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单项选择题 在全混流反应器中进行液相等温二级不可逆反应，反应体积为Vr时，出口转化率为XA。若仅出口转化率降低为1/n倍的XA时，反应体积变为（）。
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2A．(0.46sB．(0.2sC．(4.5sD．(2.25s3
A．平行反应
B．并列反应
C．单一反应
D．连串反应
4A．(0.5B．(∞C．(0D．(δ(1-1)5A．(0B．(1C．(∞D．(0.632
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2016年电大：化学反应工程期末考试试题及答案.doc 37页
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2016年电大：化学反应工程期末考试试题及答案
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《化学反应工程》试题XXX大学化学反应工程试题B（开）卷（答案）学年第一学期单项选择题：（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)2.四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．1.0B.0.25C．0.50D．03．对一平行—连串反应，P为目的产物，若活化能次序为：E2&E1&E3，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&-rA2B．-rA1=-rA2C．-rA1&-rA2D.不能确定何者为大5.已知一闭式反应器的，该反应器若用多釜串联模型来描述，则模型参数N为（B）。A．4.5B.5.6C．3.5D．4.06．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+C(R+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）1．一不可逆反应，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52894J／mol。解：，2．一气固催化反应，若本征反应速率方程为：则该反应可能的反应机理为3．间歇釜反应器中进行如下反应：(1)－rA1＝k1CAa1(2)－rA2=k2CAa2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E1&E2；在温度和反应时间保持不变下，增高反应浓度，釜液中CP/CS增大，表明反应级数al、a2的相对大小为al&a2。A．al&a2B．al&a2C．活化能El&E2D．活化能El&E24．从反应器停留时间分布测定中,求得无因次方差,反应器可视为全混流反应器又若求得无因次方差,则反应器可视为活塞流反应器。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&xA2。6.在固定床反应器中，分别进行一级和二级不可逆气固催化反应，试比较a、b两处的η值大小（a处靠近反应器的进口，b处靠近反应器的出口），并说明理由。（1）一级放热反应，绝热操作；ηa&ηb（2）二级反应，等温操作。ηa&ηb三、问答题（每题6分，共12分）1.液相复合反应,若为使目的产物P的选择性高，应选择：若采用间歇反应釜，其加料方式为？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,试问哪一段的净转化率最大?哪一段最小?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.四、计算题：（第1，2题均为12分，
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第三章理想流动反应器详解.ppt 71页
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第i个CSTR用转化率表示：xA1xA2xA3xA4xA0或总容积m个CSTR串联，m越大，返混程度越小，总容积VR越小，m→∞时，即为PFR。但m越大，反应器效率越低，m一般为3～5为宜。根据工艺要求确定m值（串联个数）方法有两个：（1）解析计算法设一级不可逆等容反应，rA=kCA；第i釜内(rA)i=kiCAi,接触时间为τi=VRi/V0。于是整理得根据转化率关系如果各釜内反应温度相同，各釜内反应速率常数相同，再者，如果各釜的反应容积相同：因为此时，或如果给出工艺要求的最终残存浓度CAm或转化率xAm，就可以求出所需串联CSTR的个数m。或以上解析计算方法用于一级不可逆反应比较方便，对于非一级反应，计算相当繁琐，使用图解法较为方便。（2）图解法从理论上讲，图解法可适用于任何动力学表达式的反应。其原理是将本征动力学表示式rA=f（T,CA）与多级CSTR的操作线方程联立求解来确定m值。由方程此式表达了第i釜内反应速率与进料浓度CAi-1、出料浓度CAi、反应接触时间τi之间的关系。可视为操作线方程。为直线斜率；其中为直线截距。（本征动力学方程）（操作线方程）1234确定了斜率从CA0开始作与f(CA)相交的直线，交点在CA轴上的垂足为CA1；再以注意：当各CSTR容积相同时，操作线的斜率相同，各操作线平行；若容积不同时，分别计算操作线斜率。根据浓度与转化率的关系，还可以将本征动力学方程和操作线方程变成转化率的表示形式。为斜率，以CA1为始点，画第2条操作线交于f(CA)线，并确定CA2；如此等等，当CAm≤CAf时即可。作图方法与前面相同。