反應工程總復習題答案

1、化學反應工程試題答案一、單選題：（共60小題，每題分）1、化學反應工程是研究如下問題的學科：（A）A、化學反應器工程問題B、化工單元操作C反應器特性D、傳遞特性2、化學反應工程研究的對象是：（A）A、化學反應器B、單元操作C化工流程D、化學工藝3、連續(xù)操作的反應器的獨立變量為（C）A、濃度以反應時間C、反應器體積大小4、理想混合的間歇反應器的獨立變量為（B）A、反應速率B、反應時間C、反應空間5、連續(xù)操作的理想混合流反應器的獨立變量是：（C）A、反應物濃度B、反應時間C、反應空間6、間歇操作的反應器所具有的特點包括：（A）A、參數(shù)隨時間變化日參數(shù)隨空間變化C累積量為零D、累積量不為零7、在對理

2、想的全混流反應器進行物料衡算時，下面哪些量為零：（D）A、流入量B、流出量C、反應量D、累積量8、在對定常態(tài)操作的反應器進行物料衡算時，下面哪些量為零：（D）A、流入量B、流出量C、反應量D、累積量9、穩(wěn)定的定常態(tài)操作點符合如下條件：（A）A、移熱速率大于放熱速率B、移熱速率小于放熱速率C、移熱速率等于放熱速率10、若CSTR的某一操作點是穩(wěn)定的定常態(tài)操作點，則該操作狀態(tài)具有的特點是：（C）A、移熱速率大于放熱速率B、移熱速率小于放熱速率C、移熱速率等于放熱速率11、在CSTR中進行一級不可逆反應，最多可以有幾個定常態(tài)操作點（D）A、0B1C、2D、3E、412、對于反應級數(shù)大于零的反應，下述

3、情況哪種容積效果最高（C）A、單釜CSTREk多釜CSTRC、PFR13、對于自催化反應，下述情況哪種容積效果最高（A）A、CSTR串聯(lián)PFR日最優(yōu)循環(huán)比下操作的PFRCCSTR14、穩(wěn)定的定常態(tài)操作的CST阪應器在該操作點下列情況是必然成立的：（B）A、移熱速率等于放熱速率B、移熱速率大于放熱速率C、移熱速率小于放熱速率115、對于級數(shù)大于零的自催化反應，其動力學線（XA）一般存在一個極值，下述A情況哪種容積效果最高（D）A、單釜CSTRBk多釜CSTRC、PFRD、CSTRl聯(lián)PFR16、對于反應級數(shù)小于零的反應，下述情況哪種容積效果最高（A）A、單釜CSTRBk多釜CSTRC、PFR17

4、、對于絕熱的放熱反應，下述哪種操作方式的容積效果最高（A）A、CSTR串聯(lián)PFRBk最優(yōu)循環(huán)比下操作的PFRCCSTR18、平推流反應器的空時與反應時間之間的關系下列哪種說法正確（C）A、總是相等B、總是不相等C不確定19、全混流反應器的空時與反應時間之間的關系下列哪種說法正確（C）A、總是相等B、總是不相等C不確定20、平推流反應器中進行恒溫、恒壓等分子氣相反應時，空時與反應時間之間的關系下列哪種說法正確（A）A、總是相等B、總是不相等C不確定21、間歇反應器的反應轉化率與反應器大小之間下述說法哪些正確（B）A、與反應器大小有關B、與反應器大小無關C、不確定22、在對間歇反應器進行設計時，反

5、應器體積大小與下述哪個因素有關（B）A、反應時間B、單位時間處理量C、不確定2一一一一、一、一23、從反應器的停留時間分布測定中求得無因次方差0.98,則反應器可近視為：（B）A、理想的平推流反應器B、理想的全混流反應器C、理想混合間歇反應器224、從反應器的停留時間分布測定中求得無因次方差0.02,則該反應器可近視為：（A）A、理想的平推流反應器B、理想的全混流反應器C、理想混合間歇反應器25、固定催化反應床層的空隙率b是影響床層流體流動特性的重要參數(shù),般情況下當過大時，會導致流體如下現(xiàn)象產生：（B）A、床層壓B等變大B、溝流現(xiàn)象C、床層熱點26、采用平推流和全混流反應器進行任意級數(shù)的反應，

