反应工程题库.docx
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1、反应工程题库 绪论 一、填空 1、化学反应工程是一门研究的科学。 2.和一起,构成了化学反应工程的核心。 三传;反应动力学 3.不论是设计、放大或控制,都需要对研究对象作出定量的描述,也就要用数学式来表达个参数间的关系,简称( )。 4.化学反应和反应器的分类方法很多,按反应系统涉及的相态分类,分为:和。 5. 化学反应和反应器的分类方法很多,按操作方法分为操作、操作和操作。 6. 化学反应和反应器的分类方法很多,按传热条件分为、和。 二、选择 1. ( ) “三传一反”是化学反应工程的基础,其中所谓的一反是指。 A 化学反应 B 反应工程 C 反应热力学 D 反应动力学, 2. ( ) “三
2、传一反”是化学反应工程的基础,下列不属于三传的是。A能量传递B质量传连C 热量传递D 动量传递 3. 按反应器的型式来分类,高径比大于30的为 A.管式反应器 B槽式反应器 C塔式反应器 D釜式反应器 三、判断 1.物理过程不会改变化学反应过程的动力学规律,即化学反应速率与温度浓度之间的关系并不因为物理过程的存在而发生变化。 2.流体流动、传质、传热过程不会影响实际反应的温度和参与反应的各组分浓度在时间、空间上的分布,最终影响反应结果。 四、简答 1.利用数学模型解决化学反应工程问题的步骤? 第一章 均相单一反应动力学和理想反应器 一、填空 1.均相反应是指。 2.如果反应体系中多于一个反应物
3、,在定义转化率时,关键组分A的选取原则是。 3. 当计量方程中计算系数的代数和等于零时,这种反应称为( ) ,否则称为( ) . ab-r=KCACACB,如用浓度表示的速率常数为KC,用压力表4. 化学反应速率式为示的速率常数KP则 KC( )KP. 5. 活化能的大小直接反映了( )对温度的敏感程度. 6.化学反应动力学方程有多种形式。对于均相反应,方程多数可以写成或。 7.对于反应器的开发根据来选择合适的反应器,结合和两方面特性来确定操作方式和优化操作条件。 8.物料在反应器的混合,依据停留时间分为。 9.按返混情况的不同,理想流动反应器可分为、。 10.在设计和分析反应器时,经常涉及、
4、四个量。其中定义为反应器有效容积VR与流体特征体积流率V0之比值为。 二、选择 1.其定义为反应器有效容积VR与流体特征体积流率V0之比值的量为 A反应时间tr B停留时间t C空间时间D空间速度SV 2. 下列那一项不属于间歇反应器中的非反应时间 A 投料时间 B放料时间 C清洗时间 D搅拌时间 3. 化学反应2NO+2H2N2+2H2O,其中化学反应计量系数为+2的是哪种物质 A.NO B.H2 C.N2 D.H2O 4对于一非恒容均相化学反应aAAaBB,反应组分A的化学反应速率 -rA= -rA=-dnAdndCAdCB-rA=A-rA=-rA=Vdt B. Vdt C. dt D.d
5、t A5对于反应aA + bB 一pPsS,则rp=(-rA) A.paaap B.a C. p D. p 6 气相反应4A+B3R+S进料时无惰性气体,A与B以3:1的摩尔比进料,则膨胀因子dA =( ) A.1/4 B.2/3 C.-1/4 D.-2/3 7 . 气相反应CO+3H2CH4+H2O进料时无惰性气体,CO与H2以1:2摩尔比进料,则膨胀因子dCO= A.-2 B.-1 C.1 D.2 8.恒温恒压下乙炔气相加氢反应式为:C2H2+H2C2H4。反应开始时初始混合物组成:H2为3mol, C2H2为1mol, CH4为1mol。则膨胀因子dC2H2,膨胀率eC2H2分别为 11
6、11A 1, B -1,- C 1,- D -1, 55559.反应C4H102CH4+H2,k=2.0S-1,则反应级数n= A.0 B.1 C.2 D.3 8 . 反应3AP,已只K=0.15(mol/L).S,则反应级数n= A.0 B.1 C.2 D.3 -1-9 反应A+BC,已只K=0.45(mol/L).S,则反应级数n=( )。 -1-1A.0 B.1 C.2 D.3 10. 对于反应:A+2B=3C+4D 则反应物的消耗速率与产物的生成速率之间的关系为 1(-rB)=1(rC)=1(rD) B -rA=2(-rB)=3(rC)=4(rD) 234111111C rA=(rB)
