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一、填空题：
所谓“三传一反”是化学反应工程学的基础，其中“三传”是1. 指 质量传递、热量传递
反应动力
和动量传递， “一反”是指 学 。
各种操作因素对于复杂反应的影响虽然各不相同，但通常温度升高有利于活2. 化能 高
的反应的选择性，反应物浓度升高有利于反应级数
大
的反应的选择性。
脉冲示踪法
化学反应工程考试题库（分三个部分）
（一） （综合章节）复习题
3. 测定非理想流动的停留时间分布函数时， 两种最常见的示踪物输入方法为
和 阶跃示踪法。
4. 在均相反应动力学中，利用实验数据求取化学反应速度方程式的两种最主要的
方法为积分法 和 微分法 。
5. 多级混合模型的唯一模型参数为
型参数为
Pe（或 Ez / uL ）
串联的全混区的个数 N ，轴向扩散模型的唯一模 。
6. 工业催化剂性能优劣的三种最主要的性质是
7. 平推流反应器的 E 函数表达式为
E(t )
活性、选择性 和 稳定性。
, t t 2 0, = ，其无因次方差 t t
。
而
5
2
0 ，而全混流反应器的无因次方差 ＝ 1 。
3m / hr )，该反应
8. 某反应速率常数的单位为 (mol 2 为 级反应。
2R ，各物质反应速率之间的关系(-rA )：(-rB)：rR ＝
9. 对于反应 A 2B 为 1：2：2
更适合于目的产物是中间产物的串联
10. 平推流反应器和全混流反应器中 平推流 反
应。
11. 某反应的计量方程为 A R S ，则其反应速率表达式 不能确定 。
在 67℃ 时转化 需要 30
12. 物质 A 按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解， 50％ min,
13. 反应级数
不可能 （可能 /不可能）大于 3。
在 80 ℃时达到同样的转化率仅需 mol ) 。
20 秒，该反应的活化能为
3.46 × 10 (J /
---
---
1
---
---
14. 对于单一反应，在相同的处理量和最终转化率条件下，选择反应器时主要考虑
的大小 ；而对于复合反应，选择反应器时主要考虑的则是
15. 完全混合反应器（全混流反应器）内物料的温度和浓度
产物 R 的化学反应工程定义总收率为
(RT)
(
)
反应器 ； 等于
目的产物的收率 均一
，并且
（大于 /小于 /等于）反应器出口物料的温度和浓度。
16. 下图是某连串反应在各转化率下的产物浓度分布曲线，那么当转化率达
64%
70% 时，中间
，按炼厂或化工厂惯用的收率和选择性
64%
。
的定义，在该转化率条件下的收率是 45% ，选择性是
1.0
A
0.8
R
S
0.6 C/C A0
0.4
0.2
0 0.2 0.4
XA
0.6 0.8 1.0
I.填空题 *（综合多个章节）
1.(1) 化学反应工程是一门研究 ______________的科学。 1.(1)
化学反应的工程问题
2.(1) 化学反应速率式为 A C A B ，如用浓度表示的速率常数为 率常数 P ，则 =_______ P 。 2.(1)
P(主)
S(均为一级不可逆反应， 副) 若
K
KC
K
rKCCK C
，用压力表示的速
A 3.(2) 平行反应 仅是 _______的函数。
，选择性 与 _______无E主 ＞ E副 S 关， p
---
---
3.(2) 浓度、温度 4.(1)
2
---
---
TopTeq t TopTeq t 12.(1)
E2
ln
E2 E1 E1
U 0 对于反应级数 n＞ 0的反应，为降低反应器容积，应选用 _______反应器为宜。 4.(1) 平推流 5.(3)
对于恒容的平推流管式反应器 _______、 _______、 _______一致。 5.(3)
平均停留时间、反应时间、空时 6.(1)
若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为 6.(1) 微观流体 7.(2)
流体的混合程度常用 _______、 _______来描述。 7.(2)
调匀度 S、流体的混合态 8.(2)
催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的 也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的 _______失活。 8.(2) 物理、化学 9.(1)
对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约 _______时，分子与孔壁的碰撞为 扩散阻力的主要因素。 9.(1) 0.1um 10.(1)
绝热床反应器由于没有径向床壁传热， 一般可以当作平推流处理， 只考虑流体流动方向上
有温度和浓度的变化，因此一般可用 _______模型来计算。 10.(1) 拟均相一维 11.(1)
对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温度 为______________ 。 11.(1)
Topt
_______。
_______失活，
和平衡温度 ，二者的关系
Teq
R
的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化
描述流化床的气泡两相模型，以
---
---
U mf 通过，而其余部分 _______则全部以气泡的形式通过。 12.(1)
速度
3
---
---
K
0 mf 13.(2)
描述流化床的数学模型，对于气、乳两相的流动模式一般认为 _______相为平推流，而对 _______相则有种种不同的流型。 13.(2) 气、乳 14.(1)
多相反应过程是指同时存在 _______相态的反应系统所进行的反应过程。 14.(1) 两个或更多 二、填空题
1、化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题 的科学。
C A B ，如用浓度表示的速率常数
KC C
C
UU
2、化学反应速率式为 rA 为 P，则 C=(RT)
A
KK(，用压力表示的速率
常数
) P 。 P(主)
K
E主E副
＞ ，选择性 Sp与浓度无关，
3、平行反应 是温度的函数。
S(副)
均为一级不可逆反应，若 仅
4、对于反应级数 n＞0的反应，为降低反应器容积，应选用平推流反应器为宜。 5、对于恒容的平推流管式反应器平均停留时间、反应时间、空时一致。
6、若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为 7、流体的混合程度常用调匀度 S、流体的混合态来描述。
8、催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面积减少造成的
_物理失活，
_微观流体 _。
也可能由于化学物质造成的中毒或物料发生分解而造成的 _化学 _失活。 9、对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约 _0.1um _ 时，分子与孔壁的碰
撞为扩散阻力的主要因素。
10、绝热床反应器由于没有径向床壁传一般可以当作平推流处理， 只考虑流体流动方热， 向 上有温度和浓度的变化，因此一般可用拟均相一维模型来计
算。
11、对于可逆的放热反应，存在着使反应速率最大的最优温
度
TTopt 和平衡温度 eq ，二者的
Teqopt
TR E1
E2 ln
E1
关系为 ___ eq opt2
TTE ___________ 。
---
---
12、描述流化床的气泡两相模型，以 的气速进入床层的气体中，一部分在乳相中以起始流化速度 通过，而其余部分 则全部以气泡的形式通过。 13、描述流化床的数学模型， 对于气、乳两相的流动模式一般认为
4
_气 _相为平推流， 而对 ___
Umf
U0Umf
U0
---
---
乳__相则有种种不同的流型。
14、多相反应过程是指同时存在两个或更多相态的反应系统所进行的反应过程。 15、三传一反是化学反应工程的基础。
16、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 _数学模型 _。
K1 K 2
P 17、一级连串反应 A S在平推流反应器中，则目的产物 P 的最大浓度
[ k2 /( k2
k1 )] k1 ln(k2 / k1 )
C
P ,max_______、 opt
t______。
k2k、2
k
1 ）
P 的最大浓
度
K
18、着眼反应组分 K的转化率的定义式为 _
K1 K 2
S在间歇式全混流反应器中，则目的产物 A P 19、一级连串反应
[ k2 /( k2 k1 )] k1 ln(k2 / k1 ) CP ,max _______、 opt
20、化学反应速率式为
K
KC
K
tK 0 nK
n
K 0 _。
n
______。
k2
、 k2
k1 ）
rK AC A B ，如用浓度表示的速率常数为
CCK C ，用压力表示的速率
常数 P，则 =_______ P 。
21、理想反应器是指全混流反应器、平推流反应器。 22、具有良好搅拌装置的釜式反应器按全混流反应器处理，
的管式反应器按平推流反应器处理。
Qr
而管径小， 管子较长和流速较大
dQr dQG
、 ,
dT
23、全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为
24、平推流反应器的返混为 ____0___。
QGdT
二. 单项选择
1.(2)
一级连串反应 A → P → S 在全混流釜式反应器中进使目的产物 P浓度最大时的最优行， 空时 opt
_______。
D 2.(2)
全混流反应器的容积效率 n_______。
ln( K2 / K 1 )
K 2 K1 B A. .
1.(2)
---
---
ln( K1 / K 2 )
K2 K1 C.
A. ＜0
2.(2)
ln( K2 / K 1 1 ) A
Kη 小于 1.0 时，且随着 的增大而减小，此时该反应的反应级数 K K1K 2 1 2 D. B. =0
C.
≥0
D.
＞0
5
---
---
D 3.(2) A. =0 3.(2) D
B. =1
C.
＞ 1
D.
