復(fù)習(xí)題一、二章

1、緒 論1、化學(xué)反應(yīng)過程研究是宏觀反應(yīng)過程是化學(xué)反應(yīng)和動(dòng)量、熱量、質(zhì)量傳遞的的綜合2、數(shù)學(xué)模型按處理問題的性質(zhì)分 化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型、流動(dòng)模型、傳遞模型和宏觀動(dòng)力學(xué)模型3、工程放大方法主要有 相似放大法、經(jīng)驗(yàn)放大法和數(shù)學(xué)模擬放大法宏觀動(dòng)力學(xué)模型一、化學(xué)反應(yīng)的分類按反應(yīng)的化學(xué)特性分類按反應(yīng)過程進(jìn)行的條件分類按反應(yīng)的功能或化學(xué)反應(yīng)單元分類二、工業(yè)反應(yīng)器的分類按操作方法分類按流動(dòng)模型分類按結(jié)構(gòu)類型分類三、基本的概念、x、S、Y、 SV、MSV、0 、 第一章多重反應(yīng)分為同時(shí)、平行、連串、平行-連串反應(yīng)多重反應(yīng)的的關(guān)鍵組分和獨(dú)立反應(yīng)數(shù)的確定四、化學(xué)反應(yīng)速率1、間歇系統(tǒng)2、連續(xù)系統(tǒng)五、動(dòng)力學(xué)方程六、溫度對反應(yīng)

2、速率的影響基元反應(yīng)機(jī)理明確（多個(gè)基元反應(yīng)共同作用的非基元反應(yīng)）機(jī)理不明確的非基元反應(yīng)第一章1、不可逆反應(yīng)2、可逆吸熱反應(yīng)3、可逆放熱反應(yīng)單一反應(yīng)1、平行反應(yīng)2、連串反應(yīng)多重反應(yīng)七、反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)方程（四個(gè)方程）第二章 氣-固催化反應(yīng)本征及宏觀動(dòng)力學(xué)一、催化劑1、催化劑的作用2、催化劑的分類3、Sg、Vg、t、 p 、 b4、催化劑的組成5、催化劑按孔徑分類6、催化劑的活化（了解）二、本征動(dòng)力學(xué)1、反應(yīng)過程（吸附-反應(yīng)-脫附）第二章 氣-固催化反應(yīng)本征及宏觀動(dòng)力學(xué)二、本征動(dòng)力學(xué)2、物理吸附和化學(xué)吸附的比較3、均勻表面吸附等溫方程 三點(diǎn)假設(shè)；吸附速率方程；三個(gè)控制階段三、宏觀動(dòng)力學(xué)1、反應(yīng)過

3、程2、內(nèi)擴(kuò)散有效因子 內(nèi)擴(kuò)散有效因子的物理意義 一級(jí)可逆反應(yīng)的總體速率（rA)g:三個(gè)控制階段 Deff的求取第二章 氣-固催化反應(yīng)本征及宏觀動(dòng)力學(xué)三、宏觀動(dòng)力學(xué)3、梯爾模數(shù) 公式 物理意義 ，擴(kuò)散速率 ，內(nèi)擴(kuò)散影響嚴(yán)重， ()AspCR不計(jì)入內(nèi)擴(kuò)散影響時(shí)的反應(yīng)速率以為濃度梯度的擴(kuò)散速率第二章 氣-固催化反應(yīng)本征及宏觀動(dòng)力學(xué)三、宏觀動(dòng)力學(xué)4、溫度、粒度、轉(zhuǎn)化率對反應(yīng)速率的影響5、內(nèi)擴(kuò)散影響判據(jù) 粒度試驗(yàn)6、等溫內(nèi)擴(kuò)散對多重反應(yīng)的選擇率的影響 第二章 氣-固催化反應(yīng)本征及宏觀動(dòng)力學(xué)三、宏觀動(dòng)力學(xué)7、外擴(kuò)散有效因子ex 物理意義：8、丹克萊爾數(shù)Da 物理意義：化學(xué)反應(yīng)速率與外擴(kuò)散傳質(zhì)速率之比 公式