6、若反應空時相等，則平推流反應器出口轉化率與全混流反應器的出口轉化率之間的大小關系：（C）A、總是大于B、總是小于C、不能確定27、若脈沖法測得一反應器存在流體質點停留時間分布，則：（C）A、一定存在返混B、不存在返混C、不能確定28、若氣固多相催化反應為內擴散過程所控制，可以通過下述哪種方法措施減小內擴散對反應速度的影響：（B）A、提高流體線速度以減小催化劑的粒徑C增大線速度、D增大催化劑粒徑29、若氣固多相催化反應為外擴散過程所控制，可以通過下述哪種方法措施減小外擴散對反應速度的影響：（C）A、提高流體線速度以減小催化劑的粒徑C增大線速度、D增大催化劑粒徑30、若氣固多相催化反應器內存在溝流

7、現(xiàn)象，可以通過下述哪種措施加以改良：（B）A、提高流體線速度以改善床層空隙率均一C、增大催化劑粒徑31、若氣固多相催化反應器內存在壁效應現(xiàn)象，可以通過下述哪種措施加以改良：（C）A、增大催化劑粒徑以減小反應器直徑C增大反應器直徑32、若氣固多相催化反應器內存在短路流現(xiàn)象，可以通過下述哪種措施加以改良：（B）A、增大催化床層直徑B、改善床層空隙率均一C、增大催化劑粒徑33、當分子擴散的平均自由程大于催化劑微孔直徑時，分子在微孔中的擴散為：（A）A、努森擴散B、分子擴散C、構型擴散34、當分子擴散的平均自由程小于催化劑微孔直徑時，分子在微孔中的擴散為：（B）A、努森擴散B、分子擴散C、構型擴散35

8、、催化劑顆粒的有效利用系數(shù)與催化劑的顆粒直徑有關，當顆粒直徑增大時，內表面利用率：（B）A、增大日減小C、不變D、不確定36、催化劑顆粒的有效利用系數(shù)與反應溫度有關，反應溫度提高，內表面利用率：（A）A、增大日減小C、不變D、不確定37、均相CST阪應器中放熱S形曲線與移熱直線一般有3個交點，高溫區(qū)交點具有如下特征:(A)C、不能確定是否穩(wěn)定A、穩(wěn)定的定常態(tài)B、非穩(wěn)定的定常態(tài)38、均相CST阪應器中放熱S形曲線與移熱直線一般有3個交點，中溫區(qū)交點具有如下特征：(B)A、穩(wěn)定的定常態(tài)B、非穩(wěn)定的定常態(tài)C、不能確定是否穩(wěn)定39、均相CST阪應器中放熱S形曲線與移熱直線一般有3個交點，低溫區(qū)交點具有

9、如下特征：(A)A、穩(wěn)定的定常態(tài)B、非穩(wěn)定的定常態(tài)C、不能確定是否穩(wěn)定40、某反應器經脈沖示蹤法測得的實驗數(shù)據(jù)計算得方差20,則這個反應器近似可看作為：(A)A、理想的平推流反應器B、理想的全混流反應器C、理想混合間歇反應器41、下圖中分別代表5股物流；a、b、c、d代表四個操作點；L1、L2、L3分別代表三條不同的關系曲線，則曲線L1代表的含義為：(B)A、平衡溫度線B、最優(yōu)溫度線C、動力學曲線42、如上圖，曲線L2代表的含義為:A、平衡溫度線B、最優(yōu)溫度線C、動力學曲線43、如上圖，曲線L3代表的含義為:A、平衡溫度線B、最優(yōu)溫度線C、動力學曲線44、如上圖，a點的轉化率與d點的轉化率之間

10、的關系為:(A)(C)(B)A、Xa>XdB、Xa<XdC、Xa=Xd45、如上圖，b點與c點之間存在如下關系：（C）A、xb>xcB>xb<xcC、xb=xc46、理想平推流反應器串聯(lián)的級數(shù)越多，則流體質點經過反應器后的離散程度：（C）A、越大日越小C、不變D、不確定47、理想全混流反應器串聯(lián)的級數(shù)越多，則流體質點經過反應器后的離散程度：（B）A、越大日越小C、不變D、不確定48、移熱速率大于放熱速率是全混流反應器保持穩(wěn)定操作的：（B）A、充分條件B、必要條件C、充分必要條件49、可以通過下述的哪種方法減小固定催化床反應器床層阻力降P：（B）A、提高線速度B、提

