化学反应工程第1阶段练习题

考试科目:《化学反应工程》第0章至第二章（总分100分）

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一、单项选择题（本题共10小题，每小题2分，共20分）

1、分批式操作的间歇反应器非生产性时间t0不包括下列哪一项（     ）。

    A. 加料时间     B.反应时间    C.物料冷却时间  

2、反应A+B→C，已知k=0.45mol∙L-1∙s-1，则反应级数n=(       )。

    A.  0           B. l          C. 2    

3、按反应器型式来分类，管式反应器，一般长径比：（       ）

A.大于20        B. 大于30     C. 20~30

4、建立数学模型，依照物理模型和相关的已知原理，写出描述物理模型的数学方程及其（       ）和边界条件。

A. 初始条件      B.临界条件     C. 相关条件

5、反应持续时间tr  简称为反应时间，用于（     ）反应器。

A.  PFR            B. CSTR           C.  BR   

6、反应压力通常可由反应物系的组成和温度通过（      ）方程来确定，不是变量。

A. 动力学        B. 数学          C.  状态

7、发生在（       ）不同的物料之间的均匀化过程，称之为返混。

A. 停留时间      B. 反应时间       C.  空间时间

8、单一不可逆反应过程，确定反应器型式不但要考虑反应的级数，而且要考虑过程要求进行的程度，即转化率的高低；级数越高，要求的转化率也高，连续操作应采用（      ）反应器。

A.  PFR          B. CSTR          C.  BR

9、对连串反应来说，在BR反应器中为达到最优产物浓度，操作时应考虑最佳（       ）。

A. 反应时间       B. 反应物浓度    C. 操作顺序

10、对全混流反应器，其瞬时选择性与平均选择性（        ）

A. 相近           B. 相等          C.  需按实际计算

二、判断题（本题共10小题，每小题2分，共20分）

1、一个实验室中实现良好的化学反应，在工业上也能很好进行。（        ）

2、从化学反应工程的角度看，反应级数反映了反应物浓度对反应速率影响的敏感程度。（      ）

3、非理想流动反应器的物料返混程度最大。（        ）

4、理想置换反应器在垂直于流动方向上的同一截面，不同径向位置的流体特性（组成、温度等）具有一定的分布。（        ）

5、CSTR反应器的出口组成与反应器内的物料组成不应该相同的。（       ）

6、可逆吸热反应的速率对温度来说具有最佳反应温度。（        ）

7、反应器的形式会影响化学反应动力学特性。（        ）

8、间歇反应器与全混流反应器在结构上大体相同，但从返混的角度上看却是完全相同的。（       ）

9、有些气相反应反应，反应前后摩尔数不同，在系统压力不变的情况下，反应会引起系统物流体积发生变化，物流体积的改变必然带来反应物浓度的变化，从而引起反应速率的变化。 

                             （        ）

10、将反应动力学特性和反应器中流动、传递特征结合起来，建立数学模型，利用计算机进行模拟计算，得到过程数据，以便对反应器进行优化设计和过程优化控制。（         ）

三、简答题(本题共5小题，每小题8分，共40分)

1、化学反应工程学主要包括以下哪几方面的内容？

2、间歇反应器有哪些特点？

3、平行反应的平均选择性如何定义的？

4、循环反应器的基本假设是什么？

5、可逆吸热反应操作方式及选择反应器如何选择？

四、计算题(本题共1小题，共10分)

液相一级不可逆分解反应A→B+C于常温下在一个2m3全混流反应器（CSTR，MFR，连续搅拌槽式反应器）中等温进行。进口反应物浓度为1 kmol·m-3，体积流量为1m3hr-1，出口转化率为80%。因后续工段设备故障，出口物流中断。操作人员为此紧急停止反应器进料。半小时后故障排除，生产恢复。试计算生产恢复时反应器内物料的转化率为多少？

五、计算题（本题共1小题，共10分）

A进行平行分解反应，其速率式为

  ↗R    rR=1 kmol·m-3min-1

A →S    rS=2cA kmol·m-3min-1

  ↘T    rT=cA kmol·m-3min-1

其中R是所要求的目的产物，cA0=1kmol·m-3。试问在下述反应器进行等温操作时，预计最大的cR为多少?(1)全混流反应器；(2)平推流反应器。

附：参：

一、单项选择题：（本题共10小题，每小题2分，共20分）

1、B       2、 A      3、 C      4、 A      5、C   

6、C       7、 A      8、 A      9、 A      10、B

二、判断题：（本题共10小题，每小题2分，共20分）

1、×     2、√    3、×    4、×    5、×

6、×     7、×    8、×    9、√    10、√

三、简答题：（本题共5小题，每小题8分，共40分）

1、答：(1)化学反应动力学特性的研究；(2)流动、传递过程对反应的影响；(3)反应器设计计算、过程分析及最佳化。

2、答：（1）由于剧烈搅拌、混合，反应器内有效空间中各位置的物料温度、浓度都相同；

（2）由于一次加料，一次出料，反应过程中没有加料、出料，所有物料在反应器中停留时间相同，不存在不同停留时间物料的混合，即无返混现象；

（3）出料组成与反应器内物料的最终组成相同；

（4）为间歇操作，有辅助生产时间。一个生产周期应包括反应时间、加料时间、出料时间、清洗时间、加热（或冷却）时间等。

3、答：平均选择性：

式中  (ΔnA)P、(ΔnP)为生成目的产物P消耗的A量和生成目的产物P的量。

4、答：循环反应器的基本假设：①反应器内为理想活塞流流动；②管线内不发生化学反应；③整个体系处于定常态操作。 

5、答：可逆吸热反应，首先研究随着反应的进行，即随着转化率的变化，反应速率的变化趋势。随着反应进行，反应速率是下降的，为使反应器体积最小，应选用平推流反应器。

      温度对反应速率的影响：在一定转化率下，可逆吸热反应的速率总是随着温度的升高而增加，同时，从化学平衡角度考虑，因是吸热反应，升高温度，平衡转化率也将升高。

所以，升高温度对过程是有利的，故反应应在尽可能高的温度下进行。这当然要考虑设备材质耐热情况。

四、计算题：(本题共1小题，共10分)

答:

五、计算题：（本题共1小题，共10分）

答：  低浓度操作对生成目的产物R有利，对全混流反应器，可在极低的浓度下操作

对平推流反应器，则尽量使其转化率提高。