＜ 1
当反应级数 n_______时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。
4.(2)
轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与
A. 示踪剂的种类 B. 4.(2) C
示踪剂的输入方式C.
_______无关。 管内的流动状
D. 检测位置 态
5.(2)
对于气 - 液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反为提高反应速率， 应选用 _______装应， 置。
喷洒
B. C. D. A. 填料塔 塔 鼓泡塔 搅拌釜
5.(2) C 6.(2)
→ 3
m
催化剂在使用过程中会逐渐失活， 其失活速率式为 有强内扩散阻力时， d为 _______。
B. =1 C. A. ≈0 6.(2) C
d kd Ci d
dt ，当平行失活对反应物
D.
≈ 1
7.(2)
不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点
_______。 是
A. 粒子与流体间有温度
B. 差 粒子与流体间无温度差
D. C. 床层径向有温度梯度 床层轴向有温度梯度 7.(2) A
8.(2)
不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点
_______。 是
A. 粒子与流体间有浓度
B. 差 粒子与流体间无浓度差 C. 床层径向有温度梯度
8.(2) A
D.
床层径向有浓度梯度
9.(2)
下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第Ⅱ级模型的
_______。 特点
B. A. 各参数均为恒值 参数值不随床高而变
C. 参数值与气泡大小无
D. 关 参数值与气泡大小有关 9.(2) C
---
---
10.(2)
U 0
U0
流化床反应器中的操作气速
是根据具体情况定的，一般取流化数
6
在 _______范围
Umf---
---
内。 A. 0.1 ～
0.4
10.(2) B
C. 10
～ 15
CO D. 0.4
H2
B. 1.5
～ 10
～ 1.5
1、气相反应 CO + 3H2
CO
CH4 + H2O进料时无惰性气体，
与 以 1∶ 2摩尔比进料，
则膨胀因
子
D.
A. -2 B. -1 C. 1 2
K 1 K 2 在间歇式反应器中，则目的产
物 2、一级连串反应 P的最大浓度
A P S CP ,max ___A____。
K 2
K2 K1 K1
C
=__A_。
A 0
K 2 K2 K2 K1
C
C
CA0 ( ) A. K2
1/
2 12 [( B. K 2 /K1) ] C.
A 0 ( ) K1
D.
A 0
1 / 2 2
[(K1/ K2) 1]
S
3、串联反应 A → P （目的）→ R + S ，目的产物 P与副产物 S的选择性 P =__C_。
nP P 0
A.
n
B.
nP
nn
P 0
n P
n P 0
nP P 0
n
n
A 0 D. nR R 0 C. n S n S 0
η =1.0 时，该反应的反应级
4、全混流反应器的容积效率 数 n___B__。
B. ≥ =0 C. D. A. ＜0 0 ＞ 0 nA 0 nA
P(主)
S(副)
C
A
5、对于单一反应组分的平行反应
降，则最适合的反应器为
____B__。
A. 平推流反应
B. 器 全混流反应器
C. 多釜串联全混流反应
D. 器 全混流串接平推流反应器
6、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
____A___。 用
A. 平推流反应
B. 器 全混流反应器
C. 循环操作的平推流反应
D. 器 全混流串接平推流反应器 7、一级不可逆液相反应 A
2R， CA0
3
x
，其瞬间收率
P 随 A 增大而单调下
， 出口转化率 A 0.7 ，每批 2.30kmol / m
---
---
操作时间 t50000 kg 产物 R/ 天， R =60，则反应器的体积
t 0 2.06h M
3，装置的生产能力为
V D.
23.4
为_C_m
。
A. 19.6 B. 20.2
C.
22.2
rA
8、在间歇反应器中进行等温一级反应 A → B ， 0.01C Amol / l s ，当 C A0 1mol / l 时，
求反应至 A
C
0.01mol / l 所需时间 t=____B___ 秒。
7
---
---
A. 400 B. 460 C. 500 D. 560 9、一级连串反应 A → → S 在全混流釜式反应器中进行，使目的产
P浓度最大时的最优 P 物 opt _____D__。
ln( K2 / K 1 )
空时
1
A. K 2 K1 B.
ln( K1 / K 2 )
K 2 K1 C.
ln( K 2 / K 1) K1K2
D.
K1K 2
10、分批式操作的完全混合反应器非生产性时t0
不包括下列哪一项 ____B___。 间
B. C. A. 加料时间 反应时间 物料冷却时间D. 清洗釜所用时间
11、一级连串反应 A → P → S 在全混流釜式反应器中进使目的产物 P浓度最大时的最行， 优 空时
opt __D_____。
ln( K2 / K
1 )
B.
ln( K1 / K 2 ) K 2 K1
C.
ln( K2 / K 1 ) K1K2
D.
1 K1K 2
A. K 2 K1
η小于 1.0 时，且随
12、全混流反应器的容积效率 着 级数 n_D_。 A. ＜0
B. =0
C.
A 的增大而减小，此时该反应的反应 ≥ 0
D.
＞ 0
13、当反应级数 n_D_时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。
A. =0 B. =1 C. D. ＞ 1 ＜ 1 14、轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条
件与 ___C__无关。
A. 示踪剂的种
B. 示踪剂的输入方式 C. 管内的流动状态 D. 检测位置 类
15、对于气 - 液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反为提高反应速率， 应选用 应， ___C____
装置。
A. 填料
B. C. D. 塔 喷洒塔 鼓泡塔 搅拌釜
16、催化剂在使用过程中会逐渐失
活，
其失活速率式为
d dt
kd C i
md
，当平行失活对反
应物有强内扩散阻力时， d为__C__。
B. =1 C. D. A. ≈0 → 3 ≈ 1
17、不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是 __A__。
粒子与流体间有温度A. 差 B. 粒子与流体间无温度差
床层轴向有温度梯
D. C. 床层径向有温度梯度 度
18、不属于气固相催化反应固定床反应器拟均相二维模型的特点是 __A__。
粒子与流体间有浓度A. 差 B. 粒子与流体间无浓度差
床层径向有浓度梯
D. C. 床层径向有温度梯度 度 19、下列哪一项不属于流化床反应器按深度而分的第Ⅱ级模型的特点 __C__。
A. 各参数均为恒值 B. 参数值不随床高而变
---
---
C. 参数值与气泡大小无
关
U 0 D.
参数值与气泡大小有
关
U
0 mf 在 __B__范
U
20、流化床反应器中的操作气速
围内。
是根据具体情况定的，一般取流化数
8
---
---
A. 0.1 ～ 0.4
三、多项选择题：
B. 理想的间歇式反应器和全混流反应器的理想的内涵是一样的，都是反应器内
温度和组成处处相同；
C. 理想的间歇式反应器和全混流反应器的理想的内涵是不一样的，虽然都是反
应器内温度和组成处处相同，但前者随着时间的变化温度和组成可能都发生
2． 关于积分法和微分法，认识正确的是
A, B
变化，而后者则不随时间变化；
D. 平推流和全混流反应器都是连续流动式反应器，前者的返混为零，后者为无穷大 1．关于理想的间歇式反应器、平推流反应器和全混流反应器，下列描述正确的是
A. 三者同为理想反应器，但理想的内涵是不同的；
A, C, D
B. 1.5
～ 10
C. 10
～ 15
D. 0.4
～ 1.5
A. 积分法和微分法是两种求取动力学参数的数据处理方法，前者对数据的精度
要求比后者低；
B. 积分法不能处理动力学较为复杂的（反应物和产物不止一种、正反应和逆反
B. 在同一全混流反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的；
C. 在同一间歇式反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的；
D. 在同一平推流反应器或间歇式反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转
化率是一样的
B. 对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等；
C. 对于平推流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；
D. 对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率之间是积分关系；
5． 气相变容反应 A 2B
2C ，原料中混入了一定量的惰性气体（惰性气体与 A 和 B 的
A
应的反应级数不同）可逆反应； C. 积分法得到的动力学参数比微分法可靠
3． 对于一级恒容和一级变容不可逆反应，下面叙述正确的是
C
A. 在同一平推流反应器内、在同样条件下进行反应，反应的转化率是一样的；
4． 对于瞬时收率和总收率，下列正确的判断是 A, C
A. 对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等；
转化率为零时的初始总摩尔数比为 1：1，A 与 B 的比例为计量比） ，则膨胀率 A. -0.5 ； B. -1/3 ； C. -1/6 ；D. -5/6
9
为 C
---
---
6． 纯气体 A (浓度 2 mol / L ，摩尔流率 一系列
7． 关于 E 函数和 F 函数，下面正确的是 B, C, D
A. F(t)= E(t) ；B. F(t )
t
E( t)dt ； C. E(t ) 0
dF( t) /
dt ； D.
