化学反应工程试题..

02010-2011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sSpPbBaA，则Pr=___A__Ar。A.ap，B.ap，C.pa,D.pa3、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=（Ｄ）A.–2B.–1C.1D.24、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=（Ｃ）A.–1B.–1/2C.1/3D.4/35、反应2421042HHCHC，反应速率常数10.2sk，则反应级数n=（Ｂ）A.0B.1C.2D.36、串联反应A→P（目的）→R+S，目的产物P的得率XP=（Ａ）。A.00APPnnnB.AAPPnnnn00C.00SSPPnnnnD.00RRPPnnnn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CA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1C.多釜串联全混流反应器D.全混流串接平推流反应器10、全混流反应器的无因次时间分布函数和分布密度函数是(Ｄ)A.tttF10,tttE0)(；B.1110)(F,110)(E；C.tetF1)(,tetE1)(；D.eF1)(，eE)(。11、某平行反应SAPA21,其中反应1为二级反应，反应2为一级反应，反应活化能1E＜2E，P为目的产物，该反应的温度和反应物浓度如何选择？(Ｂ)A.高的进料浓度高的反应温度；B.高的进料浓度低的反应温度；C.低的进料浓度高的反应温度；D.低的进料浓度低的反应温度。12、全混流反应器稳态操作点满足的基本条件是(Ｂ)ArgQQ，dTdQdTdQgr；BrgQQ，dTdQdTdQgr；CrgQQ,EaRTTTTm2；D)()(rrAgHVrQ，)()(000mpprAUTTCTAUCQ13、气-液反应过程包括以下那些步骤:(Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ)A气体向气液界面的扩散；B液体反应物向气液界面的扩散；C气液界面处气体的溶解；D溶解气体在界面以及液相内的化学反应。14、等温催化剂的效率因子为催化剂粒子的（Ｂ）与催化剂内部的浓度和温度与其外表面上的相等时的反应速率之比。A.外扩散速率B.实际反应速率C.内扩散速率D.表观反应速率15、全混流反应器中有（Ｂ）个稳定的定常态操作点。A.1B.2C.3D.4216、全混流流动的E（t）曲线的无因次方差2=（Ｃ）。A.0B.0～1C.1D.＞117、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18、对于气—液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用（Ｃ）装置。A.填料塔B.喷洒塔C.鼓泡塔D.搅拌釜19、骨架Ni催化剂的制备是将Ni与Al按比例混合熔炼，制成合金，粉碎以后再用苛性钠溶液溶去合金中的Al而形成骨架，这种制备方法是（Ａ）。A.溶蚀法B.热熔法C.沉淀法D.混合法20、对于一级反应，催化剂颗粒的无因次西勒模数essDkR3值的大小反映了表面反应速率与（Ｃ）之比。A.扩散速率B.外扩散速率C.内扩散速率D.实际反应速率二、间答题(20分，每题5分)1、气-固催化反应一般包括那些步骤？2、停留时间分布密度函数E(t)布函数F(t)的意义。3、简述常用理想反应器的种类和特点。4、简述表征催化剂颗粒特征的基本参数粒径的表示方法。三、证明题(20分)串联反应MPAkk21，其中为目标产物，各反应均为一级不可逆反应，反应在等温全混流反应器中进行，开始时只有反应物A，证明最大产物P浓度为221120max1kkCCAP。四、计算题(30分，每题10分）31、平行反应)(主PA，)(副SA，其中APCr2，2ASCr，已知CP0=0，LmolCA20，求在全混流以及平推流反应器中的CP,max。（瞬时选择性APAPPdCdCrr）2、某一级不可逆反应在平推流反应器中进行，在150℃等温下反应，出口转化率为0.6。现改为等体积的全混流反应器中进行，料液流率以及初浓度都不变，要求转化率达到0.7，问此时全混流反应器在什么温度下操作？（反应活化能molkJEa/68.83）3、有一反应器被用于某一级反应，对该反应器进行脉冲法示踪—应答试验，在进口处加入函数，示踪物在出口处的响应为：t/s1020304050607080C(t)03554210已知该反应在全混流釜中进行时，在相同下，82.0AfX，用多釜串联模型求本反应器所能获得的转化率。2010/2011学年第2学期期末考试试题答案及评分标准（A卷）课程名称：化学反应工程使用班级：08040341、08040342、08040343一、选择题（30分，每题1.5分）1、D；2、A；3、D；4、C；5、B；6、A；7、B；8、B；9、A；10、D；11、B；12、B；13、A、B、C、D；14、B；15、B；16、C；17、A；18、C；19、A；20、C。二、简答题(20分，每题5分)1、气-固催化反应一般包括那些步骤？