化学反应工程期中自测试卷

化学反应工程期中自测试卷(2)科目:化学反应工程适用对象:化学工程与工艺本科2004-7-6I.填空题1.(2)化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以_______作为研究对象，又以_______为研究对象的学科体系。2.(1)在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_______。3.(1)活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。4.(2)当计量方程中计量系数的代数和等于零时，这种反应称为_______，否则称为_______。5.(2)生成主产物的反应称为_______，其它的均为_______。6.(2)平行反应AP(主)S(副)均为一级不可逆反应，若主E＞副E，选择性Sp与_______无关，仅是_______的函数。7.(2)具有良好搅拌装置的釜式反应器按_______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_______反应器处理。8.(1)对于自催化反应，最合适的反应器为_______。9.(3)对于恒容的平推流管式反应器_______、_______、_______一致。10.(1)全混流反应器的移热速率rQ=______________。II.单项选择1.(2)化学反应速率式为BACACCKr，如用浓度表示的速率常数为CK，用压力表示的速率常数为PK，则CK=_______PK。A.)()(RTB.)()(RTC.)()(RTD.)(RT2.(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.(2)反应NaOH+HClNaCl+H2O，已知molslk/1.0，则反应级数n=_______。A.0B.1C.2D.34.(2)全混流反应器的容积效率η小于1.0时，且随着A的增大而减小，此时该反应的反应级数n_______。A.＜0B.=0C.≥0D.＞05.(2)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.5606.(2)对于单一反应组分的平行反应AP(主)S(副)，其瞬间收率P随AC增大而单调增大，则最适合的反应器为_______。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7.(2)对于_______的反应器在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的。A.间歇式反应器B.全混流反应器C.搅拌釜式反应器D.平推流管式反应器8.(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opt_______。A.1212)/ln(KKKKB.1221)/ln(KKKKC.2112)/ln(KKKKD.211KK9.(2)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.＞010.(2)全混流反应器中有_______个稳定的定常态操作点。A.1B.2C.3D.4III.简答题1.(5)简述链锁反应所具有的基本特征？2.(5)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？3.(5)简述分批式操作的完全混合反应器？4.(5)对于可逆放热反应如何选择操作温度？5.(5)简述理想反应器的种类？IV.计算题1.(5)环氧乙烷在450℃的气相分解反应如下：C2H4O（g）→CH4（g）+CO（g）已知在此反应温度下反应的速率常数为0.0212min-1，反应在恒温恒容反应器中完成，初始时原料为纯的环氧乙烷，初始压力为2.026×105Pa，试求在反应时间为50min时反应器的总压力。2.(10)反应A→B为n级不可逆反应。已知在300K时要使A的转化率达到20%需12.6分钟，而在340K时达到同样的转化率仅需3.20分钟，求该反应的活化能E。3.(5)等温间歇反应器反应时间与反应物浓度的关系在间歇反应器中进行等温二级反应BA,)/(01.02slmolCrAA。当lmolCA/10时，求反应至lmolCA/01.0所需时间。4.(5)液相原料中反应物A进入平推流反应器中进行RA2的反应，已知lmolCA10，slmolCrlVAA205.0,2。求：1）当出口浓度lmolCA5.0时的进料流0v。（3分）2)当进料流量min5.00lv时出口浓度AfC。（2分）化学反应工程期中自测试卷答案(2)1.(2)化学反应、工程问题2.(1)累积量=输入量-输出量3.(1)反应速率4.(2)等分子反应、非等分子反应5.(2)主反应、副反应6.(2)浓度、温度7.(2)理想混合反应器、平推流8.(1)全混流串平推流9.(3)平均停留时间、反应时间、空时10.(1))()1(000PmPcvUATTcvUAT1.(2)B2.(2)C3.(2)C4.(2)D5.(2)B6.(2)A7.(2)D8.(2)D9.(2)B10.(2)B1.(5)1）链反应具有三个阶段：链的引发、链的传播和链的终止；（②分）2）链的引发和传播均需要通过游离原子或游离基；（①分）3）游离原子和游离基均具有较高活性，容易受器壁或其它惰性物的作用而重新生成稳定的分子，从而使链反应终止。（②分）2.(5)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）3.(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）4.(5)1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度；（②分）2）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；（②分）3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。（①分）5.(5)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）1.(5)解：由k=0.0212min-1可知该反应为一级反应①分ktPPAAexp0①分t时反应物分压为PAC2H4O（g）→CH4（g）+CO（g）PA000PAPA0-PAPA0-PA总压)(20AAAtPPPP①分∴)exp(200ktPPPAtA即)exp(20ktPPAt①分当t=50min时PaktPPAt501035.3)]exp(2[①分2.(10)解：nAAAkCdtdCr①分AACCtnAAtdtCdC00①分即ktCCnnAnA1011111②分达20%时，08.0AACC①分tMtCnknnA11)125.1()1(1110①分式中M为常数∴6.121300Mk2.31340Mk①分)34013001(314.86.12/2.3/lnln300340EMMkk②分E=29.06（kJ/mol）①分3.(5)解:201.0AAACdtdCr②分1101.011101.00AACCt②分t=9900s①分4.(5)解：1）AxAAAArdxvCVFV0000①分sCCCdCrdxCACCAAAxAAAAAA20)11(05.0105.002000②分2）svVCCAA2405.0602)11(05.0100①分lmolCCCAAA077.01311311211210①分