F( )E(t )dt 1
0
产物，其动力学为： A
2.5 products, rA
A
(10min )C A ，在一个 9.8 L 的反应器
1
100 mol / min) 在平推流反应器里分解生成
里进行反应所能达到的转化率为
A. 70% ；B. 80% ；C. 90% ；D. 100%
8． 轴向分散系数与扩散系数，下面论述正确的是 B,C,D
A. 两者实质上是相同的，都符合 Fick 定律；
B. 两者实质上是不同的，轴向分散系数的定义实际上是借用了 Fick 定律的形式；
C. 轴向分散系数是与流动有关系的； D. 扩散系数是物质本身的一种属性
9． 宏观流体和微观流体是流体凝集态的两种极端形式，流体的凝集态不同，对反应结果一
B. 在平推流反应器内进行反应；
C. 在全混流反应器内进行反应；
D. 零级反应
B. 降低反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径；
C. 降低反应器内气体的流速，增大催化剂颗粒的直径；
D. 增加催化剂颗粒的直径，提高反应器内气体的流速
B. 基元反应的计量系数与对应物种的反应级数之间存在一一对应关系；
12．
对于一个均相变容反应，针对反应物 A 的反应速率，下面表述正确的是
B,D
C. 基元反应 A
R 和 2A
2R 意义是一样的；
11．
关于基元反应的认识，正确的是
A, B
10．
对于一个气固相催化反应，减小外扩散和内扩散影响的措施正确的是
A
般有明显的影响，但对于 A. 一级不可逆反应；
A, B 是例外。
A. 提高反应器内气体的流速，减小催化剂颗粒的直径；
A. 分子数是针对基元反应的概念；
D. 有的基元反应的总反应级数可能是小数
---
---
10
---
---
d(
dxAx A
； C. rA C
A 1 A dt
x
)
A.
rA
dCA
； B. rA
C
A 0
x
A 0；
dt 1
dN A dt
A A
1 A A dt
R
D. rA 13． 应
V
对于平行反
k 1
,E 1，n1
k 2 , E2 , n 2
，活化能 E1< E2，反应级数 n1 < n2，如果目的产物是 S
R的话，我们应该在 D 条件下操作。 A. 高温、反应物 A 高浓度； C. 低温、反应物 A 高浓度；
B. 高温、反应物 A 低浓度； D. 低温、反应物 A 低浓度
B, D
14．
对于化学反应的认识，下面正确的是
A. 化学反应的转化率、目的产物的收率仅与化学反应本身和使用的催化剂有关系； B. 化学反应的转化率、目的产物的收率不仅与化学反应本身和使用的催化剂有
关，而且还与反应器内流体的流动方式有关；
C. 反应器仅仅是化学反应进行的场所，与反应目的产物的选择性无关； D. 反应器的类型可能直接影响到一个化学反应的产物分布
B. 平推流反应器；
C. 循环反应器；
D. 平推流与全混流串联在一起的反应器
B. 一种停留时间分布必然对应着一种流动；
C. 一种停留时间分布可能对应着多种流动；
17．
D. 流动与停留时间分布存在一一对应关系
1
t / t
E(t ) e t 是 B
16．
关于非理想流动与停留时间分布，论述正确的是
A, C
15．
对于一个串联反应，目的产物是中间产物，适宜的反应器是
B
A. 全混流反应器；
A. 一种流动必然对应着一种停留时间分布；
---
---
A. 平推流的 流的 E 函数；
D. 全混流串联平推流的 E 函数
11
E 函数； B. 全混流的
E 函数； C. 平推流串联全混
---
---
B. 边界条件可以自由选取；
C. 边界条件决定于操作条件和反应装置的本身；
D. 边界条件不同，直接影响到反应器内的流动和反应。
B. 孔内扩散；
C. 反应物的吸附和产物的脱附；
D. 表面反应
20． Langmuir 吸附模型的四个假定：均匀表面、单层吸附、吸附机理相同和无相互
作用这几点应该说是非常苛刻的，实际情况很难满足上述要求。然而，对于多数的化学反
C. 实际的催化剂表面上活性位间的距离较远；
D. 实际的催化剂表面上活性位的数量有限
21．
关于指前因子和活化能描述正确的是
B
应，应用这几点假定进行有关的推导，结果一般是可以接受的，其主要原因在于 A. 实际反应过程中催化剂表面吸附物种的覆盖度很低； B. 实际的催化剂表面一般很平整；
A
19．
对于一个气固相催化反应过程，下列属于动力学因素的是
C, D
18．
对于轴向分散模型， 选择不同的边界条件， 计算公式和结果都有所不同， 这说明 D
A. 边界条件是人为设定的，是为了便于有关公式的推导；
A. 气膜扩散；
A. 指前因子理论上与温度无关，活化能的取值永远都是正的，活化能大、温度
低，反应速率对温度的变化更敏感；
B. 指前因子理论上与温度有关，但与指数项相比其随温度的变化可以忽略，活
化能的取值永远都是正的，活化能大、温度低，反应速率对温度的变化更敏
感；
C. 指前因子理论上与温度有关，活化能的取值不可能永远都是正的，活化能小、
B. 只与反应温度有关；
C. 与 A 的初始浓度和速率常数的大小有关；
温度高，反应速率对温度的变化更敏感；
k1
22．对于一级不可逆反应 A
R
k2
S，产物 R 的最大浓度通常C
A. 只与速率常数的大小有关；
---
---
D. 只与 A 的初始浓度有关
12
---
---
23．
描述正确的是 A，B，D
测定停留时间分布常用的方法有脉冲示踪法和阶跃示踪法， 关于这两种方法， 下列
A. 这两种方法都是物理示踪法；
B. 根据脉冲示踪法得到的实验数据，可以直接得E 函到 数；
E 函
C. 根据阶跃示踪法得到的实验数据，可以直接得到 数； D. 根据阶跃示踪法得到的实验数据，可以直接得到
四、计算题
F 函数
13
---
---
14
---
---
15
---
---
16
---
---
17
---
---
18
---
---
19
---
---
（二）化学反应工程复习重点基础题（分章节）
第一章
1. 化学反应工程是一门研究“化学反应的工程问题”的科学。 2. 所谓数学模型是指：用数学式来表达各参数间的关系。
3. 化学反应器的数学模型包括：动力学方程式、物料恒算式、热量恒算式、动量恒算式和参数计算式。 4. 所谓控制体积是指：能把反应速率视作定值的最大空间。 模型参数随空间而变化的数学模型称为“分布参数模5. 型” 。
模型参数随时间而变化的数学模型称为“动态模6. 型”。
7. 建立物料、热量和动量衡算方程的一般式为：累积量 =输入量 - 输出量。第二章
1. 均相反应是指：在均一的气相或液相中进行的反应。
2. 对于反应 aA + bB → pP + sS ，则 rP= _______rA 。
3. 着眼反应物 A 的转化率的定义式为：反应的量 / 反应开始的量。 4. 产物 P 的收率 ΦP 与得率 ХP 和转化率 xA 间的关系为
_________________________________________________。
5. 化学反应速率式为 rA=kCCAαCBβ，用浓度表示的速率常数为 kC，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数 kP，则 kC=_______kP。 6. 对反应 aA + bB → pP + sS 的膨胀因子的定义式为 ___________________。 7. 膨胀率的物理意义为：反应物全部转化后系统体积的变化分率。 8. 活化能的大小直接反映了“反应速率”对温度变化的敏感程度。 9. 反应级数的大小直接反映了“反应速率”对浓度变化的敏感程度。
10. 对复合反应，生成主产物的反应称为：主反应，其它的均为：副反应。
平行反应 A → P 、 A → S 均为一级不可E1＞ E2，选择性 Sp 与“活化能”无关，仅是11. 逆反应，若 “温度”的
函数。
如果平行反应 A → P 、 A → S 均为一级不可12. 逆反应，若 E1＞ E2，提高选择性 SP应增加温度。
一级连串反应 A → P → S 在平推流反应器中，为提P 的收率，应 13. 高目的产物 ______k2/k1 。
14. 产物 P 的收率的定义式为：生成全部 p 的物质的量 / 反应掉的全部 a 的物质的量。 15. 产物 P 的瞬时收率 υP 的定义式为：生成产物 p 的物质的量 / 反应掉 a 的物质的量。
16. 产物 P 的选择性 SP的定义式为：生成全部 p 的物质的量 / 生成产物全部 s 的物质的量。 第三章第四章
1. 理想反应器是指：理想混合反应器。
2. 全混流反应器的空时 τ是“反应器体积”与“进料的体积流量”之比。 3. 全混流反应器的放热速率 QG=______________。 4. 全混流反应器的移热速率 Qr=______________。 5. 全混流反应器的定常态操作点的判据为_______ 。 6. 全混流反应器处于热稳定的定常态操作点的判据为： 7. 全混流反应器的返混：达到最大。 8. 平推流反应器的返混为’零’ .