11、高床層空隙率C、提高催化劑的比表面積50、球形催化劑進行一級不可逆反應，可以用梯爾模數(shù)值（sqd）的大小來判斷內擴散的影響程度，若球形催化劑顆粒半徑越大，則梯爾模型值越大，內擴散影響程度越則：(A)A、越大日越小C、不變51、球形催化劑進行一級不可逆反應，可以用梯爾模數(shù)值（sRj反）的大小來判斷內De擴散的影響程度，若球形催化劑顆粒半徑越大，催化劑顆粒的有效系數(shù)則：（A）A、越大日越小C、不變52、球形催化劑進行一級不可逆反應，可以用梯爾模數(shù)值（sq號）的大小來判斷內擴散的影響程度，若反應物在粒內有效擴散系數(shù)越大，催化劑顆粒的有效系數(shù)則：（A）A、越大日越小C、不變53、球形催化劑進行一級不可

12、逆反應，可以用梯爾模數(shù)值（sRj旦）的大小來判斷內,De擴散的影響程度，若所進行的化學反應速率越快，催化劑顆粒的有效利用系數(shù)則：（B）A、越大日越小C、不變54、為了提高級數(shù)相對較高的主反應的選擇性，在反應器選型時，下列哪種說法是合理的：（B）A、返混程度大的優(yōu)于返混程度小的B、返混程度大的劣于返混程度小的C、相同55、在一定溫度下達到定常態(tài)的氣固多相催化反應，粒外擴散速率總是速(C)粒內化學反應率：A、大于日小于C、等于56、對于多段絕熱固定床反應器，采用段間換熱裝置的目的主要是為了(A)A、消除軸向溫度梯度B、消除徑向溫度梯度C消除軸向濃度梯度D、消除徑向濃度梯度57、若氣固多相催化反應速

13、率被內擴散所控制，則反應物氣相主體濃度Cag與催化劑顆粒外表面濃度CAs之間的關系為:(C)A、CAg大于CAsB、Cag小于CasC、CAg等于Cas58、若氣固多相催化反應速率被外擴散所控制，則反應物氣相主體濃度Cag與催化劑顆粒外表面濃度Cas之間的關系為:(A)A、Cag大于CasB、Cag小于CasC、CAg等于Cas59、可逆放熱反應的x-T曲線如圖所示，在圖中A-H各點中：反應速率為零的點為:(A)(A)A和B和C(B)D和E和F(C)G和H(A)60、如上圖，在D、E、F三點中，反應速率由大到小的順序為:(A)D>E>F(B)D<E<F(C)無法確定二、

14、多選題(共20小題，每題1分)1、一個反應器的特性一般從如下哪幾個方面進行描述(BC日A、體積大小B、物質傳遞C、熱量彳遞D、形狀E、動量傳遞2、穩(wěn)態(tài)連續(xù)操作的反應器特點包括：（BC）A參數(shù)隨時間變化以參數(shù)隨空間變化C累積量為零D、累積量不為零32、理想平推流反應器達到穩(wěn)定的定常態(tài)操作時，下列哪些說法是正確的：（BC）A參數(shù)隨時間變化B參數(shù)隨空間變化C累積量為零D、累積量不為零4、在對間歇反應器進行物料衡算時，下面哪些量為零：（AB）A、流入量B、流出量C、反應量D、累積量5、全混流反應器CSTR的特點包括：（AC）A、瞬間理想混合B、返混程度最小C出口物料參數(shù)與器內相同D、獨立變量為時間6、

15、平推流PFR反應器的特點包括：（BD）A、瞬間理想混合B、返混程度為零C出口物料參數(shù)與器內相同D、獨立變量為空間7、其一級不可逆反應在CSTR中進行時可能有1至3個定常態(tài)操作點，則穩(wěn)定的操作點可能有幾個（ABC）A、沒有B、1個C、2個D>3個8、可以通過下述何種方式來有效消除固定床反應器的壁效應現(xiàn)象：（BC）A、增大催化劑顆粒粒徑B、減少催化劑顆粒粒徑C增大反應器直徑D、提高反應器長度9、固定催化反應床層的空隙率b是影響床層流體流動特性的重要參數(shù)，一般情況下當b過大或床層填充不勻時，會導致流體產生：（ABC）A、溝流現(xiàn)象B、短路流C、壁效應D、床層熱點10、若氣固多相催化反應器內存在溝

