化 学 反 应 工
一、填空题
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
质量传递 、热量传递、动量传递和化学反应 称为三传一反. 物料衡算和能量衡算的一般表达式为
输入-输出=累积 _______________ 。
着眼组分 A转化率XA的定义式为 ____________ =(nA0-nA)/nA0 _______________________ 。 总反应级数不可能大于 _。
反应速率-rA=kCACB的单位为kmol/m3 ? h,速率常数k的因次为 反应速率-rA=kCA的单位为kmol/kg ? h，速率常数k的因次为 反应速率
m3/kmol ? h 。 m3/kg ? h 。
rA kCA/2的单位为mol/L ? s,速率常数k的因次为(mol)1/2 ? L-1/2 ? s 。
反应速率常数k与温度T的关系为lgk 10000 10.2，其活化能为83.14kJ/mol。
某反应在500K时的反应速率常数 k是400K时的103倍，贝V 600K时的反应速率常数 k
105倍。
时是400K时的
10. 某反应在450C时的反应速率是 400C时的10倍，则该反应的活化能为(设浓度不变) 186.3kJ/mol 。
sO
11. 非等分子反应2SO2+O2==2SO3的膨胀因子 等于 -0.5 。
。
12. 非等分子反应 N2+3H2==2NH3的膨胀因子 H2等于 叨3 13. 反应 N2+3H2==2NH3 中( 仏)=1/3 ( 也)=」2_扁
3
14. 在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应， 反应物初浓度为 CA0 ,转化率为XA ,当反
应器体积增大到n倍时，反应物A的出口浓度为 CA0(1-XA)n ________ ，转化率为1-(1-XA)n 。 15. 在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应， 应器体积增大到 n倍时，反应物A的出口浓度为
反应物初浓度为 CA0 ,转化率为XA ,当反
1 XA 1 (n 1)XA
，转化率为
nxA
1 (n 1)XA
-------
16. 反应活化能E越_大，反应速率对温度越敏感。 17. 对于特定的活化能，温度越低温度对反应速率的影响越 18. 某平行反应主副产物分别为
_大_。
P和S,选择性 SP的定义为(np-npo)/ (ns-nso) _________ 。
P和A其收率 ①P的定义为
19. 某反应目的产物和着眼组分分别为
(np-npo)/(nAo-nA)
__________
20. 均相自催化反应其反应速率的主要特征是随时「 21. 根据反应机理推导反应动力学常采用的方法有 22. 对于连续操作系统，定常态操作是指
速率控制步骤 、拟平衡态
。
温度及各组分浓度不随时间变化 ___________ 。
23. 返混的定义： 不同停留时间流体微团间的混合 ________________________ 。
24. 平推流反应器的返混为 _0 _____ ;全混流反应器的返混为 s 25. 空时的定义为反应器体积与进口体积流量之比 _________________ 。 26.针对着眼组分A的全混流反应器的设计方程为
V F
A0
XA
27. 不考虑辅助时间，对反应级数大于 器。
0的反应，分批式完全混合反应器优于全混流反应
28. 反应级数＞0时，多个全混流反应器串联的反应效果 29. 反应级数＜0时，多个全混流反应器串联的反应效果 30. 反应级数＞0时，平推流反应器的反应效果
优于全混流反应器。 差于 全混流反应器。
优于 全混流反应器。
31. 反应级数＜0时，平推流反应器的反应效果差 _____ 全混流反应器。
32. 对反应速率与浓度成正效应的反应分别采用全混流、平推流、多级串联全混流反应器 其反应器体积的大小关系为
全混流〉多级串联全混流〉平推流 ____________ ;
全混流 + 平推流 。 高于最优温度。
平推流 全混流
反应器。 反应器。
33. 通常自催化反应较合理的反应器组合方式为 34. 相同转化率下，可逆放热反应的平衡温度
35. 主反应级数大于副反应级数的平行反应，优先选择 36. 主反应级数小于副反应级数的平行反应，优先选择 37. 要提高串联反应中间产物 P收率，优先选择
平推流 反应器。
汕温操作。 丄温操作。
38. 主反应级活化能小于副反应活化能的平行反应，宜采用 39. 主反应级活化能大于副反应活化能的平行反应，宜采用 40. 停留时间分布密度函数的归一化性质的数学表达式
E(t)dt 1.0。
0
41. 定常态连续流动系统， F(0)=_0_; F(s)=_L。
t
42. 定常态连续流动系统，F(t)与E(t)的关系F(t) E(t)dt。
0
43. 平均停留时间t是E(t)曲线的 分布中心；与E(t)的关系为t tE(t)dt。
0
45. 采用无因次化停留时间后, 46. 采用无因次化停留时间后, 47. 无因次方差
2
2
E( 9 )与 E(t) 的关系为E( ) t E(t)。 ______ 。 F( 9 )与 F(t) 的关系为F(9 )=F(t) t
与方差 t的关系为
22
/t。
2 2
48. 平推流反应器的 =0 ;而全混流反应器的 平推流和全混流 。
