南京工业大学反应工程题集-完整答案版.doc

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1、注：红色底色为需注意的题目；黄色为无答案的题目1.对于热效应不大，反应温度的允许变化范围又比较宽的情况，用单级反应器最方便。2.气固催化平行反应，若主、副反应均为一级不可逆反应，且粒子等温，则内扩散不影响其选择性，在粒子内任意位置，反应速率之比均为速率常数之比。 选择题1.在V=100L/min流量下对三只反应器分别进行示踪实验，测得如下数据： 反应器 A B C 体积（L） 1000 2000 3000 t2 （min） 50 100 250 则三只釜的反混大小顺序（B） A. ABC B. ACB C. CBA D. CAB2. 乙苯在催化剂上脱氢反应生成苯乙烯，经过一段时间反应后，苯乙烯

2、生成量不再增加，但乙苯仍大量存在，表明这是一个（B）反应。 A慢速 B可逆 C自催化 D不可逆3反应器中等温进行着AP(1)和AR(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)4在间歇反应器中等温进行一级不可逆反应AR，当转化率达90时，所需反应时间为2h若反应改在管式反应器中进行，空时为2h，其它条件同间歇反应器，则转化率为（ B ）A 60 B. 90 C45 D75两个等体积的全混流反

3、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5四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 C0.50 D06对一平行连串反应 ，P为目的产物，若活化能次序为：E2E1a2 Bala2 C活化能E1E222. 等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应 若保持相同的转化率xA，调节反应温度使k2/kl降低，则P的最大得率将 (A ) A增大 B减小 C不变 D先增后减23有两个有效容

4、积不等的全混流反应器串联操作，反应为二级不可逆反应AP，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( B )AxA1xA2 BxA1100，可判别该反应器返混( B ) A很大 B很小 C中等 D无返混25.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 B内扩散 C内、外扩散 D吸附和脱附26.所谓固定床积分反应器是指反应物一次通过后，转化率大于(B )的情况。A10 B25 C40 D5027.列管式固定床反应器填充的催化剂为了消除壁效应其粒径应小于反应

5、管径的(B)倍。A100 B8 C3 D5028.反应器中等温进行着和两个反应，当降低A的浓后，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)的反应级数大于反应(2) B反应(1)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)29. 纯二甲醚气相分解反应CH3OCH3C+3H2+CO在恒温恒压下进行，当分解率达100时，反应物系的体积为( D ) A与原体积相同 B为原体积的1/3 C为原体积的2倍 D为原体积的3倍 两个有效容积不等的全混流反应器串联操作，进行二级不可逆反应，出口转化率要求一定，可采取两种串联

6、顺序： (1)大釜在先，小釜在后，进料流量为Q01； (2)小釜在先，大釜在后，进料流量为Q02。 两种情况下，进料浓度、反应温度相同，则进料流量Q01，和Q02的比较为(D ) AQ01Q02 BQ01=Q02 C无确定关系 DQ01放热速率 B移热速率放热速率随温度的变化率 D移热速率随温度变化率xA2 BxA1=xA2 CxAlP，现有反应器体积下，出口转化率为45，若将反应器体积增加一倍，则出口转化率将为(D )，操作条件均保持相同。 A90 B90 C45 D4541.等温一级不可逆液相反应，采用下列三种方案进行： (1)一个分批式完全混合反应器，容积V1(仅考虑反应时间所需)， (

7、2)一个平推流反应器，容积V2， (3)二个等体积全混流反应器串联，总容积为V3。 上述三种情况反应温度、物料处理量及转化率相同，则容积比较为( B ) AV1V2V3 BV1=V2V3 CV2V1V3 DV2bc B. bac C. cab D.cba2.气固催化反应AP，催化剂颗粒外表面浓度CAS和Cps与流体主体浓度CAG和CPG存在差异。当过程为反应控制时，则CAS应 CAG（大于 小于 等于），Cps应 CPG（大于 小于 等于）；当过程为传质控制时，则CAS （趋近于CAG 趋近于0 某一值）3. 对零级和一级不可逆反应，宏观流体的反应速率 微观流体的反应速率（大于 小于 等于）对