16、流現(xiàn)象，可以通過下述哪種措施加以改良：（AB）A、減小催化劑粒徑以改善床層空隙率均一C、增大反應器直徑11、若氣固多相催化反應器內存在短路流現(xiàn)象，可以通過下述哪種措施加以改良：（AB）A、增大催化床層直徑B、改善床層空隙率均一C、增大催化劑粒徑12、氣固多相催化反應本征動力學的推導一般涉及到下列哪些項A、表面吸附B、內擴散C、表面反應D、表面脫附E、外擴散13、可以通過下述的哪種方法減小固定催化床反應器床層阻力降(ACD)(BC)14、多釜串聯(lián)操作的全混流反應器在計算出口轉化率時可采用xAN1公式A、提高流體線速度已減少流體線速率C提高床層空隙率應速度為零的點包括:進行計算，該公式必須滿足三個

17、條件，它們是：（ABD）A、各釜溫度一致B、各釜體積相同C、一級可逆反應D、一級不可逆反應15、如圖所示ABC為某可逆放熱氣-固相催化反應的平衡曲線，DEF為最佳溫度曲線，則反(be)a、C-Fb、A-Bc、D-Ed、Ge、C16、對于多段絕熱固定床反應器，采用段間換熱裝置的目的主要是為了：（AB）A、消除軸向溫度梯度B、提高反應器容積效率C、消除軸向濃度梯度17、為了提高級數(shù)相對較高的主反應的選擇性，在反應器選型時，下列哪種做法是合理的：（BC）A、選全混流不選平推流B、選平推流不選全混流C選多釜串聯(lián)的全混流不選單釜全混流D、選間歇反應器不選平推流18、提高氣固多相催化反應催化劑的有效利用系

18、數(shù)的方法包括如下哪幾項（ACD）A、提高反應溫度B、增大催化劑的粒徑C減少催化齊J的粒徑D、改善內擴散速率19、若氣固多相催化反應速率被外擴散所控制，且所進行的催化反應為快反應，CAg代表主體濃度，CAs代表催化劑顆粒外表面濃度，下面的哪幾項是合理存在的（AC）A、Cag大于CAsB、Cag小于CasC、CAs近似等于零D、CAg等于CAs20、重油催化裂化不宜選用的反應器包括：（ABD）A、固定床B、列管式C、流化床D、間歇釜式反應器三、判斷題（共20小題，每題分）1、裝置結構、尺寸、型式影響反應器內物料流動、混合、傳熱等，從而改變反應的動力學特性。（X）2、非等分子反應體系的摩爾膨脹因子不

19、等于零，因此不同反應時間對應的體積流率總將是不一樣的。（X）3、連續(xù)操作的反應器的空時就是物料在反應器內部反應時間。（x）4、連續(xù)操作的反應器內部反應溫度及壓力等條件發(fā)生變化，則空時、空速也將發(fā)生變化。（，）5、對于n>0的反應，PFR的容積效率總是大于間歇釜式的反應器。（，）6、對于反應級數(shù)n>0的反應，完成相同的生產任務，采用多釜串聯(lián)的全混流反應器的容積效率小于單釜操作。（X）7、平推流反應器進行恒溫恒壓等分子反應時，空間時間與反應時間相等。（，）8、采用全混流反應器進行反應級數(shù)n>0的反應，當生產任務確定后，串聯(lián)的CSTR反應器級數(shù)越多，反應器的容積效率越低。（X）9、

20、當多相催化反應過程為外擴散過程所控制時，通過減少催化劑顆粒粒徑可以顯著提高宏觀反應速度。（X）10、間歇反應器的反應物達到一定的轉化率與反應器體積大小無關，反應器體積大小取決于生產強度。（，）11、對于穩(wěn)態(tài)CST或應器內進行的化學反應，其反應速率總是固定不變的。（，）12、定常態(tài)操作的CST即應器移熱速率與放熱速率相等，則可以認為該反應器是穩(wěn)定的。（X）13、完成相同的生產任務，對于級數(shù)大于零的反應，多釜串聯(lián)的CST阪應器容積效率總是高于單釜。（，）14、對于反應級數(shù)n>0的反應，間歇釜式反應器的平均反應速率總是高于全混流反應器，因此完成相同的生產任務所需要反應器體積總是小于全混流反應器