9. 平推流是指：反应物料以一致的方向移动，且在整个截面上的流量相等。
10. 全混流是指：刚进入反应器的新鲜物料与以存在反应器中的物料能瞬间混合，以致物料各处的温度和浓度完全相同。
11. 平推流的特征为：所有无聊在反应器中的停留时间相同，不存在返混。 12. 全混流的特征为：返混达到最大。
13. 如果将反应器出口的产物部分的返回到入口处与原始物料混合，这类反应器为：循环反应器。
14. 对循环反应器，当循环比 β →0 时为“平推流”反应器，而当 β→∞时则相当于“全混釜”
反应器。
15. 对于反应级数 n＜0 的反应，为降低反应器容积，应选用“全混流”反应器为宜。 16. 对于反应级数 n＞0 的反应，为降低反应器容积，应选用“平推流”反应器为宜。 17. 对于可逆放热反应如何选择操作温度？
18. 对于反应， rR＝k1CA2，E1；rS ＝ k2CA，E2，当 E1＞E2 时如何选择操作温度可以提高产物的收率？第五章
t ＜ 0 时， E停留时间分布的密度函
1. 数在 （t ）=0。
---
---
t ≥ 0 时， E停留时间分布的密度函
2. 数在 （t ）>0。 当 t=0 时，停留时间分3. 布函数 F（t ）=0。 当 t= ∞时，停留时间分4. 布函数 F（t ） =1。 停留时间分布的密度函E（ θ） =_______E5. 数 （t ）。
20
---
---
6. 表示停留时间分布的分散程度的量 σ θ2＝ _______σ t2 。
7. 根据示踪剂的输入方式不同，测定停留时间分布的方法主要分为“脉冲示踪法”和“阶妖示踪法” 。 8. 平推流反应器的 E（t ）=0。 9. 平推流反应器的 F（t ）=0。
10. 全混流反应器的 E（ t ）＝ ______ ______ ______ ______ 。
11E （t ）dt 的物理意义是：在同时n 个颗粒时，其停留世界t 和 之间的流体颗粒所占的. 进入的 介于 t+dt 分率为
E（ t ）dt 。
12F （t ）的物理意义是：流过系统物料中停留t 物料的百分. 时间小于 率。
13. 脉冲示踪法测定的停留时间分布曲线为：停留时间分布的密度函数。 14. 阶跃示踪法测定的停留时间分布曲线为：停留时间分布函数。
15. 以分子尺度粒子作为独立运动单元来进行混合的流体称为：微观流体。 16. 以分子集团粒子作为独立运动单元来进行混合的流体称为：宏观流体。 17. 当反应级数 n＜ 1 时，宏观流体具有比微观流体“低”的出口转化率。 18. 当反应级数 n>1 时，宏观流体具有比微观流体高的出口转化率。 19. 停留时间分布密度函数 E（t ）的含义？ 答: 在同时进入的 n 个颗粒时，其停留世界介于 t 和 t+dt 之间的流体颗粒所占的分率为 E（t ）dt . 20. 停留时间分布函数 F（t ）的含义？ 答: 流过系统物料中停留时间小于 t 物料的百分率。 第六章
1. 工业催化剂所必备的三个主要条件是：活性好、选择性高、寿命长。
2. 气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠“分子间力”结合的，而化学吸附是靠“化学键”结合的。 3. 气体在固体表面上的吸附中物理吸附是“多”分子层的，而化学吸附是“单”分子层的。
4. 气体在固体表面上发生吸附时，描述在一定温度下气体吸附量与压力的关系式称为：吸附等温线。 5. 在气—固相催化反应中，反应速率一般是以单位催化剂的重量为基准的，如反应 A→B， A 的反应速率的定义为 _______。
6. 对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当孔径较大时，扩散阻力是由“分子间碰撞”所致。 7. 对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当孔径较大时，扩散阻力是由分子间碰撞所致，这种扩散通常称为：分子扩散。
8. 对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约 0.1um 时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素，
这种扩散称为：努森扩散。
9. 等温催化剂的有效系数 η为催化剂粒子的“实际反应速率”与催化剂内部的“浓度和温度与其表面上的相等的反应速率”之比。
10. 气—固相催化反应的内扩散模数 υs ＝_______ ，它是表征内扩散影响的重要参数。 11. 气—固相催化反应的内扩散模数 υs 是表征内扩散影响的重要参数，其数值平方的大小反映了“反应速率”与“扩散系数”之比。
12. 气—固相催化反应的内扩散模数 υs 的大小可判别内扩散的影响程度， υs 愈大，则粒内的浓度梯度就“大” ，反之， υ s 愈小，内外浓度愈近于“均一” 。
13. 根据气—固相非催化反应的缩核模型，一般而言，强化这种反应过程的主要措施是 ______________ 和
_____________________。
14. 气—固相催化反应的动力学步骤？
15. 简述朗缪尔（ Langmuir ）等温吸附方程的基本特点？ 答: 1 、均匀表面 2 、单分子层吸附 3 、被吸附的分子间互不影响，也不影响别的分子的吸附 4 、吸附的机理均相 同，吸附形成的络合物亦均相同。
16. 解释努森扩散和分子扩散分别在何种情况下占优势？
第七章（ 1）
1. 凡是流体通过不动的固体物料所形成的床层而进行反应的装置都称作“固定床反应器” 。 2. 目前描述固定床反应器的数学模型可分为“拟均相一维模型”和“拟均相二维模型”的两大类。 3. 描述固定床反应器的拟均相模型忽略了粒子与流体之间“浓度”与“温度”的差别。
4. 忽略固定床内粒子与流体之间温度与浓度的差别的反应器的数学模型称之为“拟均相一维模型”。 5. 考虑固定床内粒子与流体之间温度与浓度的差别的反应器的数学模型称之为“拟均相一维模型”。 6. 根据浓度和温度是否在轴向和径向上变化的流动模式，描述固定床反应器的拟均相模型可分为“一维”模型和“二维”模型。
7. 固定床拟均相模型是指：把固体颗粒和流体当作均相物系来考虑。
---
---
8. 固定床一维模型是指：把固体颗粒和流体当作均相物系来考虑，且在流体流动方向上没有浓度和温度变化。
9. 以催化剂用量最少为目标的多层绝热床优化的原则是什么？ 第七章（ 2）
21
---
---
1. 所谓流态化就是固体粒子像“流体”一样进行流动的现象。
2. 对于流化床反应器，当流速达到某一限值，床层刚刚能被托动时，床内粒子就开始流化起来了，这时的流体空线速称为：临界流化速率。
3. 对于流化床反应器，当气速增大到某一定值时，流体对粒子的曳力与粒子的重力相等，则粒子会被气流带出，这一速度称为：带出速率。
4. 在气固相反应系统的流化床中设置分布板，其宗旨是使气体“均匀分布、防止积累、结构简单和材料节省”为宜。
5. 流化床常在床内设置内部构件，以垂直管最为常用，它不仅是传热构件，还能控制气泡的“聚变”和维持流化状态的稳定，同时还能减少床层颗粒的“带出” 。
6. 气固相反应系统的流化床存在着气泡区、泡晕区、上流区和回流区四类区域。
7. 当气流连续通过流化床的床层时，使床层内那些带出速度小于操作气速的颗粒不断被带出去，这种现象称为：杨析。
8. 在流化床反应器中，当达到某一高度以后，能够被重力分离下来的颗粒都已沉积下来，只有带出速度小于操作气速的那些颗粒才会一直被带上去，故在此以上的区域颗粒的含量就恒定了，这一高度称作：分离高度。
（三）章节复习题（全题型）
第一章 绪论
1. 化学反应工程是一门研究 ______________的科学。（化学反应的工程问题） 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。（化学反应、工程问题）
3. _______ 是化学反应工程的基础。 （ 三传一反）
4. 化学反应过程按操作方法分为 _______、_______、_______操作。（分批式操作、连续式操作、半分批式）
5. 化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指_______、 _______、 _______。（传质、传热、动量传递）
6. 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
_______。（数学模型）
7. 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 _______ 。（累积量 =输入量 - 输出量）
8. “三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指_______。（ D） A．化学反应 B. 反应工程 C. 反应热力学 D. 反应动力学
9. “三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是 _______。（ A） A. 能量传递 B. 质量传递 C. 热量传递 D. 动量传递
第二章 反应动力学 1. 均相反应是指 _。（参与反应的物质均处于同一相）
2
. aA + bB
p
_______ ( r A ) 。
pP + sS
对于反应，则 P （ ）
n
ra