8、大于一级的不可逆反应，宏观流体的反应速率 微观流体的反应速率（大于 小于 等于） 对小于一级的不可逆反应，宏观流体的反应速率 微观流体的反应速率（大于 小于 等于）4一个全混流反应器，其有效容积v1=1m3，进行一级不可逆反应，达60转化率，进料量为Q0l，今改用两只有效容积均为0.5m3的全混流反应器串联操作进行同上反应，反应温度相同，转化率要求不变，则进料量Q02将()A大于Q0l B.小于0.5Q0l C等于Q0l D等于0.5Q0l5等温零级不可逆液相反应，采用下列三种方案进行： (1)一个1m3的平推流反应器，转化率xA1 (2)两个0.5m3的平推流反应器并联，进料流量平均分配，转

9、化率xA2 (3)两个0.5m3的全混流反应器串联，转化率xA3 上述三种情况进料总流速，进料浓度和反应温度相同xA1、xA2，和xA3比较为( ) AxA1xA2xA3 BxA1=xA2xA3 CxA1=xA2=xA3 D。xA1xA3xA26. 等温液相反应：A R rRk1CA R为目的产物 2RD rD=k2CR2；现有如下四种方案可供选择 (1)平推流反应器高转化率 (2)平推流反应器低转化率 (3)全混流反应器低转化率 (4)两个等容积全混流反应器串联，高转化率。从提高R的选择性着眼，适宜选择( )A(1) B(2) C(3) D(4)7. 气体分子与固体表面间发生物理吸附时，其吸

10、附热一般在( ) A40200KJmol B大于400KJmolC825KJmol D4KJmol以下8间歇釜中进行各步均为一级不可逆串联反应，等温下进行，为了提高p的选择性( ) A应使A的转化率接近100 B应保持高的转化率 C应保持较低的转化率 D转化率高低无妨9. 对于气膜扩散控制的气液反应，其宏观反应速率就等于( )A气膜扩散速率 B液膜扩散速率 C液相主体反应速率 D取决于B和C是非题：（正确的打“”，错误的打“”）1.用乙醇胺吸收某酸性气体，该过程为中速反应，因而吸收采用板式塔较鼓泡塔有利于气体的吸收。 （）2.对于基元反应2A-P，因此反应物A的反应级数与化学计量系数是相同的。

11、 （）3.由于零级反应中反应速率与浓度无关，故流体的混合态对反应结果无影响。 （）4.对于一级气固催化A-P-S反应，（P为目的产物），由于扩散阻力的存在，使得ASAG,因此必定使反应的选择性下降。 （）5.设计流化床反应器时，催化剂颗粒很小，一般不必考虑内扩散的影响，可按全混流反应器进行计算。 （）6.用空气液相氧化甲苯，该过程为极慢反应，因而采用鼓泡塔较板式塔有利于氧化反应。 （）7.在管式反应，物料所经历的反应时间可由反应管的体积和进料流量计算得到。 （）8.采用无梯度反应器进行催化剂性能测试，一般可采用较大颗粒催化剂，管径/粒径可小于8. （）9.在气液多相反应A(g)+B(l)=D(

12、l),当反应速率与气相A的分压无关时，可认为消除了液膜阻力。 （）10在全混流和平推流反应器中进行液相反应，由于全混流反应器反混程度最大，故在全混流反应器的反应速率比平推流反应器要小。 （）11对化学反应来说，温度越高，反应速率越大，因此高温操作，可使反应器体积最小。（）12多个PFR串联或多个CSTR串联，其流型仍为活塞流或全混流。 （ ）13对于零级反应，由于反应速率与反应物浓度无关，因此催化剂内扩散阻力对宏观反应速率无影响。 （ ）14在进行均相反应动力学实验时，既可以在间歇反应器中进行，也可以在连续流动反应器中进行，但由于反应器操作方式不同，因此所得的反应动力学方程形式也是不同的。 （

