1、化學反應工程試題答案一、單選題：（共60小題，每題0.5分）化學反應工程是研究如下問題的學科：（A）A、化學反應器工程問題B、化工單元操作C、反應器特性D、傳遞特性化學反應工程研究的對象是：（A）A、化學反應器B、單元操作C、化工流程D、化學工藝連續操作的反應器的獨立變量為（C）A、濃度B、反應時間C、反應器體積大小理想混合的間歇反應器的獨立變量為A、反應速率B、反應時間C、反應空間連續操作的理想混合流反應器的獨立變量是：A、反應物濃度B、反應時間C、反應空間6、間歇操作的反應器所具有的特點包括：A）A、參數隨時間變化B、參數隨空間變化C、累積量為零D、累積量不為零7、在對理想的全混流反應器進

2、行物料衡算時，下面哪些量為零：（D）A、流入量B、流出量C、反應量D、累積量8、在對定常態操作的反應器進行物料衡算時，下面哪些量為零：A、流入量B、流出量C、反應量D、累積量穩定的定常態操作點符合如下條件：（A）A、移熱速率大于放熱速率B、移熱速率小于放熱速率C、移熱速率等于放熱速率10、若的某一操作點是穩定的定常態操作點，則該操作狀態具有的特點是：A、移熱速率大于放熱速率B、移熱速率小于放熱速率C、移熱速率等于放熱速率 TOC o 1-5 h z 在中進行一級不可逆反應，最多可以有幾個定常態操作點？A、0B、1C、2D、3E、412、對于反應級數大于零的反應，下述情況哪種容積效果最高？（C）

3、A、單釜B、多釜C、13、對于自催化反應，下述情況哪種容積效果最高？A、串聯B、最優循環比下操作的C、14、穩定的定常態操作的反應器在該操作點下列情況是必然成立的：A、移熱速率等于放熱速率B、移熱速率大于放熱速率C、移熱速率小于放熱速率15、對于級數大于零的自催化反應，其動力學線（）一般存在一個極值，下述情況哪種容積效果最高？（D）A、單釜B、多釜C、D、串聯對于反應級數小于零的反應，下述情況哪種容積效果最高？（A）A、單釜B、多釜C、對于絕熱的放熱反應，下述哪種操作方式的容積效果最高？（A）A、串聯B、最優循環比下操作的C、18、平推流反應器的空時與反應時間之間的關系下列哪種說法正確？（C）

4、A、總是相等B、總是不相等C、不確定19、全混流反應器的空時與反應時間之間的關系下列哪種說法正確？C）A、總是相等B、總是不相等C、不確定20、平推流反應器中進行恒溫、恒壓等分子氣相反應時，空時與反應時間之間的關系下列哪種說法正確？A、總是相等B、總是不相等C、不確定21、間歇反應器的反應轉化率與反應器大小之間下述說法哪些正確？A、與反應器大小有關B、與反應器大小無關C、不確定22、在對間歇反應器進行設計時，反應器體積大小與下述哪個因素有關？A、反應時間B、單位時間處理量C、不確定23、從反應器的停留時間分布測定中求得無因次方差20.98，則反應器可近視為：（B）A、理想的平推流反應器B、理想

5、的全混流反應器C、理想混合間歇反應器24、從反應器的停留時間分布測定中求得無因次方差20.02，則該反應器可近視為：A）A、理想的平推流反應器B、理想的全混流反應器C、理想混合間歇反應器25、固定催化反應床層的空隙率B是影響床層流體流動特性的重要參數，一般情況下當B過大時，會導致流體如下現象產生：A、床層壓降變大B、溝流現象C、床層熱點26、采用平推流和全混流反應器進行任意級數的反應，若反應空時相等，則平推流反應器出口轉化率與全混流反應器的出口轉化率之間的大小關系：（C）A、總是大于B、總是小于C、不能確定27、若脈沖法測得一反應器存在流體質點停留時間分布，則：A、一定存在返混B、不存在返混C