4、： 結(jié)論： ex外擴(kuò)散無影響時(shí)按催化劑外表面組成計(jì)算的反應(yīng)速率外擴(kuò)散有影響時(shí)按催化劑外表面組成計(jì)算的反應(yīng)速率1 無論幾級(jí)反應(yīng)，Da趨近于0， ex趨于1，外擴(kuò)散無影響。2 級(jí)數(shù)大于0， Da增加， ex降低，級(jí)數(shù)越大影響越嚴(yán)重。3 級(jí)數(shù)小于0，如-1級(jí)， Da增加， ex升高，外擴(kuò)散使總 反應(yīng)速率增加。第二章 氣-固催化反應(yīng)本征及宏觀動(dòng)力學(xué)三、宏觀動(dòng)力學(xué)9、消除外擴(kuò)散影響的方法 第一章 應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及反應(yīng)器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第一章 習(xí) 題一、填空題一、填空題n1. 宏觀化學(xué)反應(yīng)過程包括_。n2、宏觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型包括_、_、_。n3. 工程放大方法包括_、_、_。n4. 化學(xué)反應(yīng)按機(jī)理分為_、_。

5、n5.反應(yīng)器設(shè)計(jì)的基本方程包括_、_、_、_。三傳一反 反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 流動(dòng)模型傳遞模型相 似 經(jīng) 驗(yàn) 數(shù)學(xué)模擬單一 多重反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程 物衡熱 衡 物 衡n6.關(guān)鍵組分A的轉(zhuǎn)化率的定義式為_。n7.n8.n9.p/a提高溫度濃度溫度n8、二、選擇題二、選擇題ABB降低AB三、簡答題三、簡答題1.簡述均相反應(yīng)及其動(dòng)力學(xué)的研究內(nèi)容？ 答：參與反應(yīng)的各物質(zhì)均處于同一個(gè)相內(nèi)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)稱為均相反應(yīng)。均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)是研究各種因素如溫度、催化劑、反應(yīng)物組成和壓力等對反應(yīng)速率、反應(yīng)產(chǎn)物分布的影響，并確定表達(dá)這些影響因素與反應(yīng)速率之間定量關(guān)系的速率方程。2. 什么是間歇反應(yīng)器和連續(xù)反應(yīng)器特點(diǎn)和區(qū)別？ 間歇式反

6、應(yīng)器：反應(yīng)物等一次性加入密閉容器中，反應(yīng)物在規(guī)定的反應(yīng)條件下經(jīng)歷一定的反應(yīng)時(shí)間達(dá)到所需要的反應(yīng)率或轉(zhuǎn)化率后，將反應(yīng)混合物一次卸出，反應(yīng)混合物濃度隨反應(yīng)時(shí)間而變化，但由于良好的攪拌，反應(yīng)器內(nèi)沒有濃度和溫度梯度。 連續(xù)反應(yīng)器：在連續(xù)操作的反應(yīng)器中，反應(yīng)原料以固定的流量進(jìn)入反應(yīng)器，反應(yīng)混合物也同樣連續(xù)地從反應(yīng)器中取出。所以反應(yīng)參數(shù)，包括溫度、壓力、進(jìn)料量及反應(yīng)物的濃度都不隨時(shí)間而變化，隨空間位置而變化 。 3. 工業(yè)反應(yīng)器按結(jié)構(gòu)分類（至少舉出四種）？管式反應(yīng)器、釜式反應(yīng)器、填料塔、板式塔、噴霧塔、固定床、流化床等四、畫圖題四、畫圖題1.單一不可逆反應(yīng)、可逆吸熱反應(yīng)、可逆放熱反應(yīng)的T-XA圖1212l