0~1
=—。
49. 两种理想流动方式为
2
50. 非理想流动 的数值范围是 。
51. 循环操作平推流反应器循环比越 52. 循环操作平推流反应器当循环比B
大返混越大。
= 0时为平推流；当B =R时为全混流。
脉冲示踪 和 阶跃示踪
E(t) 曲线。 F(t) 曲线。
E(t)= CA(t)/Co _____________ 。
。
53. 停留时间分布实验测定中，常用的示踪方法为 54. 脉冲示踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到 55. 阶跃示踪法根据检测到的浓度变化曲线可以直接得到 56. 采用脉冲示踪法测得的浓度 57. 采用阶跃示踪法测得的浓度
CA(t)与E(t)的关系式为
CA(t)与F(t)的关系式为 F(t)= CA(t)/ CAO ______________ 。
2
58. N个等体积全混釜串联的停留时间分布的无因次方差 59. 多级全混釜串联模型当釜数
t
=1/N 。
N= 为全混流，当N=亠为平推流。
t
60. 全混流的 E(t)= 1 e f ; F(t)= 1 e f。
61. 平推流的 E(t)=0 当 t f、= 8当 t t_； F(t)= 0 当 t t、=1 当 t t。 62. 轴向分散模型中，Pe准数越.小 返混越大。 63. 轴向分散模型中 Peclet准数的物理意义是
代表了流动过程轴向返混程度的大小 。
64. 对于管式反应器，流速越 大 越接近平推流；管子越 长 越接近平推流。 65. 为使管式反应器接近平推流可采取的方法有
提高流速和增大长径比
。
66. 对于平推流反应器，宏观流体与微观流体具有相同的反应结果。 67. 工业催化剂所必备的三个主要条件： 68. 化学吸附的吸附选择性要 69. 化学吸附的吸附热要 70. 化学吸附常为
单
选择性高、活性好和寿命长 。
高于物理吸附的吸附选择性。
大于物理吸附的吸附热。 分子层吸附，而物理吸附常为 越弱
，化学吸附
多分子层吸附。 _________ ;
71. 操作温度越高物理吸附
72. 在气固相催化反应中动力学控制包括 73. 气固相催化反应本征动力学指消除
表面吸附、表面反应和表面脱附 。 内外扩散对反应速率的 影响测得的动力学。
前者无内外扩散的影响。 消除外扩散、通过
减小
74. 气固相催化反应的本征动力学与宏观动力学的主要区别是 75. 在气固相催化反应中测定本征动力学可以通过提高气体流速 催化剂颗粒粒度 消除内扩散。
76. 固体颗粒中气体扩散方式主要有 —分子扩散
和 ____ 努森扩散 。
77. 固体颗粒中当孔径较大时—以分子扩散为主，而当孔径
较小时以努森扩散为主。
78. 气固相催化串联反应，内扩散的存在会使中间产物的选择性 79. 气固相催化平行反应，内扩散的存在会使高级数反应产物的选择性
下降。
下降。
80. Thiele模数的物理意义反映了表面反应速率与内扩散速率之比 _____________________ 。 81. 催化剂的有效系数为催化剂粒子实际反应速率 等时的反应速率。
82. 催化剂粒径越大，其 Thiele模数越大，有效系数越 83. 气固相非催化反应缩核模型中气相反应物 散、灰层扩散 和
表面反应
。
。 小 ；
/催化剂内部浓度和温度与外表面上的相
A的反应历程主要有三步，分别是 气膜扩
84. 自热式反应是指 利用反应自身放出的热量预热反应进料 85. 固定床反应器的主要难点是
反应器的传热和控温问题 ___________ 。
段间换热、原料气冷激
和惰性物料冷激 。
86. 多段绝热固定床的主要控温手段有 87. 固定床控制温度的主要目的是
使操作温度尽可能接近最优温度线 _______________ 。
真密度＞颗粒密度
88. 固体颗粒常用的密度有堆密度、颗粒密度和真密度，三者的关系是 ＞堆密度。
89. 对于体积为 V外表面积为
aP/ 、比表面当量直径为6aP /VP。
ap的颗粒其体积当量直径为
3
6Vp/ 、面积当量直径为
90. 固定床最优分段的两个必要条件是 前一段岀口反应速率与下一段进口相等 和 每一段的操作温度线跨越最优温度线。 二、计算分析题 1.
在恒容条件下，反应A+2B==R ,原料气组成为 CAo=CBo=100kmol/m3,
XA、XB及各组分的浓度。
计算当CB =20 kmol/m3时，计算反应转化率 解：在恒容条件下：
XB=( CB0- CB )/ CBO=0.8
由 CAO- CA =( CBO- CB )/2 得到：CA =20 kmol/m3=60 kmol/m3
XA=( CAO- C A )/ CAO=0.4
2.
在恒压条件下，反应A+2B==R ,原料气组成为 CAo=CBo=1OOkmol/m3, 计算
当CB = 20 kmol/m3时，反应转化率XA、XB及各组分的浓度。 解：各 B=(1-1-2)/2=-1; yB0=0.5
n=no(1+ yB0 S B XB) = nO(1-O.5 XB) 在恒压条件下： V=VO n/no= VO(1-O.5XB)
CB =n B/V= n BO(1- XB)/[ VO(1-O.5XB)]= CBO(1- XB)/ (1-0.5 XB)
XB=8/9
n A0- nA =( n BO- nB )/2
《化学反应工程》试题及答案
