化学反应工程期中自测试卷3

化学反应工程期中自测试卷(3)I.填空题1.化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指_______、_______、_______。2.化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。3.活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。4.一级连串反应ASK1K2P在全混流釜式反应器中，则目的产物P的最大浓度max,PC______、opt______。5.生成主产物的反应称为_______，其它的均为_______。6.如果平行反应AP(主)S(副)均为一级不可逆反应，若主E＞副E，提高选择性PS应_______。7.对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______一致。8.全混流反应器的空时τ是_______与_______之比。9.对于可逆的放热反应ARk1k2，使反应速率最大的反应温度optT_______。10.对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时反应器内返混为_______，而当β→∞时则反应器内返混为_______。II.单项选择1.如果平行反应AP(主)S(副)均为一级不可逆反应，若主E＞副E，提高选择性PS应_______。A.提高浓度B.提高温度C.降低浓度D.降低温度2.气相反应2A+B→3P+S进料时无惰性气体，A与B以2∶1摩尔比进料，则膨胀因子A=____。A.-1B.-1/2C.1/2D.13.气相反应CO+3H2CH4+H2O进料时无惰性气体，CO与2H以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子CO=_______。A.-2B.-1C.1D.24.全混流釜式反应器最多可能有_______个定常态操作点。A.1B.2C.3D.45.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.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6.全混流反应器的容积效率η=1.0时，该反应的反应级数n_______。A.＜0B.=0C.≥0D.＞07.一级连串反应ASK1K2P在全混流釜式反应器中，则目的产物P的最大浓度max,PC_______。A.122)(210KKKAKKCB.22/1120]1)/[(KKCAC.122)(120KKKAKKCD.22/1210]1)/[(KKCA8.在间歇反应器中进行等温二级反应A→B，slmolCrAA/01.02，当lmolCA/10时，求反应至lmolCA/01.0所需时间t=_______秒。A.8500B.8900C.9000D.99009.在间歇反应器中进行等温一级反应A→B，slmolCrAA/01.0，当lmolCA/10时，求反应至lmolCA/01.0所需时间t=_______秒。A.400B.460C.500D.56010.对于自催化反应，最合适的反应器为_______。A.全混流反应器B.平推流反应器C.循环操作的平推流反应器D.全混流串接平推流反应器III.简答题1.简述均相反应及其动力学的研究内容？2.简述理想反应器的种类？3.对于反应ARk1k2S，21ARCkr，其活化能为1E；ASCkr2，其活化能为2E，当1E＞2E时如何选择操作温度可以提高产物的收率？4.简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？5.简述分批式操作的完全混合反应器？IV.计算题1.醋酸在高温下可分解为乙烯酮和水，而副反应生成甲烷和二氧化碳：OHCOCHCOOHCHk22312432COCHCOOHCHk已知在916℃时121174.3,65.4sksk，试计算：1）99%的醋酸反应掉的时间；(6分)2）在此反应条件下醋酸转化成乙烯酮的选择性。（4分）2.在1000K于恒温恒压反应器中进行下述分解反应：)()()(22gHgRCHOgOHRCH反应速率常数0.082l/mol·min，初始时含纯的RCH2OH，其初始压力为2.026×105Pa，求1）将20%的RCH2OH分解所需时间；2）RCH2OH的浓度降低20%所需的时间。3.现有一有效容积为0.75m3的搅拌釜反应器，其内设置有换热面积为5.0m2的冷却盘管。欲利用改反应器来进行A→R的一级不可逆的液相反应，其速率常数)(9.5525exp100788.119hTk，反应热molAJHr/20921)(，原料液中A的浓度lmolCA/2.00，但不含反应产物R。此原料液的密度ρ=1050g/l；定压比热929.2PC（J/g·℃）。要求原料液的进料流率为hmv/330，反应器出口的反应液中lmolCA/04.0。总传热系数U=209.2（KJ/m2·h·℃）。所用的冷却介质的温度为25℃。试求满足上述反应要求所需的反应温度以及料液的起始温度T0。4.设某反应的动力学方程为slmolCrAA/35.02，当A的浓度为lmol/1时，达到A的残余浓度lmol/01.0，需多少时间？化学反应工程期中自测试卷答案(3)1.质量传递、热量传递、动量传递2.分批式操作、连续式操作、半分批式3.反应速率4.22/1120]1)/[(KKCA、211KK5.主反应、副反应6.提高温度7.平均停留时间、反应时间、空时8.反应器的有效容积、进料流体的容积流速9.)()1(ln)(002'001012AARAACCEkCEkREE10.零、最大1.B2.C3.A4.C5.A6.B7.B8.D9.B10.D1.参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。（①分）均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，（②分）并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。（②分）2.通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。（①分）所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。（②分）所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。（②分）3.对于平行反应ARTEEARTERTESRRCekkCekekrrS12212010/20/10（②分），所以，当1E＞2E时应尽可能提高反应温度，（②分）方可提高R的选择性，提高R的收率。（①分）4.空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。（①分）反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。（①分）停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。（①分）由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。（②分）5.反应物料一次性投入反应器内，（①分）在反应过程中，不再向器内投料，也不出料，（①分）待达到反应要求的转化率后，一次性出料，（①分）每批操作所需生产时间为反应时间与非生产性时间之和，（①分）非生产性时间包括加料、排料和物料加热、冷却等用于非反应的一切辅助时间。（①分）1.解：设在时间t时乙烯酮和甲烷的浓度分别为x和y，初始为0AC，则)(01yxCkdtdxA①分)(02yxCkdtdyA①分相加得))(()(021yxCkkdtyxdA①分将其积分dtkkyxCyxdA)()()(210tkkyxCCAA)()(ln2100②分1）当转化率为99%时099.0ACyx①分st549.099.011ln74.365.41①分2）瞬时选择性为dydxSP①分积分得74.365.421kkyx②分%4.55yxS①分2.解：)()()(22gHgRCHOgOHRCHABCt=0nA000t=tnA0-xxxxnnA0总①分由k可知该反应为二级反应①分222VnkkCVdtdxAA①分理想气体PRTnV总①分PRTxnxnkdtdxAA/)()(020∴RTkPdtxndxxnAA200)()(①分将其积分txAAARTkPdtdxxnxxnn0020200)()(①分)1ln(200AAnxxnxkPRTt①分当%200Anx，带入得t=138min①分对于008.0AACVn，应有PRTnnPRTxnxnAAAA/8.0/)(0000①分当90Anx，带入得t=66.1min①分3.解：1)计算反应温度TkCCAA110②分18)375.0()104.022.0()1(0AACCk②分根据]9.5525exp[100788.19TkKT6.308②分2）])())((00PmrAcvTTUAHrVTT②分KT2.306929.210503)16.2986.308(52.2092092175.004.0186.3080②分4.解：)11(35.0135.00200AACCAACCAACCCdCrdCtAAAA③分带入得st283)1101.01(35.01②分