化学反应工程复习题

浙江大学

《化学反应工程》

复试习题库汇总

一、填空题：

1.所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是指  质量传递、热量传递和动量传递，“一反”是指   反应动力学  。

2.各种操作因素对于复杂反应的影响虽然各不相同，但通常温度升高有利于活化能 高  的反应的选择性，反应物浓度升高有利于反应级数    大    的反应的选择性。

3.测定非理想流动的停留时间分布函数时，两种最常见的示踪物输入方法为  脉冲示踪法 和 阶跃示踪法  。

4.在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速度方程式的两种最主要的方法为 积分法 和 微分法  。

5.多级混合模型的唯一模型参数为  串联的全混区的个数N    ，轴向扩散模型的唯一模型参数为   Pe（或Ez / uL）     。

6.工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是 活性、选择性 和 稳定性。

7.平推流反应器的E函数表达式为           ，其无因次方差=   0  ，而全混流反应器的无因次方差＝  1 。

8.某反应速率常数的单位为m3 / (mol  hr )，该反应为    2     级反应。

9.对于反应，各物质反应速率之间的关系为 (-rA)：(-rB)：rR ＝  1：2：2    。

10.平推流反应器和全混流反应器中   平推流    更适合于目的产物是中间产物的串联反应。

11.某反应的计量方程为，则其反应速率表达式   不能确定    。

12.物质A按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解，在67℃ 时转化50％ 需要30 min, 而在80 ℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为    3.46×105  (J / mol )   。

13.反应级数   不可能  （可能/不可能）大于3。

14.对于单一反应，在相同的处理量和最终转化率条件下，选择反应器时主要考虑  反应器的大小 ；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是  目的产物的收率     ；

15.完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度   均一  ，并且   等于       （大于/小于/等于）反应器出口物料的温度和浓度。

16.下图是某连串反应在各转化率下的产物浓度分布曲线，那么当转化率达70% 时，中间产物R的化学反应工程定义总收率为   %   ，按炼厂或化工厂惯用的收率和选择性的定义，在该转化率条件下的收率是 45% ，选择性是  %   。

I.填空题

1.(1)化学反应工程是一门研究______________的科学。

1.(1)

化学反应的工程问题

2.(1)化学反应速率式为，如用浓度表示的速率常数为，用压力表示的速率常数，则=_______。

2.(1)

3.(2)平行反应均为一级不可逆反应，若＞，选择性Sp与_______无关，仅是_______的函数。 

3.(2)

浓度、温度

4.(1)

对于反应级数n＞0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。

4.(1)

平推流

5.(3)

对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______一致。

5.(3)

平均停留时间、反应时间、空时

6.(1)

若流体是分子尺度作为运动单元来进行混合，这种流体称为_______。

6.(1)

微观流体

7.(2)

流体的混合程度常用_______、_______来描述。

7.(2)

调匀度S、流体的混合态

8.(2)

催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_______失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_______失活。

8.(2)

物理、化学

9.(1)

对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约_______时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素。

9.(1)

0.1um

10.(1)

绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用_______模型来计算。

10.(1)

拟均相一维

11.(1)

对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度和平衡温度，二者的关系为______________。

11.(1)

12.(1)

描述流化床的气泡两相模型，以的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化速度通过，而其余部分_______则全部以气泡的形式通过。

12.(1)

13.(2)

描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为_______相为平推流，而对_______相则有种种不同的流型。

13.(2)

气、乳

14.(1)

多相反应过程是指同时存在_______相态的反应系统所进行的反应过程。

14.(1)

两个或更多

二、填空题

1、化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题

的科学。

2、化学反应速率式为，如用浓度表示的速率常数为，用压力表示的速率常数，则=。

3、平行反应均为一级不可逆反应，若＞，选择性Sp与浓度无关，仅是温度的函数。 

4、对于反应级数n＞0的反应，为降低反应器容积，应选用平推流反应器为宜。

5、对于恒容的平推流管式反应器平均停留时间、反应时间、空时

一致。

6、若流体是分子尺度作为运动单元来进行混合，这种流体称为_微观流体_。

7、流体的混合程度常用调匀度S、流体的混合态来描述。

8、催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的_物理失活，也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的_化学_失活。

9、对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约_0.1um _时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素。

10、绝热床反应器由于没有径向床壁传热，一般可以当作平推流处理，只考虑流体流动方向上有温度和浓度的变化，因此一般可用拟均相一维模型来计算。

11、对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度和平衡温度，二者的关系为______________。

12、描述流化床的气泡两相模型，以的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化速度通过，而其余部分则全部以气泡的形式通过。

13、描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为_气_相为平推流，而对___乳__相则有种种不同的流型。