6、、不能確定28、若氣固多相催化反應為內擴散過程所控制，可以通過下述哪種方法措施減小內擴散對反應速度的影響：A、提高流體線速度B、減小催化劑的粒徑C、增大線速度、D增大催化劑粒徑29、若氣固多相催化反應為外擴散過程所控制，可以通過下述哪種方法措施減小外擴散對反應速度的影響：A、提高流體線速度B、減小催化劑的粒徑C、增大線速度、D增大催化劑粒徑30、若氣固多相催化反應器內存在溝流現象，可以通過下述哪種措施加以改良：B）A、提高流體線速度B、改善床層空隙率均一C、增大催化劑粒徑31、若氣固多相催化反應器內存在壁效應現象，可以通過下述哪種措施加 TOC o 1-5 h z 以改良：（C）A、增大催化劑

7、粒徑B、減小反應器直徑C、增大反應器直徑32、若氣固多相催化反應器內存在短路流現象，可以通過下述哪種措施加以改良：（B）A、增大催化床層直徑B、改善床層空隙率均一C、增大催化劑粒徑、當分子擴散的平均自由程大于催化劑微孔直徑時，分子在微孔中的擴散為：（A）A、努森擴散B、分子擴散C、構型擴散、當分子擴散的平均自由程小于催化劑微孔直徑時，分子在微孔中的擴散為：（B）A、努森擴散B、分子擴散C、構型擴散35、催化劑顆粒的有效利用系數與催化劑的顆粒直徑有關，當顆粒直徑增大時，內表面利用率：（B）A、增大B、減小C、不變D、不確定36、催化劑顆粒的有效利用系數與反應溫度有關，反應溫度提高，內表面利用率：

8、（A）A、增大B、減小C、不變D、不確定37、均相反應器中放熱S形曲線與移熱直線一般有3個交點，高溫區交點A、穩定的定常態B、非穩定的定常態C、不能確定是否穩定38、均相反應器中放熱S形曲線與移熱直線一般有3個交點，中溫區交點具有如下特征：A、穩定的定常態B、非穩定的定常態C、不能確定是否穩定39、均相反應器中放熱S形曲線與移熱直線一般有3個交點，低溫區交點具有如下特征：A、穩定的定常態B、非穩定的定常態C、不能確定是否穩定40、某反應器經脈沖示蹤法測得的實驗數據計算得方差20,則這個反應器近似可看作為：A、理想的平推流反應器B、理想的全混流反應器C、理想混合間歇反應器41、下圖中分別代表5股

9、物流；a、b、c、d代表四個操作點；L1、L2、L3分別代表三條不同的關系曲線，則曲線L1代表的含義為：A、平衡溫度線B、最優溫度線C、動力學曲線42、如上圖，曲線L2代表的含義為：(A)A、平衡溫度線B、最優溫度線C、動力學曲線43、如上圖，曲線L3代表的含義為：A、平衡溫度線B、最優溫度線C、動力學曲線44、如上圖，a點的轉化率與d點的轉化率之間的關系為：A、B、C、45、如上圖，b點與c點之間存在如下關系：A、B、C、(C)46、理想平推流反應器串聯的級數越多，則流體質點經過反應器后的離散程度:A、越大B、越小C、不變D、不確定47、理想全混流反應器串聯的級數越多，則流體質點經過反應器后

10、的離散程度：（B）A、越大B、越小C、不變D、不確定、移熱速率大于放熱速率是全混流反應器保持穩定操作的：（B）A、充分條件B、必要條件C、充分必要條件、可以通過下述的哪種方法減小固定催化床反應器床層阻力降P：（B）A、提高線速度B、提高床層空隙率C、提高催化劑的比表面積50、球形催化劑進行一級不可逆反應，可以用梯爾模數值（）的大小來判斷內擴散的影響程度，若球形催化劑顆粒半徑越大，則梯爾模型值越大，內擴散影響程度越則：A）A、越大B、越小C、不變51、球形催化劑進行一級不可逆反應，可以用梯爾模數值（）的大小來判斷內擴散的影響程度，若球形催化劑顆粒半徑越大，催化劑顆粒的有效系數則：（A）A、越大B