K 0 nK K nK 3着眼反应组分 K 的转化率的定义式为
0 . _______。（ ）
4当计量方程中计量系数的代数和等于零时，这_______，否则称为 _______。（等分子反应、非. 种反应称为 等分子
反应）
5化学反应速率式rA K C CA CB ，用浓度表示的
K
C ，假定符合理想气体状态方程，如用压. 为 速率常数为
---
---
力表
示的速率常数 K P ，则 K C =_______ K P 。（
6化学反应的总级. 数为
（
(RT)() ）
K C ，用逸度表示的速率Kn，如用浓度表示的速率K f K C ，则=_______ f 。 常数 常数为
( RT) ）
n
7化学反 应的总级数为 n ，如用浓度表 示的K C ，用气体摩 尔分率表示 的 速K y . 速率常 率常数 数为 ，则
22
---
---
n RT
K C =_______ y 。（ ）
8. 在构成反应机理的诸个基元反应中，如果有一个基元反应的速率较之其他基元反应慢得多，他的反应速率即代表
整个反应的速率，其他基元反应可视为处于_______。（拟平衡常态）
9. 当构成反应机理的诸个基元反应的速率具有相同的数量级时，既不存在速率控制步骤时，可假定所有各步基元反应都处于 _______。（拟定常态）
10. 活化能的大小直接反映了 ______________对温度的敏感程度。 （反应速率） 11. 一个可逆的均相化学反应，如果正、逆两向反应级数为未知时，采用 ______________法来求反应级数。 （初始 速率法）
12. 生成主产物的反应称为 _______，其它的均为 _______。（主反应、副反应）
P(主 )
A
S(副 ) K
p
均为一级不可逆反应，
主 )
均为一级不可逆反
E主E主 ＞ 副 ，选择性 Sp 与 _______无关，仅是 E
13. 平行反应
数。（浓度、温度）
若 _______ 的函
＞ ，提高选择性 P 应____
P 的最大浓度
C
E副S 。( 提
如果平行反应，若 14. 应 A P( 副 A ) S(
高温度 )
K 1 K2
_
一级连串反应 S在全混流釜式反应器中，则目15. A P 的产物 CA0 1 o
K1K2 p1]1 / 22t ______。（ [( K 2 / K1) 、 ） K1 K2
S在平推流反应器中，则目的产一级连串反
16. 应 A P 物
[ k2 k1 )
/(k2 ] ln( k2 / k1 k1 )
t
P ,max
______
、
P,max
C
P的最大浓度 _______、
______。opt （ k2
17. 一级连串反应 A
、 k2 k1 ）
K1 K 2
P S在间歇式全混流反应器中，则目的产物 P 的最大浓度
[ k2 /( k2 k1 )] k1 ln( k2 / k1 )
______。CtoptkkP ,m a x _______、 k2 （ 、 21 ） / K 1 K2
P S k2 k1 P 的收率，应一级连串反A 。在平推流反应器中， 为提高18. 应 ______ （降 目的产物
低）
19. 链反应的三个阶段为 _______、_______ 、_______。（链的引发、链的传播、链的终止） 20. 下列属于均相反应的是 _______。（ B） A. 煤炭燃烧 B. 氢气燃烧 C. 离子交换 D. 加氢裂解 21. 下列属于均相反应的是 _______。（ A） A. 乙酸乙酯水解 B. CuO 的还原 C. 加氢脱硫 D. 电石水解 22. 下列属于均相反应的是 _______。（ C）
---
---
A. 催化重整 B. 催化裂解 C. HCl 与 NaOH的中和 23. 下列属于非均相反应的是 _______。（D） A. 乙酸乙酯水解 B. 氢气燃烧 C. HCl 与 NaOH的中和 24. 下列属于非均相反应的是 _______。（B） 乙酸和乙醇的加氢脱A. 酯化 B. 硫 C. 氢气燃烧 D.
H
D. 水泥制造 D. 催化裂解 烃类气相裂
解
2 ，其中化学反应计量系
-1 的是哪种物质 ______。（A）
CH 4
D.
H 2O
+2 的是哪种物质 ______。（ D）
O
25
CO
化学反应 .
3H 2 CH 4
数为 C.
2HOA. CO B. H 2 26
2NO化学反应 . 2H 2 N2 2 ，其中化学反应计量系数为 A. NO
B.
H 2
27 α . 对于一非恒容均相化学反应 AA
C.
N 2
D.
αB B ，反应组分 A 速率 23
---
H 2 O
的化学反应
r
A _______ 。（A）
---
dn A
r A A.
Vdt
B.
28. 对于一非恒容均相化学反应
dn A rB A.
Vdt
B.
dnB r A
αAA r B p a p b
Vdt
rA
dCA
rA
dCB dt
dn B
dtD. C.
αB ，反应产物 B 的化学反 B 应速率
r B
A
r B
rB_______ 。（B） dC B dt
29. 对于反应 aA
+ bB p A. B. 30. 对于反应 aA +
bB b p
A. B.
| a |
Vdt D
C. dt . pP + sS，则
(r)| rP _______ A 。（ A）
a| a C. p p D.
pP + sS，则
(r)rP _______ B 。（ C） p | b C.
| | b | D.
p
31气相反A =_______。进料时无惰性气A与 B以 的摩尔比进料，则膨. 应 4A+B →3R+S 3∶1 （C） 体， 胀因子 A. 1/4 B. 2/3 C. – 1/4 D. – 2/3
32气相反A + B → 3P + S 进料时无惰性气体， A 与 B 以 1∶ 1 摩尔比进
A. 应 =_______。（ D） 料，则膨胀因子 A. –2 B. C. 1 D. 2 –1 33气相反A =_______。进料时无惰性气A与 B以 摩尔比进料，则膨胀. 应 2A+B →3P+S 2∶1 （C） 体， 因子 A. –1 B. C. 1/2 D. 1 –1/2 34气相反B =_______。进料时无惰性气A与 B以 摩尔比进料，则膨胀. 应 2A+B →3P+S 3∶2 （D） 体， 因子
B.
A. –1 1/3 C. 2/3 D. 1
CO 与 2 以 1 ∶ 2 摩尔比进料，则膨
35.
CO + 3H2 CO =_______。 （A）
B. -A. –2 1
气相反应
H
CH4 + H2O 进料时无惰性气体， C.
1
D. 2
N+ HO 胀因子
H
摩尔比进料，则膨
胀因
36
2NO + H
气相反应 2 . NO
子 =_______。（ B）
B. A. –1 –1/2
2 22 进料时无惰性气体， NO与 2以 1∶2 C. 1/2
D. 1
37. 气相反2∶ 3 摩尔比进料，则膨NH2NH3
进料时无惰性气体， 2与 2以 N2 + 3H2 应H 胀因子
2 =_______。（B）A. –1 B. –2/3 C. 2/3 D. 1
K C
38
. 化学反应速率式为 r A
KC，用压力表示的速率常数
KK C C A CB ，如用浓度表示的速率常数为 为 P ，则
=_______ P 。
(
K（ B） A. (RT) )
(RT)
)
C.
(RT)
(
)
D.
(RT)
B.
---
---
(
K C
39化学反应速率式. 为
Kr A
，用压力表示的速率常数
KP ，则
K C CA CB ，如用浓度表示的速率常数为 为
P =_______ 。 B.
(RT) 2C2H 4 (
KC（ D） A. (RT) 40
. 反应 C4H 10
)
H
C.
(RT)
1
(
)
D.
(RT)
( )
+ 2 ， k 2.0s ，则反应级数 n=_______。（B） B.
A. 0 1
C. 2
D. 3
41. 反应 A + B → C ，已知 k 0.15s 1
，则反应级数 n=_______。（B）A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 42. 反应 → P ，已知
3A k 0.15mol / l s ，则反应级数 n=_______。（ A） A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 43. 反应 CH 3COOH + CH 3CH 2OH
CH3COOC 2H 5 + H2O ，已 知 k 24
---
2.3l s / mol
，则反应级数---
n=_______。（ C）
B. A. 0 1 C. 2 D. 3 44s / mol ，则反应级数 n=_______。. 反应 N2 + 3H2 2NH3 ，已知 k 0.81l （ C）
B. A. 0 1 C. 2 D. 3 45s / mol ，则反应n=_______。NaCl + HO2，已知 k 0.1l . 反应 NaOH + HCl 级数 （ C）
B. A. 0 1 C. 2 D. 3 460.45mol / s ，则反应级→ C ，已n=_______。. 反应 A+B 知 k l 数 （ A）
B. A. 0 1 C. 2 D. 3 47下列属于平行反应. 的是 _______。（ C） P(主) A.A+B
→
P
B.
A B P B
P
R
A
S(副)
D.A + B →P=R+S
X
C.