7、n1EEEERTTTeeopt312121AAAAkk112ckr123ckr 1211321ckckrrr32121AAAkk111ckr223ckr 2211312ckckrrr五、推導(dǎo)題五、推導(dǎo)題1推導(dǎo)可逆單一放熱反應(yīng)的最佳溫度和平衡溫度的關(guān)系2. 寫出平行反應(yīng) 中的A1的反應(yīng)速率。（已知，）3. 寫出連串反應(yīng) 中的A2的反應(yīng)速率。（已知，）4. 證明復(fù)合反應(yīng)中收率Y與轉(zhuǎn)化率x和選擇率S的關(guān)系為： xSY六、計(jì)算題六、計(jì)算題 PA 0,L/5mol. 0CCP0A01、可逆一級(jí)液相反應(yīng)，已知若反應(yīng)在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行，經(jīng)過8分鐘后，A的轉(zhuǎn)化率為0.333，其平衡轉(zhuǎn)化率為0.667，求該反應(yīng)

8、的正、逆反應(yīng)速率常數(shù)。 第二章 氣-固相催化反應(yīng)本征及宏觀動(dòng)力學(xué)第二章 習(xí) 題一、填空題一、填空題n1、化學(xué)吸附的吸附選擇性要 高于高于 物理吸附的吸附選擇性。n2、化學(xué)吸附的吸附熱要 大于大于 物理吸附的吸附熱。n3、化學(xué)吸附常為 單單 分子層吸附，而物理吸附常為 多多 分子層吸附。n4、操作溫度越高物理吸附 越弱越弱 ，化學(xué)吸附 越強(qiáng)越強(qiáng) ；n5、在氣固相催化反應(yīng)中動(dòng)力學(xué)控制包括 表面吸附表面吸附 、 表面反應(yīng)表面反應(yīng) 和 表面脫附表面脫附 。n6、氣固相催化反應(yīng)本征動(dòng)力學(xué)指消除 內(nèi)外擴(kuò)散對內(nèi)外擴(kuò)散對反應(yīng)速率的影響測得的動(dòng)力學(xué)。n7、氣固相催化反應(yīng)的本征動(dòng)力學(xué)與宏觀動(dòng)力學(xué)的主要區(qū)別是 前者

9、無內(nèi)外擴(kuò)散的影響前者無內(nèi)外擴(kuò)散的影響。n8、在氣固相催化反應(yīng)中測定本征動(dòng)力學(xué)可以通過n提高氣體體積流速提高氣體體積流速 消除外擴(kuò)散、通過 n減小催化劑顆粒粒度減小催化劑顆粒粒度 消除內(nèi)擴(kuò)散。n9、固體顆粒中氣體擴(kuò)散方式主要有 分子擴(kuò)散分子擴(kuò)散 和 努森擴(kuò)散努森擴(kuò)散 。n10、固體顆粒中當(dāng)孔徑 較大時(shí)較大時(shí) 以分子擴(kuò)散為主，而當(dāng)孔徑 較小時(shí)較小時(shí) 以努森擴(kuò)散為主。n11、氣固相催化串聯(lián)反應(yīng)，內(nèi)擴(kuò)散的存在會(huì)使中間產(chǎn)物的選擇性 下降下降 。n12、氣固相催化平行反應(yīng)，內(nèi)擴(kuò)散的存在會(huì)使高級(jí)數(shù)反應(yīng)產(chǎn)物的選擇性 下降下降 。n13、Thiele模數(shù)的物理意義 。n14、催化劑的內(nèi)擴(kuò)散有效因子為 。n15、