7、=(rC)=(rD) D-rA=(-rB)=(-rC)=(-rD) 234234dc11. 若将反应速率写成-rA=-A的条件是 dtA 恒温 B 恒压 C 恒容 D 绝热 12. 某二级液相不可逆反应在初始浓度为5kmolm-3时,反应到某一浓度需要285s,初始浓度为1kmolm-3时,反应到同一浓度需要283s,那么,从初始浓度为5kmolm-3反应到1kmolm-3需要多长时间 A 2 A -rA=三、判断 1.化学反应计量式中的计量系数与化学反应式中的计量系数相等 2.化学反应计量式只表示参与化学反应的各组分之间的计量关系,与反应历程及反应可以进行的程度无关。 3.反应器内的物料组成
8、将受到返混的影响 4.由于存在充分搅拌,所以间歇反应器和全混流反应器一样,都存在返混,只是返混程度不一样。 5. 任何实际的流动都存在返混,管内流体的流动返混较小,容器内流体的流动返混较大。 6.在定常态操作下,连续流动的理想反应器物料衡算中,积累量一项为零 7. 间歇反应器的缺点是存在非反应时间,产物损失大,操作费用高,通常用于产值低、批量大的的产物。 8.由于存在辅助工作时间,在相同条件下,间歇反应器所需要的反应体积比平推流和全混流反应器所需体积小得多 9.实际生产中对于流动处于湍流条件下的管式反应器,列管固定床反应器等,常可按平推流反应器处理 10.平推流反应器与间歇反应器的共同之处是他
9、们都不存在返混 11.一个化学反应只有一个反应速率,就是以反应程度表示的反应速率() 12. 对于式Aa+BbcC+Dd,a,b,c,d分别是组分A. B .C .D的化学计量系数,其中a0,b0,d0 13.反应程度描述了某反应进行的程度,它是一个时间的函数.当组分为反应物时, 0;而当组分I为产物时,E副,二、选择 1一般情况下,对于反应级数比较大的反应过程,若要求的转化率比较高,就应当选取 A 全混流反应器 B 平推流反应器 D 间歇反应器 C全混流与间歇反应器组合 2.平推流反应器并联各支路的最终转化率最高或者达到一定转化率所需反应器体积最小的条件是 A.空间时间t1=0.5t2 B.
10、 空间时间t1=3t2 C. 空间时间t1=t2 D. 空间时间t1=2t2 3.对于只能采用釜式反应器的情况,则应采用多釜串联操作方式,工业上比较经济的串联釜数为 A 2-3个 B 3-4 个 C 4-5个 D5-6个 4.对于图1所描述的反应速率与反应物浓度的关系,宜采用反应器 5. 对于图2所描述的反应速率与反应物浓度的关系,宜采用反应器6. 图3 为某种反应器中浓度、转化率、反应速率 A:PFR B:BRCAxA-rAC:CSTR D:CSTR+PFRVRVRVR图3 为某种反应器中浓度、转化率、反应速率 A 反应器内为为理想活塞流流动 B 管线内不发生化学反应 C 整个体系处于定常态
11、 D 定义循环比为,循环比25 8. 当循环比b大于多少的时候,即可认为该循环反应器为是等浓度操作 A 10 B 25 C 40 D 55 9.自催化反应APA+PP+Pk2k1假设反应1.2都为基元反应,起始浓度为CA0,CP0,则最大反应速率对应的反应物浓度为( ) A CAoptk1+k2(CA0+Cp0)k1+k2(CA0+CP0) B CAopt= =2k2k2k1+k2(CA0+CP0)k+k2(CA0+CP0) D CAopt=1 2k2k12k1 C CAopt=10对于自催化反应,仅从反应器体积最小考虑,最优组合为 A:CSTR+PFR B:PFR+分离装臵 C:CSTR+分
