《化學(xué)反應(yīng)工程》試題及答案

1、.化學(xué)反應(yīng)工程試題一、填空題1. 質(zhì)量傳遞 、 熱量傳遞 、 動(dòng)量傳遞 和化學(xué)反應(yīng) 稱(chēng)為三傳一反.2. 物料衡算和能量衡算的一般表達(dá)式為 輸入-輸出=累積 。3. 著眼組分a轉(zhuǎn)化率xa的定義式為 xa=(na0-na)/na0 。4. 總反應(yīng)級(jí)數(shù)不可能大于 3 。5. 反應(yīng)速率-ra=kcacb的單位為kmol/m3h，速率常數(shù)k的因次為 m3/kmolh 。6. 反應(yīng)速率-ra=kca的單位為kmol/kgh，速率常數(shù)k的因次為 m3/kgh 。7. 反應(yīng)速率的單位為mol/ls，速率常數(shù)k的因次為 (mol)1/2l-1/2s 。8. 反應(yīng)速率常數(shù)k與溫度t的關(guān)系為，其活化能為 83.14

2、kj/mol 。9. 某反應(yīng)在500k時(shí)的反應(yīng)速率常數(shù)k是400k時(shí)的103倍，則600k時(shí)的反應(yīng)速率常數(shù)k時(shí)是400k時(shí)的 105 倍。10. 某反應(yīng)在450時(shí)的反應(yīng)速率是400時(shí)的10倍，則該反應(yīng)的活化能為（設(shè)濃度不變） 186.3kj/mol 。11. 非等分子反應(yīng)2so2+o2=2so3的膨脹因子等于 -0.5 。12. 非等分子反應(yīng)n2+3h2=2nh3的膨脹因子等于 2/3 。13. 反應(yīng)n2+3h2=2nh3中（）= 1/3 （）= 1/2 14. 在平推流反應(yīng)器中進(jìn)行等溫一級(jí)不可逆反應(yīng)，反應(yīng)物初濃度為ca0，轉(zhuǎn)化率為xa，當(dāng)反應(yīng)器體積增大到n倍時(shí)，反應(yīng)物a的出口濃度為 ca0(

3、1-xa)n ，轉(zhuǎn)化率為 1-(1-xa)n 。15. 在全混流反應(yīng)器中進(jìn)行等溫一級(jí)不可逆反應(yīng)，反應(yīng)物初濃度為ca0，轉(zhuǎn)化率為xa，當(dāng)反應(yīng)器體積增大到n倍時(shí)，反應(yīng)物a的出口濃度為，轉(zhuǎn)化率為。16. 反應(yīng)活化能e越 大 ，反應(yīng)速率對(duì)溫度越敏感。17. 對(duì)于特定的活化能，溫度越低溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響越 大 。18. 某平行反應(yīng)主副產(chǎn)物分別為p和s，選擇性sp的定義為 (np-np0)/ (ns-ns0) 。 19. 某反應(yīng)目的產(chǎn)物和著眼組分分別為p和a其收率p的定義為 (np-np0)/ (na0-na) 。20. 均相自催化反應(yīng)其反應(yīng)速率的主要特征是隨時(shí)間非單調(diào)變化，存在最大的反應(yīng)速率 。21.

4、 根據(jù)反應(yīng)機(jī)理推導(dǎo)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常采用的方法有 速率控制步驟 、 擬平衡態(tài) 。22. 對(duì)于連續(xù)操作系統(tǒng)，定常態(tài)操作是指 溫度及各組分濃度不隨時(shí)間變化 。23. 返混的定義： 不同停留時(shí)間流體微團(tuán)間的混合 。24. 平推流反應(yīng)器的返混為 0 ；全混流反應(yīng)器的返混為 。25. 空時(shí)的定義為 反應(yīng)器體積與進(jìn)口體積流量之比 。26. 針對(duì)著眼組分a的全混流反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程為。27. 不考慮輔助時(shí)間，對(duì)反應(yīng)級(jí)數(shù)大于0的反應(yīng)，分批式完全混合反應(yīng)器優(yōu)于全混流反應(yīng)器。28. 反應(yīng)級(jí)數(shù)0時(shí)，多個(gè)全混流反應(yīng)器串聯(lián)的反應(yīng)效果 優(yōu)于全混流反應(yīng)器。29. 反應(yīng)級(jí)數(shù)0時(shí)，平推流反應(yīng)器的反應(yīng)效果 優(yōu)于 全混流反應(yīng)器。31. 反

