化学反应工程复习题一．选择题1．可逆放热反应，在转化率一定时，反应速率随温度升高而( )Ａ．降低Ｂ.升高Ｃ.A、B均可能Ｄ.同可逆吸热反应2．可逆吸热反应，在转化率一定时，反应速率随温度升高而( )Ａ．降低Ｂ.升高Ｃ.A、B均可能Ｄ.同可逆吸热反应3.不可逆反应，在转化率一定时，反应速率随温度升高而( )Ａ．降低Ｂ.升高Ｃ.A、B均可能Ｄ.同可逆吸热反应4．当瞬时选择性随关键组分转化率增大而单调增加时，收率顺序：A、间歇釜＜多个连续釜串联＜单一连续釜B、多个连续釜串联＞间歇釜＞单一连续釜C、间歇釜＞单一连续釜＞多个连续釜串联D、间歇釜＞多个连续釜串联＞单一连续釜5．当瞬时选择性随关键组分转化率增大而单调下降时，收率顺序：A、间歇釜＜多个连续釜串联＜单一连续釜B、多个连续釜串联＞间歇釜＞单一连续釜C、间歇釜＞单一连续釜＞多个连续釜串联D、间歇釜＞多个连续釜串联＞单一连续釜6、正常动力学，转化速率-RA随XA增加而降低。
A、多釜串联比单釜有利，总反应体积小于单釜体积。
B、多釜串联比单釜有利，总反应体积大于单釜体积。
C、单釜比多釜串联有利，单釜的反应体积小于串联釜的总体积。
D、单釜比多釜串联有利，单釜的反应体积小于串联釜的总体积。
7、反常动力学，转化速率-RA随XA增加而增加。
A、多釜串联比单釜有利，总反应体积小于单釜体积。
B、多釜串联比单釜有利，总反应体积大于单釜体积。
C、单釜比多釜串联有利，单釜的反应体积小于串联釜的总体积。
D、单釜比多釜串联有利，单釜的反应体积大于串联釜的总体积。
8、下列叙述正确的是（）A、对于可逆吸热反应，反应速率随XA的变化升高而升高B、对于可逆放热反应，反应速率随XA的变化升高而升高C、对于可逆吸热反应，存在最佳温度TopD、对于可逆放热反应，存在最佳温度Top9、下列叙述正确的是（）A、对于可逆吸热反应(温度一定)，反应速率随XA的变化升高而降低B、对于可逆放热反应(温度一定) ，反应速率随XA的变化升高而升高C、对于可逆吸热反应，存在最佳温度TopD、对于可逆放热反应，不存在最佳温度Top1. 化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指传质2. 一级连串反应，在平推流反应器中，为提高目的产物的收率，应k2/k1。
（增高或降低）。
3. 停留时间分布的两个函数间的关系是停留时间在0～∞间的物料占总物料的分率应为。
4. 对于循环操作的平推流反应器，当循环比0时为反应器，而当∞时则相当于反应器。
5. 若一级反应的反应速率rA采用kmol/（m3·s）为单位，浓度采用kmol/m3为单位，则k 的单位为，若反应速率以kmol/(kg·s)表示，则k的单位为6. 如果将管式反应器出口的产物部分返回到入口处与原始物料混合，这类反应器为的管式反应器。
7. 全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为; 。
8. 停留时间分布可由两个函数定量描述，它们是和。
9. 工业反应器有三种操作方式，包括：，；。
10. 气体在固体表面的吸附中物理吸附靠结合的，而化学吸附是靠结合的.6. 计算转化率起始状态的选择，正确的是（)A. 连续反应器，选择反应器出口处原料的状态B. 连续反应器，选择反应器进口处原料的状态C. 间歇反应器，选择反应结束时的状态D. 数个反应器串联，往往以进入第二个反应器的原料组成为计算基准7. 全混流反应釜最多可以有（）个定常操作点A.1B. 2C. 3D. 48. 对于反应速率随转化率变化存在一个极大值的化学反应，最合适的反应器为A. 管式反应器B. 釜式反应C. 循环操作的管式反应器D. 釜式反应串联管式反应器9. 不是理想吸附的基本假定的是（）A. 吸附位具有相同的能量B. 属单层吸附C. 被吸附分子间的作用力可略去不计D. 属多层吸附11. 脉冲法测定停留时间分布对应曲线为A. E(t) 曲线B. F(t)曲线C. I(t)曲线D. y(t)曲线12. 全混流流动E(t)曲线的方差=A. 0B. 0~1C. 1D. >115. 一级连串反应在间歇式反应器中进行，则目标产物P存在最大浓度，其最大浓度时的反应时间应该为?二．讨论题1、一间歇釜式反应器中进行一级不可逆反应，在相同的操作时间下采用大釜比用小釜所达到的转化率要高。
这种说法是否正确？答：这种说法不正确。
由于操作时间相同，由t=1/kln(1/1-X A) (一级反应)知，反应的转化率与反应器的体积无关，只与反应时间有关。
2、平行反应分析：温度和浓度对瞬时选择性的影响浓度的影响与主、副反应级数有关α＝β，与浓度无关α>β，浓度增高，瞬时选择性增加α< β，浓度增高，瞬时选择性降低温度的影响与主副反应活化能有关E主＝E副，与温度无关E主>E副，温度增高，瞬时选择性增加E主< E副，温度增高，瞬时选择性降低三．计算题1．有一级不可逆反应A →P，在85℃时反应速率常数为3.45×10-2min-1，若日产400Kg 的产品P,A和P的密度均为1.25Kg/l,今拟在间歇釜式反应器中进行，若辅助操作时间为0.5 h,最终转化率为95%，求:①每批操作所需反应时间？②若装填系数为0.75，求反应器的体积？答：①t==86.8 min =1.45 h②每批产量：400[(24/（t0+t）]=400/[24/(0.5 + 1.45)]= 32.5Kg每批物料的投放量：32.5/1.25/0.95=27.37 L反应器的实际体积Vr=27.37/0.75=36.49 L1．在银催化剂上进行甲的醇反应：2CH3OH+O2→2HCHO+2H2O2CH3OH+3O2→2CO2+4H2O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%。