14、多相反应过程是指同时存在两个或更多相态的反应系统所进行的反应过程。

15、三传一反是化学反应工程的基础。

16、不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称_数学模型_。

17、一级连串反应在平推流反应器中，则目的产物P的最大浓度_______、______。、）

18、着眼反应组分K的转化率的定义式为__。

19、一级连串反应在间歇式全混流反应器中，则目的产物P的最大浓度_______、______。、）

20、化学反应速率式为，如用浓度表示的速率常数为，用压力表示的速率常数，则=_______。

21、理想反应器是指全混流反应器、平推流反应器。

22、具有良好搅拌装置的釜式反应器按全混流反应器处理，而管径小，管子较长和流速较大的管式反应器按平推流反应器处理。

23、全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为  、 ,   

24、平推流反应器的返混为____0___。

二.单项选择

1.(2)

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_______。

A.        B.          C.          D. 

1.(2)

D

2.(2)

全混流反应器的容积效率η小于1.0时，且随着的增大而减小，此时该反应的反应级数n_______。

A. ＜0              B. =0                 C. ≥0             D. ＞0

2.(2)

D

3.(2)

当反应级数n_______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

3.(2)

D

4.(2)

轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与_______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

4.(2)

C

5.(2)

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_______装置。

A. 填料塔           B. 喷洒塔             C. 鼓泡塔          D. 搅拌釜

5.(2)

C

6.(2)

催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为，当平行失活对反应物有强内扩散阻力时，d为_______。

A. ≈0              B. =1                 C. →3             D. ≈1

6.(2)

C

7.(2)

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. 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

7.(2)

A

8.(2)

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. 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

8.(2)

A

9.(2)

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_______。

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

9.(2)

C

10.(2)

流化床反应器中的操作气速是根据具体情况定的，一般取流化数在_______范围内。

A. 0.1～0.4         B. 1.5～10            C. 10～15           D. 0.4～1.5

10.(2)

B

1、气相反应进料时无惰性气体，与以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子=__A_。

A. -2               B. -1              C. 1              D. 2

2、一级连串反应在间歇式反应器中，则目的产物P的最大浓度___A____。

A.     B.     C.       D. 

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=__C_。

A.       B.             C.          D. 

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

5、对于单一反应组分的平行反应，其瞬间收率随增大而单调下降，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，， 出口转化率，每批操作时间，装置的生产能力为50000 kg产物R/天，=60，则反应器的体积V为_C_。

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

8、在间歇反应器中进行等温一级反应A → B，，当时，求反应至所需时间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_____D__。

A.        B.      C.          D. 

10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时间不包括下列哪一项____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、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__D_____。

A.        B.          C.          D. 

12、全混流反应器的容积效率η小于1.0时，且随着的增大而减小，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

16、催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为，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、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是根据具体情况定的，一般取流化数在__B__范围内。

A. 0.1～0.4         B. 1.5～10            C. 10～15           D. 0.4～1.5

三、多项选择题：

1．关于理想的间歇式反应器、平推流反应器和全混流反应器，下列描述正确的是 A, C, D 

A. 三者同为理想反应器，但理想的内涵是不同的；

B. 理想的间歇式反应器和全混流反应器的理想的内涵是一样的，都是反应器内温度和组成处处相同；

C. 理想的间歇式反应器和全混流反应器的理想的内涵是不一样的，虽然都是反应器内温度和组成处处相同，但前者随着时间的变化温度和组成可能都发生变化，而后者则不随时间变化；

D. 平推流和全混流反应器都是连续流动式反应器，前者的返混为零，后者为无穷大

2．关于积分法和微分法，认识正确的是  A, B  

A. 积分法和微分法是两种求取动力学参数的数据处理方法，前者对数据的精度要求比后者低；

B. 积分法不能处理动力学较为复杂的（反应物和产物不止一种、正反应和逆反应的反应级数不同）可逆反应；

C. 积分法得到的动力学参数比微分法可靠

3．对于一级恒容和一级变容不可逆反应，下面叙述正确的是  C  

A. 在同一平推流反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的；

B. 在同一全混流反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的；

C. 在同一间歇式反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的；

D. 在同一平推流反应器或间歇式反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的

4．对于瞬时收率和总收率，下列正确的判断是  A, C  

A. 对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等；

B. 对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等；

C. 对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；

D. 对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；

5．气相变容反应，原料中混入了一定量的惰性气体（惰性气体与A和B的转化率为零时的初始总摩尔数比为1：1，A与B的比例为计量比），则膨胀率为   C   

A. -0.5；B. -1/3；C. -1/6；D. -5/6

6．纯气体A  (浓度2 mol / L，摩尔流率100 mol / min) 在平推流反应器里分解生成一系列产物，其动力学为：，在一个9.8 L的反应器里进行反应所能达到的转化率为  A  

