化学反应工程试题及答案

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1、化学反应工程试题及答案　　　　化学反应工程是化学工程的一个分支以工业反应过程为主要研究对象以反应技术的开发、反应过程的优化和反应器设计为主要目的的一门新兴工程学科以下是由阳光网小编整理关于化学反应工程试题的内容希望大家喜欢　　　　一、选择题(每题2分共10分)　　　　1、可逆放热反应在转化率一定时反应速率随温度升高而　　　　A、降低B、升高C、A、B均可能D、同可逆吸热反应2、对于A→P(主)A→B(副)的平行反应若反应级数α主>α副在相同的操作条件和反应时间下下列各种反应器所得转化率判断中正确的是A、CSTR>PFRB、CSTR　　　　

2、C、PFR<间歇反应器D、PFR>多级CSTR串联3、平推流反应器的Pe、N、σθ2值分别为　　　　A、0、0、1B、∞、0、0C、0、∞、0D、∞、∞、0　　　　4、对于转化率与反应速率存在极大值的动力学关系采用下列何种型式的反应器可能使得所需反应体积最小　　　　A、PFRB、PFR后串接一个CSTRC、CSTRD、CSTR后串接一个PFR　　　　5、在相同反应体积时保持其它操作条件亦相同对于正常动力学则　　　　A、(XA)PFR>(XA)两个CSTR串联>(XA)单个CSTRB、(XA)单个CSTR>(XA)两个CSTR串联>(XA)

3、PFRC、(XA)PFR>(XA)单个CSTR>(XA)两个CSTR串联D、(XA)PFR=(XA)单个CSTR=(XA)两个CSTR串联　　　　本题答案　　　　1、C2、A3、D4、D5、A　　　　二、讨论题(10分)　　　　一间歇釜式反应器中进行一级不可逆反应在相同的操作时间下采用大釜比用小釜所达到的转化率要高这种说法是否正确?　　　　答：、这种说法不正确4分要点：由于操作时间相同由t=1/kln(1/(1xA))(一级反应)知反应的转化率与反应器的体积无关只与反应时间有关6分　　　　三、计算题　　　　1、有一级不可逆反应A→P在85

4、℃时反应速率常数为3、45×102min1若日产400Kg的产品P,A和P的密度均为1、25Kg/l,今拟在一容积为10m3的间歇釜式反应器中进行若辅助操作时间为0、5h,最终转化率为95%求:①每批操作所需反应时间?②若装填系数为0、75求反应器的体积?(20分)解：①t=CA0=　　　　dXAdXA11　　　　CA0lnrAkCA0(1XA)k1XA　　　　XAf　　　　11　　　　ln()2　　　　10、953、45?10　　　　=86、8min=1、45h(10分)②每批产量：400×24/(t0+t)=400×24/(0、5+1

5、、45)=4923Kg　　　　每批物料的投放量：　　　　Q0=4923/1、25/95%=4146l=4、146m3　　　　反应器的实际体积VR=4、146/0、75=5、528m3(10分)2、某二级液相反应A+BCCA0=CB0=1、0mol/m3rA=1、0×102CACB(mol/m3、s)采用两釜串联操作VR1=VR2=2m3Q0=0、01m3/S求最终的转化率解：　　　　VR1=Q0CA0(XA1XA0)=Q0CA0XA1rA1kCA0(1XA1)因为:CA0=CB0,vA=vB　　　　代入已知数据得：XA1=0、5(10分)

6、同理：　　　　VR2=Q0CA0(XA2XA1)=Q0CA0(XA20、5)rA1kCA0(1XA2)　　　　解得：XA2=0、634(10分)　　　　3、有如下平行反应　　　　A+B→P(主反应)A+B→S(副反应)　　　　其动力学方程为：rP=k1CACB0、3rS=k2CA0、5CB1、8(mol/m3、s)已知：k1=k2=1A和B两种物料的初浓度：CA0=CB0=1、0mol/l分别从反应器进口等流量加入反应转化率为0、9　　　　①写出瞬时选择性与组分A的转化率关系表达式②计算在平推流反应器中的总选择性③计算在全混流反应器中的总

7、选择性　　　　④如采用平推流反应器为提高选择性应采取怎样的加料方式(20分)解：　　　　四、推导题(10分)　　　　对气固催化反应A+B=C其可能的反应机理如下：A+σ　　　　AσB+σBσ　　　　Aσ+BCσ(控制步骤)Cσσ　　　　试导出其速率方程表达式　　　　解：因为第三步为控制步骤所以其它各反应均达到平衡状态　　　　则r=ks、θA、PB、–ks’θC4分　　　　因为124步达到平衡所以有　　　　、θA、=KA、PAθvθB、=KB、PBθvθC、=KC、PCθv　　　　又：θA+θb+θv+θc=1　　　　解得θA=KAPA/(

8、1+KAPA+KBPB+KCPC)　　　　θC=KCPC/(1+KAPA+KBPB+KCPC)4分将之代入前面方程得　　　　r=K1PAPBK2PC1+KAPA+KBPB+KCPC　　　　其中