13、） 15 间歇釜式反应器改成连续操作后，由于省去了辅助时间，因此一定能提高产量。 （）16在绝热式固定床反应器中进行一级不可逆反应，由于西勒（Thiele）模数与反应物浓度无关，因此内扩散有效因子在床内为常数。 （）17由于全混釜的停留时间分布比任意非理想流动反应器的都宽，因此。 （）18在一绝热反应器中，仅当进行一级反应时，其反应温度和转化率的关系才呈线性。 （ ）19.在任意转化率下，一级不可逆连串反应在全混流反应器中进行的收率总是低于在间歇釜中进行的收率。 （ ）20.在相同的温度下，一级连串不可逆反应APQ，在间歇反应器中进行时P的收率总是高于在全混流中进行的P的收率。 （ ）21在全

14、混流釜式反应器中进行液相反应,由于返混程度最大,故反应速率一定最小。（）22.因为单一反应就是基元反应，因此反应级数与化学计量系数相同。 （ ）23.一自催化反应,若(-RA)=kCACP，由于反应级数大于零，则在达到相同的转化率时，所需的VPFR总是小于VCSTR。 （ ）24.在间歇反应器（BR）中和活塞流反应器（PFR）中等温进行同一反应，若CA0、xAf相同时，则tBR = PFR 。 ( )25无论是一级反应还是二级反应，流体的混合态对反应结果无影响。 （）26.对气固催化反应，由于外扩散阻力的存在，使得CAS （）乙，因此甲反应器的返混程度一定大于乙反应器的返混程度。 ( )38由

15、于全混釜的返混程度比任意非理想反应器的返混程度都大。因此()CSTR()NFR ( )39.单一反应下等温反应，已知在CA1mol/L时，（RA）= 2mol/L.s则当CA2mol/L时，（RA）= 4mol/L.s 。 （ ）40. 对于混合的非极限情况，即宏观混合和微观混合并存时，即不能按微观流体处理，也能按宏观流体处理。 （ ）41. 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=5。 （ ）42具有相同停留时间分布的两个反应器，进行同一化学反应，若操作条件相同，反应结构总是相同的。 （ ）43达到单个分子尺度的微观混合总是比达到流体微团尺度的宏观混合效果好。 （

16、）44所谓单一反应，就是基元反应。 （）45幂级数动力学方程式中的反应级数是根据化学计量方程中计量系数确定的。（）46.已知停留时间分布方差值10000min2可知其流型接近全混流。 ()47可逆放热反应的最优温度是指转化率一定时，对应于最大反应速度的温度。（）48在平推流反应器内等温进行一级不可逆液相反应，反应器出中转化率可达40，若使转化率提高到80，在同样操作条件下，则反应器体积应增加一倍。 ()49多级全混釜串联，串联釜数增多，返混程度增大，釜数接近无穷多，返混程度接近全混流。 （）50.气固催化反应的本征速率方程是指排除了吸附和脱附阻力后的速率方程。 ()51设计固定床反应器应采用排

17、除了内、外扩散阻力后的反应速率方程式。（）三、填空题2.要使固定床反应器所用催化剂量最少，对简单不可逆反应，应尽可能在 高温 度下操作；对可逆放热反应，应尽可能在 最佳 温度下操作；对可逆吸热反应，应尽可能在 高温 温度下操作。 (1) C (2) A4.某二级不可逆气固催化反应，本征反应活化能为80kj/mol，当过程为内扩散控制时，表观反应级数为 1.5 ，表观反应活化能为 40 kj/mol 4.1/(-RA)对XA的曲线上存在极小值的情况是 可逆放热 反应和 自催化反应的特征。5已知一实际流动反应器，Pe=20，该反应器若用多级混合模型描述，则模型参数N= 10.53 。6某不可逆反应

18、，反应活化能为9.63104J/mol，问反应温度是550时的反应速率比反应温度是400时的反应速率快 23 倍。( r550/r400=k550/k400=Aexp(-E/RT550)/Aexp(-E/RT400)=expE/R(1/T400-1/T550)=23(倍) )2一不可逆反应，当反应温度从150升高到200时，反应速率增加一倍，则该反应的活化能为 23.06kJ/mol 。3一不可逆反应，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 Jmol 。4一液相复合反应，均为基元反应。在单一连续釜中等温反应，已知该温度下，,问当最终转化率为80时，目的产

