广州大学化学反应工程试卷(含答案)

（化学反应工程+54学时--（B）卷共14页/第1页院、系领导审批并签名B卷广州大学2014-2015学年第一学期考试卷课程化学反应工程考试形式（闭卷，考试）学院化学化工系化工专业化学工程与工艺班级2012级学号姓名题次一二三四五六七八九十总分评卷人分数20201545评分一填空题（每空1分，共20分）1.半衰期是指所需的时间，对于AP反应，反应速率为)/(532hmkmolCrAA，CA0=3kmol/m3，则该反应的半衰期2/1t是。2.某活化的Al2O3催化剂，采用汞-氦法测定孔体积。已知催化剂的质量为101.5g，被样品置换的氦气体积为40cm3，置换汞的体积为82cm3，则催化剂的颗粒体积Vp=cm3/g催化剂，催化剂的孔体积Vg=cm3/g催化剂，颗粒密度P=g/cm3催化剂，催化剂空隙率εp为。3.当分子管径d0小于分子的平均自由程λ（d0/λ0.1）,此时扩散为，扩散的阻力主要来自，扩散系数与有关。（选择“压力”或“温度”）。4．气液反应用来判别反应快慢的程度。对于气液瞬间反应，液相主体中反应物A的浓度CAL＝，反应主要在上进行，宜采用反应器。5.T-x图中，多段绝热床反应器段间间接冷却时，冷却线为；用（化学反应工程+54学时--（B）卷共14页/第2页原料气直接冷激时，冷却线为。多段绝热床每段出口温度位于之间。6.对于气-固相流化床，流体通过床层可视为，流化床催化剂颗粒内外扩散，宏观动力学与本征动力学。7.连续釜式反应器中发生一级不可逆放热反应，存在三个定态点，其中仅一个稳态的定态点，该点的数学特点为。二选择题（每题2分，共20分）题号12345678910答案1.反应器中发生反应3224546NHONOHO，已知反应器中32=32NHO：：，则反应的膨胀因子2O=，膨胀率2O=。A.0.25，0.08B.0.2，0.08C.0.25，0.1D.0.2，0.12.对于反应DCBA432，下列描述正确的是。A.A的消耗速率dtdnVrAA1B.A的消耗速率dtdCrAAC.A的消耗速率dtdVrA1D.CArr313.由下图推测反应的级数为。A.1B.0C.0.5D.2（化学反应工程+54学时--（B）卷共14页/第3页4.反应体系有A，B，C三种组分，下图表示的间歇反应器中这三种组分浓度随时间变化曲线，判断反应的类型为。A.平行反应B.并列反应C.单一反应D.连串反应5.采用下述两种反应器进行等温、恒容二级不可逆反应：（1）体积为VR的一个活塞流反应器；（2）两个体积为0.5VR的活塞流反应器串联。在相同条件下，两种反应器能达到的出口转化率。A.无法判断B.前者大于后者C.相同D.前者小于后者6.下面的T-X图中，AB是平衡曲线，则确定图中所标明的各点中，等温线AM上点速率最大。A.A点B.D点O.B点D.M点（化学反应工程+54学时--（B）卷共14页/第4页7.下面可以作为停留时间分布密度函数E（t）。A.teB.1teC.1teD.01/aaeat8.对于转化率与反应速率存在极大值的动力学关系，采用型式的反应器可能使得所需反应体积最小。A．全混流B．活塞流C．活塞流后串接一个全混流D．全混流后串接一个活塞流9.一级连串反应SRAkk21，在全混流釜式反应器中，当k1≠k2，目的产物R最大浓度对应的时间topt＝。A.11kB.211kkC.1212lnkkkkD.)(21122kkkkk10．在流化床反应器中，流体通过床层时基本可视为，催化剂颗粒在床内运动接近。A．全混流，全混流B．平推流，平推流C．全混流，平推流D．平推流，全混流三简答与分析题（共15分）1.试分析积分反应器和微分反应的优缺点。（5分）（化学反应工程+54学时--（B）卷共14页/第5页2.对于平行反应，MBALBA，其中L为目的产物，其动力学方程分别为：BARTLCCekr2/1400001，2/2200002BARTMCCekr，为使L的选择性最大，如果在连续流动反应器中进行，分析并确定下图中哪种操作方式最好，应该如何确定温度？（10分）（化学反应工程+54学时--（B）卷共14页/第6页四推导及计算题（共45分）1.（10分）在CuZnAl催化剂上发生可逆反应，DRBA，已知A、B、R和D均能被催化剂吸附，推导出表面反应为控制步骤时的速率方程。（化学反应工程+54学时--（B）卷共14页/第7页2.（10分）在平推流反应器中进行下列液相反应)/(2,3hmkmolCrPBAAP)/(5.0,232hmkmolCrQAAQ反应开始时A和B的浓度分别等于3/5.4mkmol和3/2mkmol，目的产物为P，试计算:(1)反应时间为3h时A的转化率。（5分）(2)求目的产物p浓度max,pC为多少。