P n n n - B.A A P P n n n n --00 C.00S S P P n n n n -- D.0 R R P P n n n n -- 7、分批式操作的间歇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 8、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 9、对于单一反应组分的平行反应 ，其瞬间收率P ? 随C A 增大而单调下降，则最适合的反应器为( Ａ )。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器 化学反应工程原理 一、选择题 1、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 2 、一级连串反应A S 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. 22/1120]1)/[(+K K C A C. 122 )(120K K K A K K C - D. 22/1210]1)/[(+K K C A 3、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 --0 0 B. 00A P P n n n - C. 00 S S P P n n n n -- D. 00R R P P n n n n -- 4、全混流反应器的容积效率η=时，该反应的反应级数n___B__。 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 5 、对于单一反应组分的平行反应 A 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 6、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 7 、一级不可逆液相反应A 2R ，30/30.2m 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_C_3m 。 . 化学反应工程试卷及答案 一、填空题（共25分,每空1分） 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 ，而且着重研究传递过程对 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．反应器按型式来分类可以分为管式反应器、 和 。 3．对于反应D C B A 432+=+，反应物A 的消耗速率表达式为 ；反应产物C 的生成速率表达式为： 。 4．反应器设计计算所涉及的基础方程式就是动力学方程式、 和 。 5．间歇釜反应器中进行如下反应： P A → (1) 1 1n A A C k r = 1E S A → (2) 22n A A C k r = 2E 在Ao C 和反应时间保持不变下，降低反应温度，釜液中S p C C /增大，表明活化能1E 与2E 的相对大小为 ；在温度和反应时间保持不变下，增高反应浓度，釜液中S p C C /增大，表明反应级数1n 、2n 的相对大小为 。 6．单位时间内由颗粒外表面传递至气相主体的热量可由牛顿冷却定律表达，其表数学表达式为 。 7．全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为 、 。 8．对催化剂性能影响最大的物理性质主要是 、 和孔体积分布。 9．复合反应包括三个基本反应类型，即并列反应、平行反应和_____________。 10．在停留时间相同的物料之间的均匀化过程，称之为 。而停留时间不同的物料之间的均匀化过程，称之为 。 11．对于反应级数0 化学反应工程试题 班级姓名学号号 一、请在下列各题中各选择一个最适当的答案（每题1分，共40分） 1.（）不是反应程度的特点 A 总为正值 B 各反应组分的反应程度相同 C 随反应时间而变 D 与反应计量系数无关 2.-r A=kC A n中，式中的负号意味着（） A 反应速率常数为负值 B 反应速率随浓度的下降而减小 C 公式表示的是A的消耗速率 D dc A/dt为正值 3.返混的定义是（） A 不同空间位置的粒子的混合 B 不同停留时间的粒子的混合 C 参与不同反应的粒子的混合 D 不同反应器内粒子的混合 4.自催化反应当转化率为零时反应速率（） A 最大 B 出现极值点 C 为负值 D 为0 5.