11、、越小C、不變52、球形催化劑進行一級不可逆反應，可以用梯爾模數值（）的大小來判斷內擴散的影響程度，若反應物在粒內有效擴散系數越大，催化劑顆粒的有效系數則：（A）A、越大B、越小C、不變53、球形催化劑進行一級不可逆反應，可以用梯爾模數值（）的大小來判斷內擴散的影響程度，若所進行的化學反應速率越快，催化劑顆粒的有效利用系數則：（B）A、越大B、越小C、不變54、為了提高級數相對較高的主反應的選擇性，在反應器選型時，下列哪種說法是合理的：A、返混程度大的優于返混程度小的B、返混程度大的劣于返混程度小的C、相同55、在一定溫度下達到定常態的氣固多相催化反應，粒外擴散速率總是粒內化學反應速率A、大于

12、B、小于C、等于56、對于多段絕熱固定床反應器，采用段間換熱裝置的目的主要是為了（A）A、消除軸向溫度梯度B、消除徑向溫度梯度C、消除軸向濃度梯度D、消除徑向濃度梯度57、若氣固多相催化反應速率被內擴散所控制，則反應物氣相主體濃度與催化劑顆粒外表面濃度之間的關系為：(C)A、大于B、小于C、等于58、若氣固多相催化反應速率被外擴散所控制，則反應物氣相主體濃度與催化劑顆粒外表面濃度之間的關系為(A)A、大于B、小于C、等于59、可逆放熱反應的曲線如圖所示，在圖中各點中：反應速率為零的點為:(A)ABffiC(8)口和和5(C)G和H60、如上圖，在D、E、F三點中，反應速率由大到小的順序為:(A

13、)(A)DEF(B)DE0的反應，的容積效率總是大于間歇釜式的反應器。(V)6、對于反應級數n0的反應，完成相同的生產任務，采用多釜串聯的全混流反應器的容積效率小于單釜操作。(X)7、平推流反應器進行恒溫恒壓等分子反應時，空間時間與反應時間相等。(，)8、采用全混流反應器進行反應級數n0的反應，當生產任務確定后，串聯的反應器級數越多，反應器的容積效率越低。(X)9、當多相催化反應過程為外擴散過程所控制時，通過減少催化劑顆粒粒徑可以顯著提高宏觀反應速度。(X)10、間歇反應器的反應物達到一定的轉化率與反應器體積大小無關，反應器體積大小取決于生產強度。(V)11、對于穩態反應器內進行的化學反應，其

14、反應速率總是固定不變的。(V)12、定常態操作的反應器移熱速率與放熱速率相等，則可以認為該反應器是穩定的。(X)13、完成相同的生產任務，對于級數大于零的反應，多釜串聯的反應器容積效率總是高于單釜。(V)、對于反應級數n0的反應，間歇釜式反應器的平均反應速率總是高于全混流反應器，因此完成相同的生產任務所需要反應器體積總是小于全混流反應器。(X)、脈沖實驗測得某一反應器內的流體質點存在明顯的停留時間分布，則可認為該反應器一定存在返混現象。(X)16、定常態操作的反應器移熱速率等于放熱速率不足以說明該操作點是穩定的定常態操作點。（V）、可以通過提高固定催化床反應器床層空隙率B來降低床層阻力降Po（