5、應(yīng)級(jí)數(shù)e2，應(yīng)如何選擇操作溫度？27. 試采用脈沖示蹤法推導(dǎo)全混流反應(yīng)器的停留時(shí)間分布函數(shù)和分布密度函數(shù)。28. 試采用階躍示蹤法推導(dǎo)全混流反應(yīng)器的停留時(shí)間分布函數(shù)和分布密度函數(shù)。29. 畫(huà)出平推流反應(yīng)器、全混流反應(yīng)器、平推流和全混流反應(yīng)器串聯(lián)及全混流和平推流反應(yīng)器串聯(lián)的停留時(shí)間分布密度函數(shù)e(t)和分布函數(shù)f(t)30. f()和e()分別為閉式流動(dòng)反應(yīng)器的無(wú)因次停留時(shí)間分布函數(shù)和停留時(shí)間分布密度函數(shù)。（1）若反應(yīng)器為平推流反應(yīng)器，試求：(a)f(1)；(b)e(1)；(c)f(0.8)；(d)e(0.8)；(e)e(1.2)（2）若反應(yīng)器為全混流反應(yīng)器，試求：(a)f(1)；(b)e(1)

6、；(c)f(0.8)；(d)e(0.8)；(e)e(1.2)（3）若反應(yīng)器為一非理想反應(yīng)器，試求：(a)f()；(b)e()；(c)f(0)；(d)e(0)；(e)；(f) 31. 丁烯在某催化劑上反應(yīng)的到丁二烯的總反應(yīng)為c4h8(a)= c4h6(b)+ h2(c)假設(shè)反應(yīng)按如下步驟進(jìn)行：a+aab+cbb+假定符合均勻吸附模型，試分別推導(dǎo)動(dòng)力學(xué)方程：（1） a吸附控制；（2） b脫附控制；（3） 表面反應(yīng)控制。32. 乙炔與氯化氫在hgcl2-活性炭催化劑上合成氯乙烯的反應(yīng)c2h2 (a) + hcl (b)= c2h3cl (c)其動(dòng)力學(xué)方程式可有如下幾種形式：（1）（2）（3）試分別列

7、出反應(yīng)機(jī)理和控制步驟33. 氣固相催化反應(yīng)：a+b=c，其反應(yīng)機(jī)理如下：a+ab+ba+b ccc+假定符合langmuir均勻吸附模型，試分別推導(dǎo)動(dòng)力學(xué)方程：（1） a吸附控制；（2） c脫附控制；（3） 表面反應(yīng)控制。34. 在氣固相催化劑表面進(jìn)行下列氣相可逆反應(yīng)：a+b=r其反應(yīng)機(jī)理為： a+1a1b+2b2a1+ b2r1+2 (速率控制步驟)r1r+1試用langmuir均勻吸附模型導(dǎo)出該反應(yīng)的本征動(dòng)力學(xué)方程。35. 某氣固相催化反應(yīng)：a=r，其動(dòng)力學(xué)方程式為（以催化劑質(zhì)量為基準(zhǔn)）試導(dǎo)出平推流式的等溫積分反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化率xa與w/fa0的關(guān)系式36. 試列出氣固相催化反應(yīng)通常所經(jīng)歷的步

8、驟，并區(qū)分動(dòng)力學(xué)控制和傳遞控制。37. 試敘述氣固相催化反應(yīng)中thiel模數(shù)s和有效系數(shù)的物理意義；對(duì)于本征動(dòng)力學(xué)的測(cè)定應(yīng)如何消除內(nèi)外擴(kuò)散的影響。38. 某非催化氣固相反應(yīng)：a(g)+2b(s)=r(g)+s(s)，假定固體反應(yīng)物為球型顆粒，若過(guò)程為氣膜擴(kuò)散控制，試采用縮核模型推導(dǎo)其動(dòng)力學(xué)方程（t與xb的關(guān)系）。提示：氣膜擴(kuò)散方程：；nb=mvc=39. 某非催化氣固相反應(yīng)：a(g)+2b(s)=r(g)+s(s)，假定固體反應(yīng)物為球型顆粒，若過(guò)程為非反應(yīng)核表面反應(yīng)控制，試采用縮核模型推導(dǎo)其動(dòng)力學(xué)方程（t與xb的關(guān)系）。提示：表面反應(yīng)：；nb=mvc=40. 試列出氣固相非催化反應(yīng)中縮核模型的反應(yīng)歷程，并說(shuō)明與縮粒模型的差別。qqrqgt12341. 試說(shuō)明反應(yīng)器設(shè)計(jì)中產(chǎn)生放大效應(yīng)的原因；為提高放大的可靠性，應(yīng)如何應(yīng)用反應(yīng)工程知識(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行研究。42. 在全混流反應(yīng)器中進(jìn)行不可逆放熱反應(yīng)，其放熱和移熱線如下圖所示：試(1)指明穩(wěn)定的定常態(tài)操作點(diǎn)，寫(xiě)出熱穩(wěn)定性的判據(jù)；(2)實(shí)際生產(chǎn)中如何進(jìn)行開(kāi)、停車(chē)操作，并在圖中畫(huà)出。43. 采用中間冷卻的三段絕熱固定床進(jìn)行氣固相催化反應(yīng)，標(biāo)明圖中各條線的名稱(chēng)，根據(jù)最優(yōu)分段的要求畫(huà)出整個(gè)過(guò)程的操作線。t0xatxaf044. 一級(jí)可逆反應(yīng)a