平推流反应器中诸参数不随（）而变 A 反应物的组成 B 反应器的轴向位置 C 反应器的空间时间D反应器的径向位置 6.在平推流反应器进行某一变容反应，若εA>0，则空间时间τ将（）平均停 A 等于 B 小于 C 大于 D 接近于 7.对反应级数大于零的单一反应，对同一转化率，其反应级数越小，全混流反 应器与平推流反应器的体积比（）。 A 不变 B 变大 C 变小 D 不好说 8.复合反应的瞬时选择性定义为（） A 生成目的产物消耗的反应物与所有消耗 的反应物的比值 B 生成副产物消耗的反应物与生成目的产物 消耗的反应物的比值 C 目的产物的净生成速率与反应物的消耗 速率的比值 D 副产物的生成速率与目的产物的净生成速 率的比值 9.空间时间的定义是（） A 停留时间与非生产时间的和 B 实际反应时间与真实停留时间的和 C 反应器有效容积与入口体积流率的比值 D 反应物微元在反应器内经历的时间 10. 11.平推流反应器的无因次方差为（） A 1 B 2 C －1 D 0 12.对反应级数大于零的单一反应，随着转化率的增加，所需全混流反应器与平 推流反应器的体积比（） A 不变 B 增加 C 减小 D 不一定 13.由脉冲示踪实验可以直接获得的是（） A 停留时间分布函数 B 停留时间分布密度函数 C 平均停留时间 D 方差 14.非理想流动反应器的方差随偏离平推流反应器的程度而（） A 减少 B 增大 C 先增大后减少 D 不变 15.非理想流动反应器的停留时间分布函数曲线是（） A 单调递减的 B 单调递增的 C 有极大值的 D 不好说 16.所谓对比时间是指（） 化学反应工程 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。 一、填空（40分） （1）气相反应A＋3B→2C，则δ= δ= 。ΒA dC A?r?,前提是（2）反应速率常数有时可以表为。A dt （3）空间速度是指 ___________ ， 空间时间是指 __________。 （4）反应具有最佳温度曲线， 最佳温度曲线是指 __________ 。 4.0克／cm5）多孔性球形颗粒10克，半径1cm，系由密度为（孔隙率3的材料制成。 则其孔容积V= ,θ= g 。假密度ρ= 2?0.218?，如果采用扩散模型，则）已知某非理想流动反应器其停留时间分布的方差 （6?Pe=_______,如果采用多级全混流模型，则m=_______ （7）催化剂微孔内的气体扩散有＿＿＿＿扩散，＿＿＿＿扩散、＿＿＿＿扩散、 及＿＿＿＿扩散等多种形式。。 L r?2C AL A C1mol/L, ，进料反应进行至，（8）复合反应＝A02C2r?M AM x?0.5, s = 时。如果该反应在在固体催化剂中进行时，由瞬时选择性LA。于内扩散的影响，选择性会t?E(t)dt?F(?)?F(0)?）（9,，。 0． （10）内扩散效率因子ζ和Thiele模数Φ的数值通常有如下关系： 外扩散和化学动力学控制时ζ1，Φ值较； 内扩散强烈影响时ζ1，Φ值较。 （11）CO中温变换反应器属于固定床里的反应器。固定床按气体流动方向， 可以分为和反应器。 492－＝/s, =1.5×1012）某一级不可逆的气液反应过程，已知k=10mm/s,D（LL则当k 时，该反应属于快反应，反应区主要在，工业上可选用 反应器或反应器；当k 时，该反应属于慢反应，这时反应区主 要在，工业上可选用或反应器。 L2r?1.0CC BAL L 13AB为主产物，则适＋（，）对于平行反应2r?2.0CC M BAA CC 的要求是宜的操作条件对和。BA （14）返混是指 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？ 《化工设备设计基础》综合复习资料化工设备设计基础》综合复习资料 一、填空题 1. 容器按照壁厚大小分为__________和___________。 2. 双鞍座支承的卧式容器可简化为受均布载荷的算时则简化为梁。或。直径为 D 的圆形截梁；而直立的塔设备进行校核计 3. 矩形截面（长=b、宽=h）对 Z 轴的惯性矩公式为面对其对称轴的惯性矩为。 4. 计算内压操作塔设备筒体壁厚的依据是其对其应力。 应力，而进行直立设备校核计算时主要是针 5. 我国压力容器设计必须遵循的安全技术法规和标准为和。 6. 立式容器的支座有腿式支座、____________、____________和____________四种。 7. 对与封头相连的外压容器筒体而言，其计算长度应计入封头的直边高度及凸形封头 ____的凸面高度。 二、判断题 1．