15、，）、減少催化劑顆粒粒徑可以顯著提高一個以內擴散為控制步驟的多相催化反應過程。（V）流體質點存在停留時間分布一定是由于返混所造成的。（x）多相催化反應催化劑的效率因子與催化劑的平均孔徑相關，孔徑越小，則效率因子越大。（x）四、簡答題（共6小題，每題5分）1、簡要說明化學反應工程研究的任務主要包括哪些？答案要點：（1）研究反應器的三個傳遞特性與所進行反應的動力學特性；（2）確定反應器的型式與操作方式；（3）對反應器進行最佳設計與確定最佳的反應器條件；2、簡要說明研究化學反應工程學的基本方法包括哪些？答案要點：基本方法是：模型方法，包括（1）物料衡算模型；（2）熱量衡算模型；（3）動量衡算模型；（

16、4）反應動力學模型；（5）參數計算式。3、簡要說明反應器的特性具體包括哪些內容答案要點：（1）流動狀態特性；（2）混合狀態特性；（3）傳熱特性4、理想反應器包括哪些形式試寫出它們的基本設計方程式。答案要點：理想反應器的形式包括：（1）理想混合間歇攪拌反應器；（2）理想平推流反應器；（3）全混流反應器基本設計方程式：（1）理想混合間歇攪拌反應器：（2）理想平推流反應器：（3）全混流反應器：5、氣固多相催化反應一共分為哪七個步驟答案要點：（1）反應物從氣流主體擴散到固體催化劑的外表面（外擴散過程）（2）反應物進一步向催化劑的微孔內擴散（內擴散過程）（3）反應物在催化劑的表面上被吸附（吸附過程）（4

17、）吸附的反應物轉化為反應的生成物（表面反應過程）（5）反應物從催化劑的內表面上脫附下來（脫附過程）（6）脫附下來的生成物分子從微孔內向外擴散到催化劑外表面處（內擴散過程）（7）生成物分子從催化劑外表面擴散到主體氣流中被帶出（外擴散過程）6、單一反應的反應器形式與操作方式的選擇根據與關系可以包括三種A情況，試說明這三種情況分別采用何種反應器形式與操作方式？并比較其優劣順序。答案要點：,與呈單調上升（一切n0的不可逆等溫反應）：A優劣順序：平推流-多釜串連全混流-單釜全混流；1,與呈單調下降（一切n0的不可逆等溫反應）：A優劣順序：單釜全混流多釜串連全混流平推流；1與的曲線上存在極小值（自催化反應

18、或絕熱操作的放熱反應A具有該特性）優劣順序：單釜全混流串連平推流一平推流一全混流；五、計算題（共2小題，每題5分）1、（5分）某反應器的脈沖示蹤的測試數據如下：t,s1020304050607080C,03554210應用此反應器進行一級不可逆反應，已知該反應在全混流反應器內進行時，當在相同的下，其出口轉化率Xa0.82,試求該反應在本反應器中進行時的出口轉化率（設可按多釜串聯模型模擬）。解：（1）求該反應的平衡常數：ttC100203305405504602701800Ci0355421040sA0 xA根據的設計方程可知：CA0XAkCA0(1Xa)40s0.82k(1 0.82)k0.1

19、139s（2）多釜串聯模型計算轉化率: TOC o 1-5 h z ti2Ci-2tCi_2_2_2_2_22_22_10020330540550460270180040219022 t22tN 19016000.11880.11888.42取琮轉化率:Xa 11N1 k N401 0.1139 8可 0.97382、（5分）在一固定床反應器中裝填6mm球型催化劑進行AP的一級不可逆反應。在反應條件下外擴散影響可以忽略，本征動力學方程為：rAkCAmol/s.kgCatk4.5210-3m3/s.kgCat已知0=13,有效擴散系數為5103cm3/s,顆粒密度1000kg/m3,要求A的轉化率為80%,每天生產100的產品P,試求：（1）該過程的宏觀反應速率；（2）為達到工藝所要求的生產能力，需裝填多少公斤的催化劑？（注：單位顆粒體積速率常數與床層本征動力學常數k間的關系為：kvk,當s3時，tanhs1）解:(1)宏觀反應速率:kvk4.52s1s Rpkv 一八 24.52,3 10,De5 10 3 10 4113,11 9.02s tanh s s 9.029.023r0bskCASk