12、离装臵 D:BR+PFR 11.温度对可逆放热反应的影响要复杂的多,工业上通常选择,使每一反应器中物料的浓度与温度都落在最佳温度曲线上。 A CSTR串联 B PFR串联 C CSTR+PFR D CSTR+分离装臵 -5-1.911.91-0.5-312.对于平行反应,全混流反应器的平均选择性Sp与瞬时选择性Sp的关系为cP=+=1.61kmolm1+1.51.911+1.50.5 1.61SP=35-.7%-5-0.5A:SpSp B Spa2,b1b2时,若要维持较高的CA、CB ,则应优先选用 +2211.91+1.51.9110.5+1.50.5A 间歇反应器 B平推流反应器 C 单
13、个全混釜反应器 D 平推流+全混釜串联 =10.5三、判断m3 =11221.流体的流动、传质、传热过程会影响实际场所的温度和浓度在时间、空间上的分布,从而影响反应的结果 2.反应体积相同时,平推流反应器可以得到更高的转化率,但是在出口转化率相同的条件下,全混流反应器的体积小于平推流 3.在相同进口条件和反应时间下,间歇反应器与平推流反应器中可以得到相同的反应结果。 4.转化率是确定反应器型式的唯一条件 5.多釜串联的反应器,由于釜间无返混,所以总空间时间小于单个全混釜达到相同转化率AN操作时的空间时间 6.对于可逆反应,提高温度总是对反应有利的 7.对于平行反应a1A+b1BpP(,在温度不
14、目的产物);a2A+b2BsS(副产物)变时,若a1a2,b1b2,升高浓度,使选择性降低 k1k2四、简答 1. 动力学方程的实验测定时,有采用循环反应器的,为什么? 为什么可逆吸热反应宜选平推流反应器且在高温下操作,而可逆放热反应却 五、计算 1. 有一分解反应 AP目的产物rp=k1cA 2AS付产物rS=k2cA其中kl=lh-1,k2=l.5m3kmol-1h-1,cA0 =5kmolm-3,cP0=cS0=0,体积流速为5m3h-1,求转化率为90时: (1)全混流反应器出口目的产物P的浓度及所需全混流反应器的体积。 (2)若采用平推流反应器,其出口cP为多少?所需反应器体积为多少
15、? (3)若采用两釜串联,最佳出口cP为多少?相应反应器体积为多少? k12. 在体积VR=0.12m的全混流反应器中,进行反应A+BR+S,式中k23k1=7m3kmol-1min-1,k2=3m3kmol-1min-1,两种物料以等体积加入反应器中,一种含2.8kmolAm-3,另一种含1.6kmolAm-3。设系统密度不变,当B的转化率为75时,求每种物料的流量。 ,已知c=0.5kmolm-3,2. 可逆一级液相反应AA0PcP0=0;当此反应在间歇反应器中进行,经过8min后,A的转化率为33.3%,而平衡转化率是66.7%,求此反应的动力学方程式。 3. 平行液相反应 AP rP=
16、1 AR rR=2cA AS rS=cA2 已知cA0=2kmolm-3,cAf=0.2kmolm-3,求下列反应器中,cP最大为多少? (1) 平推流反应器;(2)全混流反应器;(3)两相同体积的全混流反应器串联,cA1=1 kmolm-3。 dx4. 某气相基元反应:A+2BP已知初始浓度之比cA0:cB0=1:3,求A的关系式。 dt解 第三章 非理想流动反应器 一、填空 1.物料在反应器内不仅有空间上的混合而且有时间上的混合,这种混合过程称为。 2.流体在反应器内的停留时间分布的定量描述:分别是两个函数( )、和两个特征值、。 3.按返混程度对反应器分类,反应器分为、。 4停留时间分布
17、规律的实验测定的基本方法是示踪法,目前示踪讯号输入的方式有两种分别是、。 二、选择 1.实际反应器的返混程度介于 A 0 B + C - D 2. 描述停留时间分布的函数有 A. F(t),E(t) B. F(t),(t) C.E(t),(t) D.F(t),E(t),(t) 3. 停留时间分布函数F(t)的定义式为 A. F(t)=dF(t)/dt B. F(t)=dF(t)/dF() C.F(t)=Nt/N D.F(t)=N/Nt 4. 停留时间分布密度函数为 A.E(t)= Nt/N B.E(t)= N/Nt C.E(t)=dF(t)/dt D.E(t)=dt/dF(t) 5. 停留时间
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