《化学反应工程》期末考试试题及答案

《化学反应工程》试题

XXX大学 化学反应工程 试题B（开）卷

（答案）2011—2012学年第一学期

一、单项选择题： （每题2分，共20分）

1．反应器中等温进行着A→P(1)和A→R(2)两个反应，当降低A的浓度后，发现反应生成P的量显著降低，而R的生成量略降低，表明(A )

A．反应(1)对A的反应级数大于反应(2) B．反应(1) 对A的反应级数小于反应(2) C．反应(1)的活化能小于反应(2) D．反应(1)的反应速率常数大于反应(2)

2?2.四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值?为( B )

A． 1.0 B. 0.25 C．0.50 D．0

(1)(2)A???P???Q3．对一平行—连串反应A???R，P为目的产物，若活化能次序为：E2

为了目的产物的收率最大，则最佳操作温度序列为（ B）。

A．先高后低 B.先低后高 C．高温操作 D．低温操作

4．两个等体积的全混流反应器进行串联操作，反应为一级不可逆，则第一釜的反应速率-rA1与第二釜的反应速率-rA2之间的关系为( A )。两釜反应温度相同。

A．-rA1 > -rA2 B．-rA1 = -rA2 C．-rA1 < -rA2 D.不能确定何者为大

(3)Da?0.1uL5. 已知一闭式反应器的r，该反应器若用多釜串联模型来描述，则模型参数N为

（ B ）。

A． 4.5 B. 5.6 C．3.5 D．4.0

6．固体催化剂之所以能起催化作用，是由于催化剂的活性中心与反应组分的气体分子主要发生( C)。

A．物理吸附 B．化学反应 C．化学吸附 D．质量传递 7．包括粒内微孔体积在内的全颗粒密度称之为( B )

A．堆(积)密度 B．颗粒密度 C．真密度 D．平均密度

8．在气固催化反应动力学研究中，内循环式无梯度反应器是一种( C )。

A．平推流反应器 B. 轴向流反应器 C. 全混流反应器 D. 多釜串联反应器 9．某液相反应，其反应式可写成A+CàR+C这种反应称为(B )

A．均相催化反应 B．自催化反应 C．链锁反应 D.可逆反应

10．高径比不大的气液连续鼓泡搅拌釜，对于其中的气相和液相的流动常可近似看成( B )

A．气、液均为平推流 B．气、液均为全混流

C．气相平推流、液相全混流 D．气相全混流、液相平推流

二、填空题（每题5分，共30分）

(1?KAPA?KBPB＋KRPR)1．一不可逆反应，当反应温度从25℃升高到35℃时，反应速率增加一倍，则该反应的活化能为 52894 J／mol 。

r?kSKAPAKBPB2lnk2E11?(?)?ln2k1RT1T2E11?(?)?ln28.314298308解：?E?52894J/mol，

2．一气固催化反应A?B?R，若本征反应速率方程为：

则该反应可能的反应机理为

A?σ?AσB2?2σ?2BσkSAσ?Bσ???Rσ?σ (此步为速率控制步骤 ）Rσ?R?σ

3．间歇釜反应器中进行如下反应：

=k2CA

在CA0和反应时间保持不变下，降低反应温度，釜液中CP/CS增大，表明活化能E1与E2的相对大小为 E1a2 。

A．al>a2 B．alE2

A2

A?P (1) －rA?S (2) －r

A1

＝k1CA

a2

a1

2??0.98,反应器可视为 全混流反应?4．从反应器停留时间分布测定中,求得无因次方差

2??0.02,则反应器可视为 活塞流反应器 。 ?器 又若求得无因次方差

5．有两个有效容积不等的全混流反应器串联操作，反应为二级不可逆反应A→P，若大釜在先，小釜在后，出口转化率为xA1，小釜在先、大釜在后，则出口转化率为xA2，两种情况下，进料流速、进料浓度和反应温度均相同，比较xA1和xA2的相对大小为 xA1

（1）一级放热反应，绝热操作；ηa>ηb （2）二级反应，等温操作。ηa<ηb

rP?k1CACB0.52rQ?k2CACB三、问答题（每题6分，共12分）

k12A?B???Pk2A?2B???Q1.液相复合反应, 若为使目的产物P的选择性高，应选择：

(1) 若采用间歇反应釜，其加料方式为？ (2) 若采用管式反应器，其进料方式为？

(3) 若E1>E2，则反应温度应尽可能采用高温或低温？ 答：为使目的产物P的选择性高，应选择：

(1)若采用间歇反应釜，其加料方式为 A一次性加入，B连续滴加 ；

(2)若采用管式反应器，其进料方式为 A从反应器进口处加入，B沿管长多处加入 ； (3)若E1>E2，则反应温度应采用 高温 。

2. 在四段绝热式固定床反应器中进行n级不可逆反应,各段的催化剂量相同,且控制进入各段的反应物料温度相等.若n>0,试问

(1) 哪一段的净转化率最大?哪一段最小?

(2) 若段间采用冷激方法进行降温,试问第一段与第二段之间和第二段与第三段之间 哪处需加入的冷激剂量多?为什么?

解:(1)虽然各段进口温度相等,在催化剂量相同的情况下,净转化率也按1至4段的顺 序递减,第一段最大,第二段次之, 第三段再次之，第四段最小.

(2)因第一段反应量大于第二段反应量,所以1-2段间要取出的热量比2-3段间要取出 的热量大,因而1-2段间需要的冷激量也大于2-3段间需要的冷激剂量.