如果各CSTR中的反应温度不同，则速率常数不同，对应有不同的f(CA)曲线（如下图所示），所绘操作线要与相应反应温度本征动力学方程的曲线相交。下图为不同反应温度、不同CSTR容积的图解示例,其中举例：实验得到磷灰石分解率（转化率）xA与时间t的关系数据为在实验室间歇反应器中研究磷灰石与硫酸反应动力学。99.77.25.22xA03015t/min以此数据为依据，设计工业上5个容积相同的CSTR串联反应器。体积流率V0=0.667m3/min,其它反应条件与实验室反应条件相同，要求分解率达到98%，求各CSTR的容积。解：首先绘制xA～t图。经指数拟合得函数为整理，得259.28.685.2.18dxA/dt(×103)0.400.500.600.700.800.900.950.99xA与数值根据数据和公式绘制右图。因所以斜率1/τi=0.2539，于是总容积为：3.多级全混流串联的优化多级全混流串联后，各CSTR中的转化率增值ΔxA均不相同，当m确定后，科学地分配各CSTR中的转化率，使得总反应器容积最小，必然涉及到优化问题。对于一级不可逆反应，总容积为：单个CSTR的容积为：为使总容积最小，对上式关于第i级xAi求导，并令其为零。对于一级不可逆反应，要想总反应容积VR最小，各CSTR容积应相同。等式两端同时减1：通分整理后为两端同乘以，因为所以（优化结论）对于非一级不可逆反应，以上结论不适用。三、全混流反应器的热稳定性全混流反应器是在定态下操作，反应器内必须达到热平衡。1.热稳定性和参数灵敏性概念反应器处于热平衡时，其放热速率等于反应器移热速率。但实际操作中某些参数（如流量、进料温度、冷却介质温度等）很难保持恒定，这些参数的波动会影响或破坏热平衡，使反应体系离开热平衡状态而造成事故。如果反应器受到某些参数的影响而偏离热平衡状态，反应器自动恢复到原热平衡状态，我们称该反应器是热稳定的，或者说该反应器具有热稳定性。若反应器不具有自动恢复原热平衡的能力，称该反应器是热不稳定的，或说没有热稳定性。反应器的热稳定性是设计反应器和确定工艺条件必须考虑的重要因素之一。以下以CSTR为例进行讨论。2.全混流反应器的多态以CSTR中进行一级不可逆液相放热反应为例。设CSTR的容积为VR，体积流率为V0，反应温度为T，进料浓度为CA0，进料温度为T0，出料浓度为CAf，冷却介质温度为TC。根据CSTR进、出浓度公式反应器单位时间放热量，即放热速率QR为因为τ是定值，QR仅是反应温度的函数。QR随T呈S形增大。当在低温时，因反应速率较小，QR随T的增大较缓慢。但当T到达一定范围内，QR随T突然增大，继续升高温度，QR随T又缓慢增高。（见下图）反应器移热速率QC，是进、出物料焓差与反应器传热速率之和。ABDCETaTbTcTdTeTQ①热平衡条件：QR=QC②QR与QC的交点分别有3、2、1个，称之为多态。③改变进料温度、流量和冷却介质的温度都会改变移热速率
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化学反应工程期考试试题及答案.doc 29页
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《化学反应工程》试题XXX大学化学反应工程试题B（开）卷（答案）学年第一学期单项选择题：（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)2.四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．1.0B.0.25C．0.50D．03．对一平行—连串反应，P为目的产物，若活化能次序为：E2&E1&E3，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&-rA2B．-rA1=-rA2C．-rA1&-rA2D.不能确定何者为大5.已知一闭式反应器的，该反应器若用多釜串联模型来描述，则模型参数N为（B）。A．4.5B.5.6C．3.5D．4.06．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）1．一不可逆反应，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52894J／mol。解：，2．一气固催化反应，若本征反应速率方程为：则该反应可能的反应机理为3．间歇釜反应器中进行如下反应：(1)－rA1＝k1CAa1(2)－rA2=k2CAa2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E1&E2；在温度和反应时间保持不变下，增高反应浓度，釜液中CP/CS增大，表明反应级数al、a2的相对大小为al&a2。A．al&a2B．al&a2C．活化能El&E2D．活化能El&E24．从反应器停留时间分布测定中,求得无因次方差,反应器可视为全混流反应器又若求得无因次方差,则反应器可视为活塞流反应器。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&xA2。6.在固定床反应器中，分别进行一级和二级不可逆气固催化反应，试比较a、b两处的η值大小（a处靠近反应器的进口，b处靠近反应器的出口），并说明理由。（1）一级放热反应，绝热操作；ηa&ηb（2）二级反应，等温操作。ηa&ηb三、问答题（每题6分，共12分）1.液相复合反应,若为使目的产物P的选择性高，应选择：若采用间歇反应釜，其加料方式为？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,试问哪一段的净转化率最大?哪一段最小?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.四、计算题：（第1，2题均为12分，
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