19、物P的瞬时选择性为： 0.75 ，总选择性为： 0.75 。（若k1=7k2,则.P的瞬时选择性为0.875，总选择性为0.875）5对一闭式反应器，已测知Pe(Peclet准数)为10，若该反应器用多级串联模型来描述，则模型参数N为 5.56 。6.等温下进行一级不可逆反应，为达到xA的转化率，采用单个CSTR的体积与PFR的体积之比为 进行两级不可逆反应，两者体积之比为 7. 液相反应：从有利于产品分布的观点，将下列接触方式按优劣顺序排列为 2 4 3 1 若k1k2，CA0CB0 ，写出计算瞬时选择率的公式： 1/(1+C A0.4 ) 。8.从反应器停留时间分布测定中,求得无因次方差,

20、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 。9在CSTR中，物料平均停留时间为1h，停留时间大于10h的物料粒子占全部物料粒子的 0.0045 。10在流化床中进行固相加工反应，固体颗粒在反应器中流动状态可看成CSTR，固体颗粒平均停留时间为1min，停留时间小于1min的固体颗粒占流出的全部颗粒的 63.2 。11在PFR中，停留时间大于平均停留时间的流体粒子占全部粒子的 0 ，在CSTR中，停留时间大于平均停留时间的流体粒子占全部粒子的 36.8 。12某气相反应A3B R，则膨胀因子为 -3 。13. 采用无梯度反应器进行气固催化反应本征动力学测定时

21、，足够高的转速，可使 外扩散 消除；足够小的粒子，可使 内扩散 消除。14.反应物A的水溶液在等温PFR中进行两级反应，出口转化率为0.5，若反应体积增加到4倍，则出口转化率为 0.8 。16在PFR中进行等温二级反应，出口转化率为0.8，若采用与PFR体积相同的CSTR进行该反应，进料流量Q0保持不变，为达到相同的转化率0.8，可采用的办法是使CA0增大 5 倍。17. 在多釜串联中，可逆放热反应的最佳温度序列为随反应釜数增加而 降低 ，随转化率增加而 降低 。18等温下进行一级不可逆反应，为达到同样的转化率xA, 采用单个CSTR的体积与PFR的体积之比为 ，相同的进行该反应，进行二级不可

22、逆反应，两者的体积之比为 。19在一全混流反应器中进行一级不可逆连串反应 ，P为目的产物，已知原料中不含P和Q。问最佳空时为 3.16h ；P的最大收率为 0.577 ；最大收率下所对应的A的转化率为 0.76 。20. 在一活塞流反应器中进行一级不可逆连串反应 ，P为目的产物，已知原料中不含P和Q。问最佳空时为 2.56h ；P的最大收率为 0.774 ；最大收率下所对应的A的转化率为 0.774 。21一复合反应 若 则目的产物P的瞬时选择性SP为 。22在气固催化反应中，丹克勒（Damkoler）准数Da的物理意义为 ，n级不可逆反应的Da = 。23. 某不可逆气固催化反应，本征反应活

23、化能为105Jmol,当过程为内扩散控制时，表观活化能为 。24均相CSTR反应器中，放热S形曲线与移热直线一般有3个交点，高温区交点的特征是 ，中温区交点的特征是 ，低温区交点的特征是 。25.在xAT图上画出三段绝热式固定床操作示意图：一、二段段间采用原料气冷激，二、三段段间采用间接冷却。（画出平衡曲线、最佳温度曲线、各段操作线、段间冷激或冷却线）。26某液相复合反应, 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 B 一次性加入，A连续滴加 ；若采用管式反应器，其进料方式为B从反应器进口处加入，A沿管长多处加入 。27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 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E1E2，则反应温度应采用 高温 。28一气固催化反应，若反应机理为：(此步为速率控制步骤)则本征反应速率方程为：一气固催化反应，若本征反应速率方程为：