下列直立薄壁容器，受均匀气体内压力作用。哪些能用薄膜理论求解壁内应力？哪些不能？（1）横截面为正六角形的柱壳。（2）横截面为圆的轴对称柱壳。（3）横截面为椭圆的柱壳。（4）横截面为半圆的柱壳。（5）横截面为圆的锥形壳。 2．在承受内压的圆筒形容器上开椭圆孔，应使椭圆的长轴与筒体轴线平行。 3．薄壁回转壳体中任一点，只要该点的两个曲率半径 R1=R2，则该点的两向应力相等。 4．因为内压薄壁容器圆筒的两向应力与壁厚成反比，当材质与介质压力一定时，则壁厚大的容 器，壁内的应力总小于壁厚小的容器。 5．按无力矩理论求得的应力成为薄膜应力， 薄膜应力沿壁厚均匀分布的。 三、简答题 1. 写出下类钢材牌号的含义 09MnNiDR 和 1Cr18Ni9Ti（符号和数字）。 2. 二力平衡条 件是什么？什么叫二力杆？ 3. 内压壁厚设计公式中为何引入焊缝系数？焊缝系数与哪些因素有关？ 4. 什么叫长圆筒？什么叫短圆筒？用什么参数界定的？ 5. 法兰公称压力的确定受到哪些因素的影响？为什么公称压力 PN 为 1.0MPa 的法兰，其最大允许操作压力比有时 1.0MPa 高而有时又比 1.0MPa 低？ 6．设置加强圈的目的是什么？加强圈的类型有哪些？ 7. 什么叫失稳？外压容器的稳定性条件是什么？ 8. 用抗拉强度规定只下限为σb=620 MPa 材料制造的容器为几类容器？依据是什么？ 9. 试确定塔卧置做水压试验时的试验压力 PT 。塔的设计压力为 P，水重度γ，塔高H。 10. 有一管线法兰，已知设计压力为 0.2MPa，设计温度为 300℃，试问在此管线上能 否使用公称压力为 0.25MPa 的碳钢平焊法兰？为什么？ 11. 焊缝系数与哪些因素有关？若一容器为双面对接焊缝，局部无损探伤，焊缝系数为多少？ 12. 封头有哪几种形式？各适用于什么场所？ 化学反应工程考试题库（分三个部分） （一）（综合章节）复习题 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。 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。 二、填空题（每题5分，共30分） 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 反应的活化能为 52894 J ／mol 。 解：mol J E E T T R E k k /528942ln )308 12981(314.82ln )11(ln 2 112=∴=-==-=， 2．一气固催化反应R B A →+，若本征反应速率方程为： 则该反应可能的反应机理为 σR R σσR σB σA σB σ σB A σ σA S k +?+?→?+?+?+） 此步为速率控制步骤 ( 222 3．间歇釜反应器中进行如下反应： P A → (1) －r A1＝k 1C A a1 S A → (2) －r A2=k 2C A a2 在C A0和反应时间保持不变下，降低反应温度，釜液中C P /C S 增大，表明活化能E1与E2的相对大小为 E1 化学反应工程试题答案 一、单选题：（共60小题，每题0.5分） 1、化学反应工程是研究如下问题的学科：（A） A、化学反应器工程问题 B、化工单元操作 C、反应器特性 D、传递特性 2、化学反应工程研究的对象是：（A） A、化学反应器 B、单元操作 C、化工流程 D、化学工艺 3、连续操作的反应器的独立变量为（C） A、浓度 B、反应时间 C、反应器体积大小 4、理想混合的间歇反应器的独立变量为（B） A、反应速率 B、反应时间 C、反应空间 5、连续操作的理想混合流反应器的独立变量是：（C） A、反应物浓度 B、反应时间 C、反应空间 6、间歇操作的反应器所具有的特点包括：（A） A、参数随时间变化 B、参数随空间变化 C、累积量为零 D、累积量不为零 7、在对理想的全混流反应器进行物料衡算时，下面哪些量为零：（D） A、流入量 B、流出量 C、反应量 D、累积量 8、在对定常态操作的反应器进行物料衡算时，下面哪些量为零：（D） A、流入量 B、流出量 C、反应量 D、累积量 9、稳定的定常态操作点符合如下条件：（A） A、移热速率大于放热速率 B、移热速率小于放热速率 C、移热速率等于放热速率 10、若CSTR的某一操作点是稳定的定常态操作点，则该操作状态具有的特点是：（C） A、移热速率大于放热速率 B、移热速率小于放热速率 C、移热速率等于放热速率 11、在CSTR中进行一级不可逆反应，最多可以有几个定常态操作点？