10、催化劑粒徑越大，其Thiele模數(shù)越 大大 ，有效系數(shù)越 小小 。n16、化學(xué)吸附速率取決于吸附速率常數(shù)吸附速率常數(shù) 、 組分分壓組分分壓 和 未覆蓋率未覆蓋率 。 二、選擇題二、選擇題n1.催化劑的孔徑為16nm，該催化劑屬于_。nA. 微孔 B. 中孔 C. 大孔 D. 小孔n2.催化劑的粒徑越小，梯爾模數(shù)的值越_。nA. 大 B. 小 C. 先增大后減小 D. 不變n3.提高反應(yīng)溫度，內(nèi)擴(kuò)散有效因子_。nA. 增大 B. 減小 C. 先增大后減小 D. 不變n4、二級(jí)不可逆反應(yīng)，提高轉(zhuǎn)化率，內(nèi)擴(kuò)散有效因子_。nA. 增大 B. 減小 C. 先增大后減小 D. 不變n5、丹克萊爾數(shù)的物理意

11、義_。nA. 外擴(kuò)散有影響時(shí)的反應(yīng)速率與外擴(kuò)散無影響時(shí)的反應(yīng)速率的比值 nB. 化學(xué)反應(yīng)速率與外擴(kuò)散傳質(zhì)速率的比值nC. 表面反應(yīng)速率與內(nèi)擴(kuò)散速率之比 nD. 按反應(yīng)組分外表面濃度梯度計(jì)算的擴(kuò)散速率和按反應(yīng)組分外表面濃度及內(nèi)表面積計(jì)算的反應(yīng)速率BBBBB三、簡答題三、簡答題n1、試列出氣固相催化反應(yīng)通常所經(jīng)歷的步驟，并區(qū)分動(dòng)力學(xué)控制和傳遞控制（一級(jí)可逆反應(yīng)為例）。答案：（1）五步：外擴(kuò)散內(nèi)擴(kuò)散表面反應(yīng)內(nèi)擴(kuò)散外擴(kuò)散 （2）以一級(jí)可逆反應(yīng)為例： 本征動(dòng)力學(xué)控制： 內(nèi)擴(kuò)散控制： 外擴(kuò)散控制：三、簡答題三、簡答題n2、試敘述氣固相催化反應(yīng)中Thiel模數(shù)和內(nèi)擴(kuò)散有效因子的物理意義；對于本征動(dòng)力學(xué)的測定

12、應(yīng)如何消除內(nèi)擴(kuò)散的影響。答案：的物理意義：不計(jì)內(nèi)擴(kuò)散影響的反應(yīng)速率與以CAs/Rp為濃度梯度的擴(kuò)散速率之比。 的物理意義：反應(yīng)組分實(shí)際的反應(yīng)的量與按外表面濃度及內(nèi)表面計(jì)算的反應(yīng)速率的比值或者反應(yīng)組分按外表面濃度梯度計(jì)算的擴(kuò)散速率與按外表面濃度及內(nèi)表面計(jì)算的反應(yīng)速率的比值 通過粒度試驗(yàn)，減小顆粒粒徑，當(dāng)達(dá)到一定值后，出口轉(zhuǎn)不隨著粒徑的減小而增加。三、簡答題三、簡答題n3、敘述氣固相催化反應(yīng)中丹克萊爾模數(shù)Da和外擴(kuò)散有效因子ex的物理意義；對于本征動(dòng)力學(xué)的測定應(yīng)如何消除外擴(kuò)散的影響。答案： Da的物理意義：化學(xué)反應(yīng)速率與外擴(kuò)散傳質(zhì)速率之比。 ex的物理意義：外擴(kuò)散有影響時(shí)，按外表面濃度計(jì)算的反應(yīng)速