→ P （目的）→ R + S ，目的产物 P 的得率 P
48串联反应
=_______。（ B） . A
n P nP 0 nP nP 0
nnn
A 0 A A0 B.A. n
n P n n
S P 0
n
C.
nP
P 0
n R 49. 串联反应 A → P （目的）→ R + S ，目的产物
nP
nP 0
nP
nP 0
S 0 D. nR 0
S 的选择性
P 与副产S=_______。
物 P （C）
n P n P n P 0 nP 0
n R nnn
A 0 nA B. A0 C. n S S 0 nR 0 50. 串联反应 A → P （目的）→ R + P 的总收S ，目的产物 率 P =_______。（ A） A.
D
.
nP nP 0
A. A 0
n
nP nP 0
n
n P n P 0
C.
n S S 0
n
nP
D.
nR
nP 0
n
nA B. A0
P(主)
R0
A
51如果平行反 . 应 A. 提高浓度 B. A 52
. 如果平行反应
E主 E副 ，提高选择副)
S
均为一级不可逆反P 应 _______。（B） ＞ 性 S( 应，若 C. 降低温度 提高温度 降低浓度 D.
P(主)
S(副)
均为一级不可逆反应，
E
主 ＞ 副 ，提高收率
EP 应_______。（C）
---
---
若
A. 提高浓度 B. D. 降低温度 降低浓度 C. 提高温度
53一级连串反A → P → S 在全混流釜式反应器中进行，使P 浓度最大时的最优_______ . 应 op。 目的产物 空时 t （ D）
ln( K2 / K ln(K1 / K
1 1) ln( K 2 / K1 ) 2 )
K1K2 K K A.
C. D. 1 2
K2 K1 B. K2 K1
CP ,maxK P 的最大浓度 1 K 2
54. 一级连串反应 A （B）
K 2 CA0 K1 K 2 K
1 ( K ) A. 2 B. K1 55. 一级连串反应 A K 2 K1KKCA0()2 1
K A. 2 B. P C A0 [( K 2 /
K1/21) K 2 P C A0 [( K 2 / K1)1/2 S在全混流釜式反应器中，则目的产物 K 2 12 CK2K2
A0( ) K1 ] C.
K1 D. S在间歇式反应器中，则目的产物 K 2
12 CK2K2
A0( ) K1
] C. K1 D. 25
---
C
A 0 1/ 2 2 1/K2) 1] P 的最大浓度 CP ,max CA 0 1/ 2 2 [(K1/K2) 1] _______。
_______。
（A）
[( K
---
56一级连串反应 . A
（A）
K 2
K K1 K21 CA0 ( ) A. K 2
K 1
K2
P 的最大浓度 CP ,max
S在平推流管式反应器中，则目的
P 产物 K 2
CK A0 K 2 K21 1 / 2 2 CA0( )
B. [(K2/ K1) 1] C. K1
C
A 0
_______。
1/ 2 2 [(K/K)
1] D.12
t
57. 一级连串反应 A → S 在间歇式反应器中进行，使→ P 目的产物
ln(K1 / ln( K 2 / 1 K2 ) K 1)
K1K2 2 1 K1K 2
A. B. K K C.
P 浓度最大时的反应
时间 D.
ln(K 2 /K1)
2 1 K K
_______。
opt （D）
58一级连串反应 A → S 在平推流管式反应器中进行，使. → P 目的产物 （ C）
1
KKA.t
P 浓度最大时的反应时opt _______
间 。
ln( K 2 / K 1)
ln(K1 / K2 ) ln(K 2 / K1)
12 B. K2 K1 C. K 2 K 1 D. K1K 2
59. 下列反应没有涉及到链反应的是 _______。（ B） A. 石油裂解 B. 酯化反应 C. 烃类氧化 D. 聚合反应 60. 简述均相反应及其动力学的研究内容？
答：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。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，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。 61. 简述链锁反应所具有的基本特征？
答： 1）链反应具有三个阶段：链的引发、链的传播和链的终止；
2）链的引发和传播均需要通过游离原子或游离基；
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。
N kCNO CH 2O，实验测得速率方
62. 2 反应2NO+2H2=N 2 + 2H 程为：
机理。
k1
2NO
解：机理（ 1）： H 2 N 2 H 2O2 （慢） ① k2 H 2O2 H 2 2H2O （快） ②
N
2 1 k1C NO CH 2 2
所以与实验结果相
同
（快速）2NO
机理（ 2）： N2O2 ③ k5
（慢速）
N2O2 H 2 N 2 H 2O2 ④ k6 H 2O2 H 2 2H 2O （快） ⑤
③达拟平衡态，④为速控步 骤
N 2
5 k5C N 2O2 CH 2
2。试设定能满足实验结果
2 的反应
---
---
由③得
2
k4 CN2O 2 k3C NO
k5k32
C
N O CNO
2 2
k 4
k32
dC A
C NOC H N
2
k 4 代入
此机理与实验结果相同，选
机理（
kCNO CH 2 2 2），因其无叁分子反应，而机1）理（ 是。
S2 63. 由 A 和 B 进行均相二级不B
A A+ B= 可逆反应
C A0 A
kC
C S，速率方程：A =dtA B 。
求
（： 当）C B 0 B 时的积分式
26
---
1
---
C A0
A
AB
CB0
（2）当
C
A 0 C A
B
时的积分
式
A 解：（1） CA 与 CB 之比保持C B 0
C B B 恒定
C A B
C B
所以
A
C
A0 dC A
kt C A C ACBC
C A0 dCA
' A0 dCA kt k t 2
C A
CA B B
C2
'
A
C A
k
k
A
A
k ' t 1 1
积分得
C CA A 0 A ) k '
t 1 ( 写成转化率时
C A 0 1
A
A （2） C)A CA0 (1
A CA 0
CB C)C(1B0 (1 AB0 1 A)
B CB 0
C A B 0 B
1 C B AB
式中：
A 0 A 1 1 1 A kt ln 积分 (1 1 )CB0 1 A 得
64. 反应 A → B 为 n 级不可逆反应。 已知在 300K 时要使 A 20%需 12.6 分钟，而在的转化率达到 到同样的
转化率仅需 3.20 分钟，求该反应的活化能 E。
r A dC n
A kC A
解： dt C dCA dt A t C
A C n
A 0 t
---
340K 时达
---
0
1 kt
n 1n1n 1 C A C A0
即
CA1 1
达 20%时， 0.8C A0
n 1
n
k ( 1 (1.25 1 1) 1 M 1
1)C n A0 t t 式中 M 为常
数
k30 1
0 M 12. k
340 M
∴
6 ln k340 ln M /3.2 E ( 1 k30
8.31 0 M /12.6 4
300 E=29.06
（kJ/mol ）
65. 考虑下述连串
k1 k 2 反应
: A B 间变化的函数式。 解:
对于反应物 A，应有 :
1
3.2
1 ) 340 C ，已知上述反应中每一步均为一级反应，试求 27
---
A、B 和 C 的浓
度随
---
积分得
dC A dt
k1C A
k 2CB
CA C A0 exp( k1t )
dCB k1 C A C
k 2 B k1 CA 0 exp( k1t) 对于 B, 应
dt 有
将上式两端
exp(k2 t) 可得 乘以
exp(k2 t) dCB k 2 CB exp(k2 t) dt k1C A0 exp[( k2 k1 )t ]dt
k1 )t ]d
即 d[C B exp(k 2t ) k1 CA0 exp[(k 2 t 将上式积分
得 ,
k1 k1 )t
CB exp(k2 t) C A0 {exp[( k2 ] 1} k2 k1 CB
k1
C A 0{exp( k1t ) exp( k2 t )}
k2 k1 CA CB C C
CA0[1
CCC
A0
k2
k2 k1
exp( k1t)
k1 exp( k2t )
] k2 k1
CA0 (C A CB )
---
---
28
---
---
第三章
反应器（综合书本第三和第四章）
1理想反应器是指 _______、_______。[ 理想混合（完全混合）反应器、平推流（活塞流. 或挤出流）反应器 ] 2具有良好搅拌装置的釜式反_____________反应器处理，而管径小，管子较长和流速较大的管. 应器按 _ 式反应器按
反应器处理。（理想混合反应器、平推流）
3. 分批式完全混合反应器操作的优化分析是以 _______、_______为目标进行优化的。 （平均生产
Y
速率 R 最大、生产经费最低）
4. 全混流反应器的空时 τ是 _______与 _______之比。（反应器的有效容积、进料流体的容积流速） 5. 全混流反应器的容积效率 η为 _______与_______ 之比。（反应时间 t 、空时 τ） rA V ( )( H r ) 6全混流反应器的放热v0 C
Q
G =______________。（ p . ） 速率
T UA UAT m (1 ) (T ) 7全混流反应器的移热Qr =______________。 0
c. v0 cP v0 P ） （ 速率
8全混流反应器的定常态操作点的判
QG_______。（ Qr ） . 据为
dQr dQG
_______、_______ 。
9全混流反应器稳定的定常态操作点dT QG（ Qr 、 dT ） . 的判据为
10. 全混流反应器的返混 _______。（最大） 11. 平推流反应器的返混为 _______。（零）
12. 对于恒容的平推流管式反应器 _______、_______、_______一致。（平均停留时间、反应时间、空时）
13. 对于恒容的 _______管式反应器平均停留时间、反应时间、空时一致。（平推流） 14. 如果将平推流反应器出口的产物部分的返回到入口处与原始物料混合，这_______的平推流反应类反应器为 器。
（循环操作）
1 对于循环操作的平推流反应器，β→ 0 时为 _______反应器，而当 β →∞时则相当于 当循环比 _______反应器。（平
推流、全混流
对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→ 时反应器内返混为 _______，而当 β →∞时则反应16. 0 器内返混为 _______。（零、最
大）
对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器_______。（全混流串平推17. 类型为 流）
对于反应级数 n的反应，为降低反应器容积，18. ＜0 _______ 反应器为宜。（全混流） 应选用
对于反应级数 n的反应，为降低反应器容积，19. ＞0 _______ 反应器为宜。（平推流） 应选用
---
---
对于自催化反应，最合适的反应20. 器为 _______。（全混流串平推流）
( E2 E1 )
)
k0 E1C A0 (1 A 21对于可逆的放热反应，使反应速率最大的反
R ln'C) k E (C A0 A ） _______。（02R0. 应温度 Topt
( E2 E1 ) 22对于可逆的放热反应，达到化学反应平衡. 时的温度
t0
k0C A 0 (1
R ln '
C
A
)
Te _______。（ k0 (CR0
A0 A ）
)