（D） A、0 B、1 C、2 D、3 E、4 12、对于反应级数大于零的反应，下述情况哪种容积效果最高？（C） A 、单釜CSTR B 、多釜CSTR C 、PFR 13、对于自催化反应，下述情况哪种容积效果最高？ （A ） A 、CSTR 串联PFR B 、最优循环比下操作的PFR C 、CSTR 14、稳定的定常态操作的CSTR 反应器在该操作点下列情况是必然成立的： （B ） A 、移热速率等于放热速率 B 、移热速率大于放热速率 C 、移热速率小于放热速率 15、对于级数大于零的自催化反应，其动力学线（()A A x ~r 1-）一般存在一个极值，下述情况哪种容积效果最高？ （D ） A 、单釜CSTR B 、多釜CSTR C 、PFR D 、CSTR 串联PFR 16、对于反应级数小于零的反应，下述情况哪种容积效果最高？ （A ） A 、单釜CSTR B 、多釜CSTR C 、PFR 17、对于绝热的放热反应，下述哪种操作方式的容积效果最高？ （A ） A 、CSTR 串联PFR B 、最优循环比下操作的PFR C 、CSTR 18、平推流反应器的空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确？ （C ） A 、总是相等 B 、总是不相等 C 、不确定 19、全混流反应器的空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确？ （C ） A 、总是相等 B 、总是不相等 C 、不确定 20、平推流反应器中进行恒温、恒压等分子气相反应时，空时与反应时间之间的关系下列哪种说法正确？ （A ） A 、总是相等 B 、总是不相等 C 、不确定 21、间歇反应器的反应转化率与反应器大小之间下述说法哪些正确？ （B ） A 、与反应器大小有关 B 、与反应器大小无关 C 、不确定 22、在对间歇反应器进行设计时，反应器体积大小与下述哪个因素有关？ （B ） A 、反应时间 B 、单位时间处理量 C 、不确定 23、从反应器的停留时间分布测定中求得无因次方差98.02=θσ，则反应器可近视为： （B ） A 、理想的平推流反应器 B 、理想的全混流反应器 C 、理想混合间歇反应器 24、从反应器的停留时间分布测定中求得无因次方差02.02=θσ，则该反应器可近视为： （A ） A 、理想的平推流反应器 B 、理想的全混流反应器 C 、理想混合间歇反应器 《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 。 一、在体积为V 的反应器中进行液相等温反应P A →，已知反应速率为 2 A A kC r =-，求： （1）当CSTR 中的转化率为0.5时，若将反应器改为同体积的PFR ，反应条件不变，则转化率为多少？（9分） （2）当CSTR 中的转化率为0.5时，若将反应器体积增大10倍，反应条件保持不变，则转化率为多少？（9分） 二、在一个等温活塞流反应器中，发生不可逆气相基元反应A 2B →。反应物A 和稀释剂C 以等摩尔比加入，A 的转化率为90%。如果A 的摩尔进料流率减少一半，假设C 的进料流率保持不变，那么A 的转化率为多少？（18分） 三、有如下平行反应： 其动力学方程分别为：8 .15.02B A P C C k r =，3.01B 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 /1500==，均从反应器入口加入，计算A 的转化率为0.5时的瞬时选择性。（5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？（10分） 四、假设某实验室有一非理想化学反应器，请问如何对这个反应器进行分析，如何求该反应器中反应物的转化率？（14分） 五、在球形催化剂上进行一级不可逆反应P A →，催化剂的粒径为 2.4mm ，气流主体中A 的浓度为1mol/m 3，测得单位床层表观反应速率 (－r A )obs ＝2.77×10-5 mol/(cm 3.s)，组分A 在颗粒内有效扩散系数为0.15cm 2/s ，外部传质系数为K G ＝30cm/s 。请问： （1）外扩散对反应过程是否有影响？可通过什么途径来消除该影响？（5分） （2）内扩散对反应过程是否有影响？可通过什么途径来消除该影响？（10分） 六、下表为转框反应器中测得的气固催化反应动力学数据： B A +) (P 主反应) (S 副反应反应工程题库
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