（5分）（化学反应工程+54学时--（B）卷共14页/第8页3.（12分）有一自催化液相反应RRA2，其速率方程为RAACkCr，在373K温度下，速率常数min)/(23kmolmk，30/2mkmolCA，每小时处理1000mol原料，其中A占80%（mol），其余为P。当A的最终转化率为90%。为使所需反应体积最小，采用何种型式的反应器组合好，并计算所需的反应器总体积。（化学反应工程+54学时--（B）卷共14页/第9页4.（13分）已知某一流动反应器的停留时间分布密度函数如下：min20min205.0)(tttE求：(1)求平均停留时间及方差；（4分）(2)进行一级不可逆反应，反应速率常数为1min-1，CA0=0.5mol/l，采用多釜串联模型计算反应器出口转化率；（4分）(3)若反应物料为宏观流体，其它条件均与上述相同，计算反应器出口转化率。（5分）。（化学反应工程+54学时--（B）卷/第1页广州大学2014-2015学年第一学期考试卷B卷答案一填空题（每空1分，共20分）1.转化率从0变为50%，0.067h2.0.808，0.414，1.238，0.5133.努森扩散，气体分子与孔壁的碰撞，温度4.膜内转换系数（八田准数），0，界面或者气膜，填料塔5.平行线，斜线，最佳温度与平衡温度6.平推流，可以忽略，相等7.dTdQdTdQQQgrgr二选择题（每题2分，共20分）题号12345678910答案BDDACDADBD三简答与分析题（共15分）1.答：积分反应器结构简单，实验方便，转化率较高，对取样和分析要求不高，能全面考察反应的全过程，对于热效应大的反应，反应器难以处于恒温条件，数据处理较繁琐。（2.5分）微分反应器可直接求出反应速率，催化剂用量少，转化率低，易实现等温，但分析精度要求较高，配料较复杂，床层较薄，容易产生沟流，影响实验的准确度。（2.5分）2.答：ABRTBARTBARTBARTMLLLCCkkeCCekCCekCCekrrrS0102/80002/22000022/14000012/14000011（3分）要提高L的选择性，则应该保持较高的A浓度，较低的B浓度（3分）。因此选择（3）进料方式（2分）。反应温度控制在低温下操作（2分）。（化学反应工程+54学时--（B）卷/第2页四推导及计算题（共45分）1.解：由于常数的选取不同，表达式的形式有差异，得分主要看推导步骤。2.解：2A2dtC2AAQpACCdrrR(1)积分得：（化学反应工程+54学时--（B）卷/第3页即：)2()2(ln2100AAAACCCCt（2）)5.42()2(5.4ln213AACC30/5.4mkmolCA，反应时间t=3h，代入式（2）求出组分A的浓度AC。所以：3/00344.0mkmolCA，转化率%92.995.400344.05.4AxACd2dtCP(3)方法1：式（1）除以式（3）有21APACdCdC所以由上式可知：CA=0时，P的浓度CP最大，即：hkmolCP/36.2max,方法2：利用选择率求出P的浓度，AACCAAAACCApPCCdCCCCdCSCAAAA22ln2220200由上式可知：CA=0时，P的浓度CP最大，即：hkmolCP/36.2max,3.30/5.02.08.02mkmolCR)25.0)(1(4))(1(000AAAARAARAAxxxCCxkCCkCr（化学反应工程+54学时--（B）卷/第4页0162)(AAxxr则125.0Ax即反应速率随A转化率的不同存在一个极值，反应器的最佳组合方式是先全混流釜式反应器后串联管式反应器。min/0133.0min/33.13608.010000kmolmolFA全混流反应器的体积为：LmxRxFVAAAAr633.010333.6)125.025.0)(125.01(4125.00133.0)(341101管式反应器的体积：9.0125.002375.4)25.0)(1(40133.0)(1LxxdxxRdxFVAAAxxAAAArAfA则总体积为LVVVrrtotal008.5375.4633.0214.min20min205.0)(tttE（1）min15.0)(200tdtdtttEt220220222min333.015.0)(dtttdttEtt无因次的方差：333.01333.0222tt（2）3333.0112N578.0)3111(111113Nikx（3）宏观流体用凝集流模型：平均转化率为0()()AxxtEtdt（化学反应工程+54学时--（B）卷/第5页一级反应：dtdCkCrAAA则txkxkCdxCkCdCdtACCAAAACCAAtAAAA11ln1)1(00000ktAex1567.0)22(5.0)1(2020ttetdtex