不包括下列哪一项 _______。
23. 分批式操作的完全混合反应器非生产性时间
A. 加料时间B.
反应时间
C.
B） 物料冷却时间
29
---
D.清洗釜所用时间
（---
2
A → B ， r 24. 在间歇反应器中进行等温二级
A 0 1m ol / l 时，求反应至 A 反应
0.01C A mol / l s ，当 C
0.01mol / l
所需时间 t=_______ 秒。
C A （ D） A. 8500 B. 8900 C. 9000 D. 9900 25. 在间歇反应器中进行等温一级反应
A → B r，A 0.01C A mol / l s ，当 C A0 1mol / l 时，求反应至 0.01mol / l 所需时间 t=_______ 秒。C A （ B）
D.
A. 400 B. 460 C. 500 560 26. 在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积_______。
流速之比为 （ A）
A. 空时τ
B. 反应时间 平均停留时间 t C. 停留时间 tD.
t
27n_______. 全混流反应器的容积η大于 。（ 1.0 时，且随A 的增大而增大，此时该反应的效率着 反应级数 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0
n_______。（28. 全混流反应器的容积η小于 效率 1.0 时，且随A 的增大而减小，此时该反应的着 反应级数 A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0
29. 全混流反应器的容积效率 η=1.0 时，该反应的反应级数 n_______。（B） A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0 30. 全混流釜式反应器最多可能有 _______个定常态操作点。 （ C）
A.1 B.2 C.3 D.4
31. 全混流反应器中有 _______个稳定的定常态操作点。 （B） A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 32. 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（D时是一致的。 ）
A. 间歇式反应B. 全混流反应
D. 平推流管式反器 器 C.搅拌釜式反应器 应器 33. 一级不可逆液相反应
A 2R CA0 2.30kmol / m ，率 出口转化x，3 A0.7 ，每批操作时间 50000 kg 产物 R/ 天， M
t t R =60，则反应
V 为_______ m 0 2 .06h ，装置的生产能力为 器的体积 3 。（ C）A. C. D. 19.6 B. 20.2 22.2 23.4 34. 对于自催化反应，最合适的反应器为_______。（ D） 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 35. 对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器为_______。（ D） 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 36. 对于反应级数 n的不可逆等温反应，为降低反应器容积，_______。＜0 应选用 （ B） 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 37. 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） 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 38. 对于可逆放热反应，为提高反应速率应_______ 。（C） A. 提高压力 B. 降低压力 C. 提高温度 D. 降低温度
---
A） D）
---
P(主)
A
P 随 A 增大而单调增大，则最适39对于单一反应组分的平行. 反应
器为 _______。（A）
A. 平推流反应器 B.
D. C. 多釜串联全混流反应器
A
S(副) C
，其瞬间收率 合的反应
全混流反应器
全混流串接平推流反应器 P(主)
40. 对于单一反应组分的平行反应 应器为 _______ 。（ B） A. 平推流反应器
B.
S(副) ，其瞬间收率全混流反应器 30
---
P 随 C A 增大而单调下降，则最
适合的反
---
C. 多釜串联全混流反应器 D. 全混流串接平推流反应器
41. 简述理想反应器的种类？ 答：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。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。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。 42. 简述分批式操作的完全混合反应器？ 答：反应物料一次性投入反应器内，在反应过程中，不再向器内投料，也
不出料，待达到反应要求的转化率后，一次性出料，每批操作所需生产时间为反应时间与非生产性时间之和，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。
43. 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？ 答：空时是反应器的有效容积与进料流体的
容积流速之比。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。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。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。
44. 对于可逆放热反应如何选择操作温度？答： 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 ）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； 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。
k2CA ， 2 ，当 1 ＞ 2 时如何选择操作温度可以提高产物
EEE45. 对于反应， R1A
E1 ； rS 的收率？
E
E
/RT 2 E1 1
E
k10
e RT C A SR r R k10 e /RT C A
EE
，所以，当 1 ＞ 2 时应尽可能提高反应温答：对于平行k
2 20 度， r k e S20反应
方可提高 R 的选择R 的收 率。 性，提高
，rkC246. 在间歇釜中一级不可逆反应，液相
A→2R， 反应 C A0
3M2.3
kC A kmol/m · h， k=9.52 × 10exp[-1 ， r A 7448.4/T] h
0.7 ，装置的生产能力为 50000 kg 产物 R/
天。求 50 ℃等 t 0 =0.75 h ）
39-
0，若转化率
x
kmol/m ， R 60， CR0 A
温操作所需反应器的有效容积？（用于非生产
性操作时间
解：反应终了R 的浓度
为 时
3.22(kmol / 3CR 2C A0 xA m )
xxA 1 A dxA dxA 1 1 C
t A 0 ln
0
k 1 k 1
0 kCA xA xA
9 7448.4
k 9.52 10 exp 0.92
273 50
1 1
t ln 1.31(h) 0.92 1 0.7 VCRM R 50000 t t0 24
---
---
COOCH3 (C)
该反应在全混流反应
47. 器中 3
进行，AlCl 3 为催化剂，反20℃，液料的体积流速为 0.5 m /h ，丁二烯和丙烯酸甲酯的
应温度 初始浓度分别为 以
CA 050000 2.06 22.2(m3 )
24 3.22 60
CH = CH2 (A)
CH2 = CH + CH2 = CH
V
COOCH3(B)
96.5 mol/m ， 184 mol/m ，催化剂的3
3CB036.63 mol/m 。速率
r A kC A C D ，式中 k=1.15 浓度为 CD 方程 -33
×10 m/mol · ks，若要求丁二烯40%。求： 1）反应器的体积
转化率为 V； 2 ）容积效率 η 。
解：
A + B → C 1）
kC A0 (1
r A kC AC D xA )CD dt C A0 x C A 0 x A A xA
kC A0 x A )C D 对于全混流反应
rA (1 k (1 xA )C D 器 ∵
0.4 87.4(ks) 24.28(h)
3
∴ 1.15 10 (1 0.4) 6.63 V
∵
V
dC A
v0
v0 0.5m / h
3
3
∴ v0 24.28 0.5 12.14m
31
---
---
2 ）在分批式反应器内的反应时间为
x
1 0.4 dxA A dxA
t C A0 0 67(ksrA kCD 1 xA ) 0
t 67 0.766 87.4 48. 在全混流反应器中一级不可逆反rkC39AA kmol/m ·h，k=9.52 ×10 exp[-7448.4/T] 应，液相反应 A→2R， 0，若转化率