答：①气体分子由气相主体向催化剂表面的外扩散；②气体分子由催化剂4表面向催化剂内孔的内扩散；（1分）③气体分子在固体催化剂上形成吸附态；（1分）④吸附态络合物之间进行表面反应；⑤产物从催化剂表面的脱附；（1分）⑥产物气体分子由催化剂内孔向表面的内扩散；（1分）⑦产物气体分子由催化剂表面向气相主体的外扩散。（1分）２、停留时间分布密度函数E（t）和停留时间分布函数F（t）的含义。答：停留时间分布密度函数E（t）：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体，在反应器出口流体的质点中，在器内停留了t到t+dt之间的流体的质点所占的分率为E（t）dt。00.1)(dttE。(3分)停留时间分布函数F（t）：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间t=0流入反应器内的流体，在出口流体中停留时间小于t的物料所占的分率为F（t）。tdttEtF0)()(。（2分）３、简述常用理想反应器的种类和特点。答：常用的理想反应器有间歇反应器、平推流反应器和全混流反应器。（1分）间歇反应器特点：①反应器中各处的物料温度、浓度都相同；②无返混现象；③出料组成与反应器内物料的最终组成相同。（1分）平推流反应器特点：①反应器内没有物料的返混；②在垂直于流动方向上的同一截面，不同径向位置的流体特性（组成、温度等）是一致的；③在定常态下操作，反应器内状态只随轴向位置改变，不随时间改变。（2分）全混流反应器特点：①物料在反应器内充分返混；②反应器内各处物料参数均一；③反应器的出口组成与器内物料组成相同；④连续、稳定流动，是一定态过程。（1分）4、简述表征催化剂颗粒特征的基本参数粒径的表示方法。答：固定床中粒径的表示方法常用的有三种。（2分）颗粒的体积相当直径定义为具有相同体积pV的球粒子直径，表达式531/6PVVd；（1分）颗粒的面积相当直径是以外表面Pa相同的球形粒子的直径，表达式Paad；（1分）颗粒的比表面相当直径是以相同的比表面VS的球形粒子直径来表示，表达式VSSd6。（1分）三、证明题(20分)证明：对反应物A作物料衡算：VrvCvCAAA)(0vV(2分)1101111kvVkCCAA（3分）对中间产物P作物料衡算：VrvCvCPPP)(0（2分）VCkCkvCPAP)(021（2分）211011kkkCCAP（3分）上式对τ求导，使其为零，可得主产物P浓度：22212121102110)1()1(])1()1([)1)(1(0kkkkkkkCkkkCddCAAP（5分）221120max,]1)/[(1kkCCAP（3分）四、计算题(30分，每题10分）1、平行反应)(主PA，)(副SA，其中APCr2，2ASCr，已知CP0=0，LmolCA20，求在全混流以及平推流反应器中的CP,max。6（瞬时选择性APAPPdCdCrr）解：目标产物Ｐ的收率AAAAAPAPCCCCrrdcdc22222（2分）⑴在全混流反应器中)2(2200AAAfAAfAPfCCCCCCC（2分）当0APfdCdC时，PfC为最大0224AAAdCCCd（1分）0AC，2PfC（1分）⑵在平推流反应器中ACAACACCAPCCdCCdCCAAAA2ln24ln22ln222220（2分）当0AC，2ln2PfC（2分）２、某一级不可逆反应在平推流反应器中进行，在150℃等温下反应，出口转化率为0.6。现改为等体积德全混流反应器中进行，料液流率以及初浓度都不变，要求转化率达到0.7，问此时全混流反应器在什么温度下操作？（反应活化能molkjEa/68.83）解：在PFT中，反应器体积为：AfxAAAAxAAARxkxkCdxCrdxCVAfAF11ln100000000（1）（2分）7916.06.011ln11ln0AfRxkV(2)（2分）在CSTR中，反应器体积为AfAAfAAfAfARxCkxCrxCV100000（3）（2分）33.27.017.010AfAfRxxkV(4)（1分）(2)式÷(4)时得，3925.0kk（5）（1分）由Arrhenius公式知，TTREakk11ln（6）（1分）解出167440KT℃（1分）3、有一反应器被用于某一级反应，对该反应器进行脉冲法示踪—应答试验，在进口处加入函数，示踪物在出口处的响应为：t/s1020304050607080C(t)03554210已知该反应在全混流釜中进行时，在相同下，82.0AfX，用多釜串联模型求本反应器所能获得的转化率。解：20014522534031000tCCti（2分）t/s1020304050607080C(t)03554210E(t)00.0150.0250.0250.020.010.005０tE(t)00.30.75110.60.350tEt0622.540503624.50sttEtt3.39035.0175.026.013.0403100(1分)85.1953.3905.24505.222364064031022022tdttEttt（1分）127.03.395.19522（1分）全混流的设计方程)1(AfAfxkxt11159.082.013.3982.01stxxkAfAf（1分）多釜串联模型参数887.7127.0112N（2分）027.083.391159.0111180NAAkCC（1分）%3.97027.01Ax09-2010学年第二学期末考试试题（A卷）一、填空题（30分，每空1.5分）1．化学反应工程