解：等温二级反应得到，平推流kCA0??11?
1?xAout1?xAin全混流：kCA0??xAout?xAin
(1?xAout)2将平推流反应器+全混流反应器时的条件代入，计算得到：kCA0τ=61.53 全混流反应器+平推流反应器：先计算全混流出口xA=0.884 全混流出口xA就是平推流进口xA，计算平推流出口xA=0.986 19.
等温一级反应，依次经过体积相等的平推流反应器和全混流反应器，
出口转化率为0.99，若将两个反应器改换次序，问出口转化率为多少？ 解：等温一级反应得到，平推流k??ln1?xAin
1?xAout全混流：k??xAout?xAin
1?xAout将平推流反应器+全混流反应器时的条件代入，计算得到：kτ=3.175 全混流反应器+平推流反应器：先计算全混流出口xA=0.760 全混流出口xA就是平推流进口xA，计算平推流出口xA=0.99 20.
液相二级不可逆反应A+B==C，CA0=CB0，在平推流反应器进行试验，
当τ=10min时xA=0.99，问在相同温度下为达到相同转化率，采用（1）在全混流反应器中进行时，空时τ为多少？（2）若在两个等体积串联全混流反应器中进行时，空时τ又为多少？ 21.
在恒温恒容下进行下式所示的自催化反应：A+R→2R，其速率方程为
?rA?kCACR，初始浓度分别为CA0和CR0，试推导其在间歇釜中达到最大反应速率时的
时间和A组分的浓度，若采用连续操作，应采用何种理想反应器组合方式，可使反应器总体积最小，并用示意图进行表示。 22.
平行反应：
P rP=1
A
S rS=2CA T rT=CA2
其中P为目的产物，在等温操作中，证明：采用全混流反应器最大产物浓度CPmax=CA0；采用平推流反应器最大产物浓度CPmax= /(1+ CA0)。
??R???S，进料为纯A浓度为23. 等温一级不可逆串联反应A?CA0，连续操作空时为τ，试分别推导出反应器出口各组分的浓度：（1）平推流反应器；（2）全混流反应器。
k1k224.
等温一级不可
A
P rP=k1CA S rS=k2CA
逆平行反应：
进料为纯A浓度为CA0，连续操作空时为τ，试分别推导出反应器出口各组分的浓度：（1）平推流反应器；（2）全混流反应器。 25.
试分别在图上画出下列流动模型的停留时间分布函数F(t)和停留时间
分布密度函数E(t)曲线：
v0 PFR Vp CSTR Vm 举出与它有相同停留时间分布的另一种流动模型，这说明了什么问题。 26.
液相反应
R(主反应) rR=k1CA0.6CB1.2
A+B
S(副反应)
rS=k2CA2.0CB0.2
从有利于产品分布的观点，（1）将下列操作方式按优→劣顺序排列，并说明理由。 （2）若反应活化能E1>E2，应如何选择操作温度？ A B ①
27. 度函数。 28. 度函数。 29.
画出平推流反应器、全混流反应器、平推流和全混流反应器串联及全试采用阶跃示踪法推导全混流反应器的停留时间分布函数和分布密
B A ②
A B ③
④ A B
试采用脉冲示踪法推导全混流反应器的停留时间分布函数和分布密
混流和平推流反应器串联的停留时间分布密度函数E(t)和分布函数F(t) 30.
F(θ)和E(θ)分别为闭式流动反应器的无因次停留时间分布函数和停
留时间分布密度函数。
（1）若反应器为平推流反应器，试求：
(a)F(1)；(b)E(1)；(c)F(0.8)；(d)E(0.8)；(e)E(1.2) （2）若反应器为全混流反应器，试求：
(a)F(1)；(b)E(1)；(c)F(0.8)；(d)E(0.8)；(e)E(1.2) （3）若反应器为一非理想反应器，试求：
??(a)F(∞)；(b)E(∞)；(c)F(0)；(d)E(0)；(e)E(?)d(?)；(f)
0???E(?)d(?)