21、。（X）15、脈沖實驗測得某一反應器內的流體質點存在明顯的停留時間分布，則可認為該反應器一定存在返混現(xiàn)象。（X）16、定常態(tài)操作的CST或應器移熱速率等于放熱速率不足以說明該操作點是穩(wěn)定的定常態(tài)操作點。（，）17、可以通過提高固定催化床反應器床層空隙率b來降低床層阻力降P。（，）18、減少催化劑顆粒粒徑可以顯著提高一個以內擴散為控制步驟的多相催化反應過程。（，）19、流體質點存在停留時間分布一定是由于返混所造成的。（X）20、多相催化反應催化劑的效率因子與催化劑的平均孔徑相關，孔徑越小，則效率因子越大。（x）四、簡答題（共6小題，每題5分）1、簡要說明化學反應工程研究的任務主要包括哪些答案要點

22、：（1）研究反應器的三個傳遞特性及所進行反應的動力學特性;（2）確定反應器的型式及操作方式；（3）對反應器進行最佳設計及確定最佳的反應器條件；2、簡要說明研究化學反應工程學的基本方法包括哪些答案要點：基本方法是：模型方法，包括（1）物料衡算模型；（2）熱量衡算模型；(3)動量衡算模型；(4)反應動力學模型;(5)參數(shù)計算式。3、簡要說明反應器的特性具體包括哪些內容答案要點：(1)流動狀態(tài)特性；(2)混合狀態(tài)特性；(3)傳熱特性4、理想反應器包括哪些形式試寫出它們的基本設計方程式。答案要點：理想反應器的形式包括：(1)理想混合間歇攪拌反應器;(2)理想平推流反應器；(3)全混流反應器基本設計方程

23、式：(1)理想混合間歇攪拌反應器:XACA00dxAAXA(2)理想平推流反應器:CA0dxA(3)全混流反應器:CA0CAA5、氣固多相催化反應一共分為哪七個步驟答案要點：(1)反應物從氣流主體擴散到固體催化劑的外表面(外擴散過程)(2)反應物進一步向催化劑的微孔內擴散(內擴散過程)(3)反應物在催化劑的表面上被吸附(吸附過程)(4)吸附的反應物轉化為反應的生成物(表面反應過程)(5)反應物從催化劑的內表面上脫附下來(脫附過程)(6)脫附下來的生成物分子從微孔內向外擴散到催化劑外表面處(內擴散過程)(7)生成物分子從催化劑外表面擴散到主體氣流中被帶出(外擴散過程)6、單一反應的反應器形式及操

24、作方式的選擇根據(jù)與Ca關系可以包括三種情況，試說A明這三種情況分別采用何種反應器形式及操作方式并比較其優(yōu)劣順序。答案要點：1（1） 與xa呈單調上升（一切n>0的不可逆等溫反應）：A優(yōu)劣順序：平推流-多釜串連全混流-單釜全混流；一1（2） 與xa呈單倜下降（一切n<0的不可逆等溫反應）：A優(yōu)劣順序：單釜全混流-多釜串連全混流-平推流；一1（3） 與xa的曲線上存在極小值（自催化反應或絕熱操作的放熱反應具有該特性）A優(yōu)劣順序：單釜全混流串連平推流一平推流一全混流；五、計算題（共2小題，每題5分）1、（5分）某反應器的脈沖示蹤的測試數(shù)據(jù)如下：t,s1020304050607080C,g

25、/L03554210應用此反應器進行一級不可逆反應，已知該反應在全混流反應器內進行時，當在相同的下,其出口轉化率xa0.82,試求該反應在本反應器中進行時的出口轉化率（設可按多釜串聯(lián)模型模擬）。解：（1）求該反應的平衡常數(shù)：ttC100203305405504602701800Ci0355421040s根據(jù)cstr勺設計方程可知:CA0xACA0XArAkCA0(1Xa)40s0.82'k(10.82)0.1139s1(2)多釜串聯(lián)模型計算轉化率:t：Ci-2tCi10202023302540255024602270218020240219022t2t1N219016000.11888.42轉化率:Xa10.11881N1kN80.973400.113982、(5分)在一固定床反應器中裝填6mm球型催化劑進行AP的一級不可逆反應。在反應條件下外擴散影響可以忽略，本征動力學方程為:rAkCAmol/s.kgCat_-33一.k4.5210m/s.kgCat已知CA0=1mol/m3,有效擴散系數(shù)De為5103cm3/s,顆粒密