甲醇的收率为69.2%。
试计算（1）反应的选择性；（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S=Y/X=0.692/0.720=0.9611=96.11%(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），当进入反应器的总原料为100mol时，则反应器的进料组成为组分摩尔分率yi0摩尔数ni0（mol）CH3OH0.27427.4空气0.547954.79（O2：11.51，N2：43.28）水0.178117.81总计1100设甲醇的转化率为为XA，甲醇的收率为YP，根据（1.3）和（1.5）式可得反应器出口甲醇，甲醛和二氧化碳摩尔数nA，np，nC，分别为nA=nA0(1－XA)=7.672molnp= nA0YP=18.96molnC= nA0(XA－YP)=0.7672 mol综上所述反应的化学计量式水（nW）,氧气（nO，和氮气（nN）的摩尔数为nW= nW0+ nP+2 nC=38.30 molnO= nO0－1/2 np－3/2nC=0.8792molnN=nN0=43.28mol所以，反应器出口气体组成为....2.7在进行一氧化碳变换反应动力学研究中，采用B106催化剂进行试验，测得正反应活化能为9.629×104J/mol，如果不考虑逆反应，在反应物料组成相同的情况下，试问反应温度为550℃时的速率比反应温度为400℃时的反应速率大多少倍？解：从题中可知，反应条件除了温度不同外，其他条件都相同，而温度的影响表现在反应速率常数k上，故可用反应速率常数之比来描述反应速率之比。
r550/r400=k550/k400=Aexp(－E/RT550)/ Aexp(－E/RT400)=exp[E/R(1/T400－1/T550)]=23(倍)2.12 甲烷与水蒸气在镍催化剂及750℃等温下的转化反应为：原料气中甲烷与水蒸气的摩尔比为1:4，若是这个反应对各反应物均为1级。
已知。
试求：（1）反应在恒容下进行，系统的初始总压为0.1013MPa，当反应器出口的CH4转化率为80％时，CO2,H2 的生成速率是多少？（2）反应在恒压下进行，其他条件如（1），的生成速率又是多少？解：（1）由题意可将反应速率表示为A+2B→C +4D rC=kCACB对于恒容过程，则有CA=CA0(1－XA)CB-=CB0－2CA0XACA0=PA0/RT=2.382×10-3mol/lCB0=4CA0=9.528×10-3 mol/l当XA=0.8时CA= CA0(1－XA)=4.764×10-4 mol/lCB-=CB0－2CA0XA=5.717×10-3 mol/lRC=rC=kCACB=5.447×10-6mol/（l?S）RD=4rC=2.179×10-5 mol/（l?S）（2）对于恒压过程，是个变容反应过程，由（2.49）式可求出总摩尔的变化数δA=∑t/A=（1+4－1－2）/1=2反应物A的原始分率：yA0=1/(1+4)=0.2由（2.52）式可得转化率为80%时的浓度：CA=CA0(1－XA)/(1+δA yA0 XA)=3.609×10-4mol/lCB-=（CB0－2CA0XA）/(1+δA yA0 XA)=4.331×10-3 mol/lrC= kCACB=3.126×10-6mol/(l.s)RC=rC=3.126×10-6mol/(l.s)3.2拟在等温间歇反应器中进行氯乙醇的皂化反应：以生产乙二醇，产量为20kg/h ，使用15％（质量分率）的NaHCO3水溶液及30％（质量分率）的氯乙醇水溶液作原料，反应器装料中氯乙醇与碳酸氢钠的摩尔比为1:1，混合液的密度为 1.02kg/L 。
该反应对氯乙醇和碳酸氢钠均为1级，在反应温度下反应速率常数等于5.2L/(mol*h)，要求转化率达到95％。
（1）若辅助时间为0.5h，试计算反应器的有效体积；（2）若装填系数取0.75，试计算反应器的实际体积。
解：（1）氯乙醇，碳酸氢钠和乙二醇的分子量分别为80.5，84，62每小时产乙二醇：20/62=0.3226kmol/h每小时需氯乙醇：0.3226×80.5/0.95×30%=91.11 kg/h每小时需碳酸氢钠：0.3226×84/0.95×15%=190.2kg/h原料体积流量：Q0=（91.11+190.2）/1.02=275.8l/h氯乙醇初始浓度：CA0=0.3226×1000/0.95×275.8=1.231mol/l反应时间：t= CA0 =2.968h反应体积：Vt= Q0（t+t'）=956.5 L（2）反应器的实际体积：V= Vt/j=1275 L3.14等温下进行 1.5级液相不可逆反应： A→B+C，反应速率常数等于，A的浓度为2 kmol/m3 的溶液进入反应装置的流量为1.5 m3/h 。