031. 丁烯在某催化剂上反应的到丁二烯的总反应为
C4H8(A)== C4H6(B)+ H2(C)
假设反应按如下步骤进行：
A+σ?Aσ Aσ?Bσ+C Bσ?B+σ
假定符合均匀吸附模型，试分别推导动力学方程： （1） A吸附控制； （2） B脱附控制； （3） 表面反应控制。 32.
乙炔与氯化氢在HgCl2-活性炭催化剂上合成氯乙烯的反应
C2H2 (A) + HCl (B)== C2H3Cl (C)
其动力学方程式可有如下几种形式：
2（1）r?k(pApB?pC/K)/(1?KApA?KBpB?KCpC)
（2）r?kKApApB/(1?KApA?KBpB) （3）r?kKBpApB/(1?KBpB?KCpC) 试分别列出反应机理和控制步骤 33.
B+σ?Bσ Aσ+B? Cσ Cσ?C+σ
假定符合Langmuir均匀吸附模型，试分别推导动力学方程： （1） A吸附控制； （2） C脱附控制； （3） 表面反应控制。 34.
A+B==R
其反应机理为： A+σ1＝Aσ1
B+σ2＝Bσ2
Aσ1+ Bσ2→Rσ1+σ2 (速率控制步骤) Rσ1＝R+σ1
在气固相催化剂表面进行下列气相可逆反应： 气固相催化反应：A+B==C，其反应机理如下：
A+σ?Aσ
试用Langmuir均匀吸附模型导出该反应的本征动力学方程。 35.
某气固相催化反应：A==R，其动力学方程式为
?rA?kKApA/(1?KApA?KRpR)（以催化剂质量为基准）
试导出平推流式的等温积分反应器中转化率xA与W/FA0的关系式 36. 控制。 37.
试叙述气固相催化反应中Thiel模数φs和有效系数η的物理意义；对试列出气固相催化反应通常所经历的步骤，并区分动力学控制和传递
于本征动力学的测定应如何消除内外扩散的影响。 38.
某非催化气固相反应：A(g)+2B(s)==R(g)+S(s)，假定固体反应物为球
型颗粒，若过程为气膜扩散控制，试采用缩核模型推导其动力学方程（t与xB的关系）。提示：气膜扩散方程：?39.
1dnA4?kG(CAG?CAS)；nB=ρmVc=?rc3?m
SRdt3某非催化气固相反应：A(g)+2B(s)==R(g)+S(s)，假定固体反应物为球
型颗粒，若过程为非反应核表面反应控制，试采用缩核模型推导其动力学方程（t与xB的关系）。提示：表面反应：?40. 的差别。 41.
试说明反应器设计中产生放大效应的原因；为提高放大的可靠性，应
1dnA4?ksCAS；nB=ρmVc=?rc3?m
3Srcdt试列出气固相非催化反应中缩核模型的反应历程，并说明与缩粒模型
如何应用反应工程知识对系统进行研究。 42.
在全混流反应器中进行不可逆
Q 1 Qr Qg 放热反应，其放热和移热线如下图所示：
试(1)指明稳定的定常态操作点，写出热稳定性的判据；(2)实际生产中如何进行开、停车操作，并在图中画出。 43.
3 2 T 采用中间冷却的三段绝热固定床进行气固相催化反应，标明图中各条
线的名称，根据最优分段的要求画出整个过程的操作线。
xA xAf 0 T0 44.
一级可逆反应A==B，对不同控制步骤绘出反应物A在催化剂颗粒内
T 部与气膜中的浓度分布。其中：主体浓度为CAg；颗粒表面浓度为CAs；颗粒中心浓度为CAi；平衡浓度为CAe。 CAg CAg Rp 0 CAg Rp 0 CAg Rp 0 主气粒内 体 膜 CAg 主气粒内 体 膜 CAg 主气粒内 体 膜 动力学控制 内扩散控制 外扩散控制
《化学反应工程》试题及答案