13、率與外擴(kuò)散無影響時(shí)，按外表面濃度計(jì)算的反應(yīng)速率比值。 在大空間速度、小粒徑和高溫條件下，恒定空速，增加反應(yīng)體積即催化劑裝填量和初始體積流量，進(jìn)而提高了質(zhì)量流速當(dāng)出口的轉(zhuǎn)化率增加時(shí)，外擴(kuò)散影響不可消除。四、畫圖題四、畫圖題n1. 一級(jí)可逆反應(yīng)A=B，對不同控制步驟繪出反應(yīng)物A在催化劑顆粒內(nèi)部與氣膜中的濃度分布。其中：主體濃度為CAg；顆粒表面濃度為CAs；顆粒中心濃度為CAc；平衡濃度為CAe。 五、推導(dǎo)題五、推導(dǎo)題C4H8C4H6H24848484624646( )( )()( ) ()()( ) ()( )A C HC HBC HC HHCC HC H假設(shè)反應(yīng)按如下步驟進(jìn)行假設(shè)反應(yīng)按如下步驟

14、進(jìn)行:（1）分別寫出）分別寫出A、C為控制步驟的均勻吸附動(dòng)力學(xué)方程；為控制步驟的均勻吸附動(dòng)力學(xué)方程；（2）寫出）寫出B為控制步驟的均勻吸附動(dòng)力學(xué)方程，若反應(yīng)物為控制步驟的均勻吸附動(dòng)力學(xué)方程，若反應(yīng)物和產(chǎn)物的吸附都很弱，問，此時(shí)反應(yīng)對丁烯是幾級(jí)反應(yīng)。和產(chǎn)物的吸附都很弱，問，此時(shí)反應(yīng)對丁烯是幾級(jí)反應(yīng)。C4H8C4H6H22-5 丁烯制丁二烯丁烯制丁二烯48484848484644848484846448464622161648 (1)111/ 1)231=4;C HC HnC HaC HidC HiniC HC HC HC HiC HC HC HC HC HC HC HHHPrk pkbpbpbp

15、bpbpC HpppPK （，反反應(yīng)應(yīng)屬屬于于化化學(xué)學(xué)吸吸附附控控制制，根根據(jù)據(jù)平平衡衡近近似似假假設(shè)設(shè)：，由由4 4式式，又又由由表表面面反反應(yīng)應(yīng)的的化化學(xué)學(xué)平平衡衡：46246248484848462484846246465/ 1/C HHC HHC HC HPaC HadC HC HHpC HC HC HHpC HC HppPPPPKkbkkkk pppKrbppKbp 將將上上2 2、3 3、4 4、5 5條條件件代代入入1 1式式，又又有有，并并令令，可可得得：（）（）（1）A為控制步驟為控制步驟464646464648484644648464648484822416146 (1)1

16、11/ 1)231=4;C HC HnC HdC HaC HiinC HiC HC HC HC HC HiC HC HC HC HC HHHC HPrkk pbpbpbpbpbpC HpppPpK （，由由題題設(shè)設(shè)知知反反應(yīng)應(yīng)屬屬于于的的脫脫附附控控制制，根根據(jù)據(jù)平平衡衡近近似似假假設(shè)設(shè)：，由由4 4式式，又又由由表表面面反反應(yīng)應(yīng)的的化化學(xué)學(xué)平平衡衡：4824648246482464646482484865/ 1/PC HHC HC HHaC HadC HpHC HC HC HC HpHC HC HK PpPPPkbkkkk pKpprbpKpbp 將將2 2、3 3、4 4、5 5代代入入1

17、 1式式，又又有有，并并令令，可可得得：（）（）（1）C為控制步驟為控制步驟4848484846464821C HC HC HC HC HC HC Hbpbpbp 由由48484621C HC HC HHrkkP 4646484822,=3;C HC HC HC HHHpppppP 反反應(yīng)應(yīng)屬屬于于化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)控控制制，根根據(jù)據(jù)平平衡衡近近似似假假設(shè)設(shè)：，48462484646484648461212,1C HC HHC HC HC HC HC HC HC Hk pk ppkkbkk brbpbp 令令 ， 48464846246484648461C HC HHC HC HC HC HC HC HC Hkbpk bpprbpbp 將將上上2 2、3 3代代入入1 1式式，可可得得：（2）B為控制步驟為控制步驟48484848464648484846464