湖北XX大学化学反应工程试题

一、选择题 1、气相反应CO + 3H2则膨胀因子

CH4 + H2O进料时无惰性气体，CO与H2以1∶2摩尔比进料，

?CO=__A_。

A. -2 B. -1 C. 1 D. 2 2、一级连串反应ACP,max?K1PK2S在间歇式反应器中，则目的产物P的最大浓度

___A____。

K2K22?K1KCA0KCA0(1)K2?K1CA0(2)K1/22K2K1A. B. [(K2/K1)?1] C.

D.

CA0[(K1/K2)1/2?1]2

3、串联反应A → P（目的）→R + S，目的产物P与副产物S的选择性SP=__C_。

A.

nP?nP0nA0?nA B.

nP?nP0nA0 C.

nP?nP0nS?nS0 D.

nP?nP0nR?nR0

4、全混流反应器的容积效率η=1.0时，该反应的反应级数n___B__。

A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0

P(主)A5、对于单一反应组分的平行反应

S(副)，其瞬间收率?P随CA增大而单调下

降，则最适合的反应器为____B__。

A. 平推流反应器 B. 全混流反应器

C. 多釜串联全混流反应器 D. 全混流串接平推流反应器 6、对于反应级数n＞0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用____A___。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器

C. 循环操作的平推流反应器 D. 全混流串接平推流反应器 7、一级不可逆液相反应A操作时间

t?t0?2.06h32R，CA0?2.30kmol/m， 出口转化率xA3?0.7，每批

，装置的生产能力为50000 kg产物R/天，MR=60，则反应器的体

积V为_C_m。

A. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D. 23.4

C?1mol/l8、在间歇反应器中进行等温一级反应A → B，?rA?0.01CAmol/l?s，当A0时，

求反应至CA?0.01mol/l所需时间t=____B___秒。

A. 400 B. 460 C. 500 D. 560

9、一级连串反应A → P → S在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的最优空时

?opt?_____D__。

ln(K2/K1)1ln(K2/K1)ln(K1/K2)K1K2A. K2?K1 B. K2?K1 C. D. K1K2

10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间

t0不包括下列哪一项____B___。

A. 加料时间 B. 反应时间 C. 物料冷却时间 D. 清洗釜所用时间

11、全混流反应器中有___B__个稳定的定常态操作点。

A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 12、全混流反应器的容积效率η小于1.0时，且随着?A的增大而减小，此时该反应的反应级数n _ D_ 。

A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 13、当反应级数n_D_时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。

A. =0 B. =1 C. ＞1 D. ＜1 14、轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与___C__无关。

A. 示踪剂的种类 B. 示踪剂的输入方式 C. 管内的流动状态 D. 检测位置 15、对于气-液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速率，应选用___C____装置。

A. 填料塔 B. 喷洒塔 C. 鼓泡塔 D. 搅拌釜

d??kdCim?d16、催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为dt，当平行失活对

?反应物有强内扩散阻力时，d为__C__。

A. ≈0 B. =1 C. →3 D. ≈1 17、不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是__A__。 A. 粒子与流体间有温度差 B. 粒子与流体间无温度差 C. 床层径向有温度梯度 D. 床层轴向有温度梯度

18、属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是___A____。

A. 粒子与流体间有浓度差 B. 粒子与流体间无浓度差

C. 床层径向有温度梯度 D. 床层径向有浓度梯度

19、下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第Ⅱ级模型的特点__C__。 A. 各参数均为恒值 B. 参数值不随床高而变 C. 参数值与气泡大小无关 D. 参数值与气泡大小有关 20、流化床反应器中的操作气速

U0是根据具体情况定的，一般取流化数

U0Umf在__B__范

围内。

A. 0.1～0.4 B. 1.5～10 C. 10～15 D. 0.4～1.5 21、全混流反应器进行放热反应时，要使反应器操作在稳定的定常态，则必须满足以下条件 C

A．移热速率>放热速率 B．移热速率<放热速率 C．移热速率随温度变化率>放热速率随温度的变化率 D．移热速率随温度变化率<放热速率随温度的变化率

22、气固催化反应本征速率是指排除 C 阻力后的反应速率。

A．外扩散阻力 B．内扩散 C．内外扩散 D．吸附和脱附 23、等温液相反应 A+B→P rp=klCACB， 2A→R rR=k2CA2

P为目的产物，有下列四种方案可供选择，从提高P的收率着眼适宜选用 D A． 间歇釜式反应器，A和B一次性加入； B．全混流反应器； C．半间歇釜式反应器，A一次性加入，B连续滴加； D．半间歇釜式反应器，B一次性加入，A连续滴加。

24、乙苯在催化剂上脱氢生成苯乙烯，经一段时间反应后，苯乙烯生成量不再增加，乙苯仍大量存在，表明这是一个 B 反应。

A．慢速 B．可逆 C．自催化 D．不可逆 25、等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应 AK1PK2S若保持相同的转

化率xA，调节反应温度使k2/k1降低，则P的收率将 A

A.增大 B．减小 C．不变 D．先增后减 26、在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为___A___。

A. 空时τ B.反应时间t C. 停留时间t D. 平均停留时间

27、阶跃示踪法测定停留时间分布 对应曲线为___B___。 A. E（t）曲线 B. F（t）曲线 C. I（t）曲线 D.y（t）曲线

28、气固催化反应的内扩散模数 ，其中L为特征长度，若颗粒为球形则L=___D___。

A. 厚度/2 B. R C. R/2 D. R/3

29、对于反应级数n＞0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用___A___。 A. 平推流反应器 B. 全混流反应器

C. 循环操作的平推流反应器 D. 全混流串接平推流反应器 二、填空题