A. 70%；B. 80%；C. 90%；D. 100%

7．关于E函数和F函数，下面正确的是  B, C, D   

A. F(t)= E(t)；B. ；C. ；D. 

8．轴向分散系数与扩散系数，下面论述正确的是  B, C, D  

A. 两者实质上是相同的，都符合Fick定律；

B. 两者实质上是不同的，轴向分散系数的定义实际上是借用了Fick定律的形式；

C. 轴向分散系数是与流动有关系的；

D. 扩散系数是物质本身的一种属性

9．宏观流体和微观流体是流体凝集态的两种极端形式，流体的凝集态不同，对反应结果一般有明显的影响，但对于  A, B  是例外。

A. 一级不可逆反应；

B. 在平推流反应器内进行反应；

C. 在全混流反应器内进行反应；

D. 零级反应

10．对于一个气固相催化反应，减小外扩散和内扩散影响的措施正确的是 A 

A. 提高反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径；

B. 降低反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径；

C. 降低反应器内气体的流速，增大催化剂颗粒的直径；

D. 增加催化剂颗粒的直径，提高反应器内气体的流速

11．关于基元反应的认识，正确的是  A, B   

A. 分子数是针对基元反应的概念；

B. 基元反应的计量系数与对应物种的反应级数之间存在一一对应关系；

C. 基元反应和意义是一样的；

D. 有的基元反应的总反应级数可能是小数

12．对于一个均相变容反应，针对反应物A的反应速率，下面表述正确的是  B,D  

A. ；B. ；C. ；

D. 

13．对于平行反应，活化能E1< E2，反应级数n1< n2，如果目的产物是R的话，我们应该在  D  条件下操作。

A. 高温、反应物A高浓度；   B. 高温、反应物A低浓度；

C. 低温、反应物A高浓度；   D. 低温、反应物A低浓度

14．对于化学反应的认识，下面正确的是  B, D  

A. 化学反应的转化率、目的产物的收率仅与化学反应本身和使用的催化剂有关系；

B. 化学反应的转化率、目的产物的收率不仅与化学反应本身和使用的催化剂有关，而且还与反应器内流体的流动方式有关；

C. 反应器仅仅是化学反应进行的场所，与反应目的产物的选择性无关；

D. 反应器的类型可能直接影响到一个化学反应的产物分布

15．对于一个串联反应，目的产物是中间产物，适宜的反应器是 B 

A. 全混流反应器；

B. 平推流反应器；

C. 循环反应器；

D. 平推流与全混流串联在一起的反应器

16．关于非理想流动与停留时间分布，论述正确的是  A, C  

A. 一种流动必然对应着一种停留时间分布；

B. 一种停留时间分布必然对应着一种流动；

C. 一种停留时间分布可能对应着多种流动；

D. 流动与停留时间分布存在一一对应关系

17．是 B 

A. 平推流的E函数；B. 全混流的E函数；C. 平推流串联全混流的E函数；

D. 全混流串联平推流的E函数

18．对于轴向分散模型，选择不同的边界条件，计算公式和结果都有所不同，这说明 D  

A. 边界条件是人为设定的，是为了便于有关公式的推导；

B. 边界条件可以自由选取；

C. 边界条件决定于操作条件和反应装置的本身；

D. 边界条件不同，直接影响到反应器内的流动和反应。

19．对于一个气固相催化反应过程，下列属于动力学因素的是  C, D  

A. 气膜扩散；

B. 孔内扩散；

C. 反应物的吸附和产物的脱附；

D. 表面反应

20．Langmuir吸附模型的四个假定：均匀表面、单层吸附、吸附机理相同和无相互作用这几点应该说是非常苛刻的，实际情况很难满足上述要求。然而，对于多数的化学反应，应用这几点假定进行有关的推导，结果一般是可以接受的，其主要原因在于 A 

A. 实际反应过程中催化剂表面吸附物种的覆盖度很低；

B. 实际的催化剂表面一般很平整；

C. 实际的催化剂表面上活性位间的距离较远；

D. 实际的催化剂表面上活性位的数量有限

21．关于指前因子和活化能描述正确的是   B   

A. 指前因子理论上与温度无关，活化能的取值永远都是正的，活化能大、温度低，反应速率对温度的变化更敏感；

B. 指前因子理论上与温度有关，但与指数项相比其随温度的变化可以忽略，活化能的取值永远都是正的，活化能大、温度低，反应速率对温度的变化更敏感；

C. 指前因子理论上与温度有关，活化能的取值不可能永远都是正的，活化能小、温度高，反应速率对温度的变化更敏感；

22．对于一级不可逆反应，产物R的最大浓度通常  C    

A. 只与速率常数的大小有关；

B. 只与反应温度有关；

C. 与A的初始浓度和速率常数的大小有关；

D. 只与A的初始浓度有关

23．测定停留时间分布常用的方法有脉冲示踪法和阶跃示踪法，关于这两种方法，下列描述正确的是  A，B，D  

A. 这两种方法都是物理示踪法；

B. 根据脉冲示踪法得到的实验数据，可以直接得到E函数；

C. 根据阶跃示踪法得到的实验数据，可以直接得到E函数；

D. 根据阶跃示踪法得到的实验数据，可以直接得到F函数

四、计算题