0.7 ，装置的生产能力为 50000 kg 产物 R/ -13M2.3 kmol/m ， R 60， CR0 A h ， CA 0 天。求 50℃
等温操作所需反应器的有效容积和它的？（用于非生产性操作
时间 t 0=0.75 h ） 容积效率
解：（1）进料速度
v 0
CR 2C A0 xA
3x
0 x v0 C R 2C A 0v A 以CA0
2.3, x A
0.7,M R
50000
24 M R 60
v0 50000 /(24 60 2 2.3 0.7) 10.78m / h （2）反应器有效容
V 积 V
V v0
C
A 0 A kC A
xxA k(1 x A )
3
v0 xA 27.34m
k (1 xA )
x1 A
xA dxA dxA 1 1
(3l
0
) t CA 0 0 kCA k 1 xA k n 1 xA
910 k 9.52 exp 7448.4 0.92 273 50
t 1 ln 1 1.31( h) 0.92 1 0.7
t 1.13
0.516
2.54
3
49. 现有一有效容积为 20.75m 的搅拌釜反应器，其内设置有换热面积为 5.0m 的冷却盘管。欲利用改反应器来进行 k 1.0788 10 e x p 5 5 2.95 (h )
T A→R 的一级不可逆的液相反应，其速率常数 ，反应热
C A0 0.2mol / ( H ) 2 0 9 2J 1/m o l A l ，但不含反应产物 R。此原料液的，原料液中 A 的浓 r 密度 ρ 度 =1050g/
CP l
；定压比热
2.9299
1
（ J/g ·℃）。要求原料液的进料流v3m3 / h ，反应器出口的反应液中率为
2
0
0.04mol / l
。总传热系数 U=209.2 （KJ/m·h·℃）。所用的冷却介质的温度为 25℃。试求满
CA 足上述反应要
---
---
求所需的反应温度以及料液的起
T0 。 始温度
解： 1) 计算反应温
度 T
C A
C
1
A 0 1 k
(C A0 1) C A k 根 据 k
0.22 0.75 ( 1) ( ) 18 0.04 3 1.0788 10 exp[ 5525.9]
T 9
T
308.6K
32
---
---
T0 2）
Tm ) T V ( rA )( H r ) UA(T ]
v0 cP
18 0.04 0.75 20921 209.2 5 (308.6 298.16)
T0 308.6 297.4K 3 1050 2.929
-1+ H 25℃， k=0.1556 min ，采(CHCO)(A)2CHCOOH(C)3 乙酸酐发生水解，反应温度 50. 32 2O(B) 用三个31800 cm ，求使乙酸酐的总转等体积的串联全混流釜进行反应，每个v0
60%时，进料速度 。 化率为 釜体积为
解：初始浓度为 C A 0 ，离开第一釜为 C A1 ，依次为 C A2 、 C A3 。
C A C
0 A1
1 ( r
∵
A )1 ( r A ) 1 kC A1
CA 0 C
A1
C
A1
1 xA 1
1 1 k 1 1 ∴ kC A1
C A0 1 1 k 1
C
A2 1
C
对第二釜
A1 1 k 2 对于等体积釜串
联
1 2 C A2 1 1
xA2 1 C A0 (1 k )2 (1 k )2
1
x
A3 1
(1 k ) 3
同理
∴ τ=2.3 （ min）
782.6(cm 3 / v0 V 1800 min) 2.3 51. 串联全混流反应器进行一级不可逆反应，假定各釜容积、温度相同，
0.9, 试计算 N 为 1，2，3 的反应有效容积，如不考虑非生产性
k 0.92(h 1 ), 0 10 m3 h, xA 条件下分批式反应器的有效
容积。 x
A,
1 N
1
解：利用
(1 k N
i ) N(个 )
1
2 3
m3V（
）
47.97.8 0 37.6
若采用分批
式
1 1 1
1
ln ln
2.503h
t k 1 A
0.92 1 0.9
t
VB
,其中 为N 1时
---
操作时间的
---
V
97.8
9.78h
10
3
VB 2.503 97.8 25.03m 9.78
52. 应用两个按最优容积比串联的全混流釜进行不可逆的一级液相反应，假定各釜的容积和操作温度都相同，已知
-1 3 ，要求最终转化率
此时的速率常数 0.9 ，试求 V1、 V2 和总，原料液的进料v=10m/x
h A k=0.92h 容积 V。 速度 0
解：对于一级不可逆反应应有
1 ()
r
A1
xA1 kC xA1 xA1 ) 1 A0 (1
1 kCA 0 (1 x 33
---
A1 )
2
---
( 1 )
r A, i 1 1 1
xA xA ,xA,i rA,i ,i i 1 1 rA,i
代入
1 1 1 1
2
得 kCA0 (1 xAkCA0 (1 xA 2 ) kCA0 (1
xA1 )
xA1 0 xA1) 整理得 x 2A1 2x A1 xA 2
0
∵
x A
2 0.9 ，
∴
xA1 0.6838
xA1 0.6838 2.35( h
1 k( )
∴
1 xA1 ) 0.92(1 0.6838) v 3 V1 0 1 23.5(m )
xA2 x A1 0.9 0.6838 2 2.35(h)
k(1 x A2 ) 0.92(1 0.9)
V2
v3
0 2 23.5(m )
3
V1 V2 总容积 V
47(m )
53. 用两串联全混流反应器进行一个二级不可逆等温反应，已知在操作温度下
k 0.92(m3 kmol 1h 1 ), C 2.30 kmol m3 ,v3h, xA=0.9 ，计算该操作最优A0 0 10 m 要求出口 容积比 (VV)1 2 和总容积 V。
1 ( ) rA1 1
2
解x ：
x A1 A1 [ kC 2]A0 2 (1 xA1 ) kC 3A0 2 (1 xA1 ) 1
( )
rA
,1 1 1 1 [
]
x r
A , 代
入 A,1 xA,1 xA, 0 r A, 2
1
2
1 [
1
1
]
xA , kC23A 0 (1 xA,1 ) 1
kC 2222A0 (1 x A,1 ) kCA 0 (1 xA,1 )
x A1 3 3xA1 2 3.01xA1 0.99
0
x A1
0.741
1
x
A1 xA
0.741
5.22h
---
---
0
kCA0 (1
xx
x A1 )
2
1.92 2.3 (1
0.741)
2
A2 A1 0.9 0.741
2 7.51h
22
kCA 0 (1 x 0.92 2.3 (1 0.9) A 2 )
V1
5.22 1V2 0.695
2 7.51 总容积 V
V1 V2 v0
V 10 (7.51 5.22) 127.3m3
54. 应用管径为 D=12.6cm 的管式反应器来进行一级不可逆的气体 kC；而 k=7.8 109 exp[--1 ), 原料为为 r AA
× 19220/T](s 纯气体 F x0.9, A0 =1.55kmol/h, 求所需反应器
A 的管长 L, 停留时间 t 解：反应气体的进料体积流速为：
34
---
A 的热分解反应， 其计量方程为 A=R+S；速率方程
A, 反应压力 P=5atm 下恒压反应 ,T=500 0
C。 ，空时 τ（理想气体） 。
---
3 19.66( m /
v0 FA0RT 1.55 0.082 773 h) 反应流体在管内的体积流
P 5
速为：
FRT F
0 A y A 0 xA ) RT / v (1 P
RT P P 2 1 1 A
1 此处： F0 F A0 （纯气体）； y A 0 1.0 ， 1 C
， A0
∴ v FA 0 (1 xA ) / CA0
F (1 x
A0A )C A (1 x
F A 0 A )CA0
CA FA 0 (1
而 v xA ) (1 xA )
x (1 V 1
A xA)dxA
v k 0 (1 x
0A ) 1 1 xA 进行 [2 ln ] 29.88(s) 0.0083(h)
∴ k 1 xA
4V 4v 0 4 5.46 103 29.88
L (0.126) 13.0(m)
D 2 D 2 3.14 2
x 1 A dxA
t 1 ln 1 18.57(s)
k 0 1 x1 x
A k A
55.液相原料中反应物
A 进入平推流反应器中 20s 2l 2 CA 0 1mol l,V , r A 0.05CA mol l s 。 求： 1）当出口浓度
C
A
0.5 mol l v时的进料流 0 。
0.5 2) 当进料流量 v0 l min 时出口浓度 C Af 。
V V dxA xA
0 C解： 1）
F
A0
A0 v0 rA
xA dx A C A0 dC A
1 1
1
CA 0 0 r C (C
AA 0.05CA 2 0.05 C A A 0 )
1 ( 1
1 ) V 2 60 240s 2）
0.05 CC
A A 0 v0
0.5
1
1 12 12 1 13
C C
A A0
1
C A 0.077 m ol l
13
---
2A
R的反应，已知
---
kCACR56. 自催化A + R → 2R，其速率方程
度下 k=1.512 r A 反应 为：
3 3 3 3 CA0
m/kmol ·h；其它数据如下： 10 m/h ；要求反应的转x ；CR0 0.01 kmol/m ；v0 0.99 kmol/m 化率 A0.99 。
试求： 1）在全混流反应器中反应所需的
容积；
2）在平推流反应器中反应所需的容
，在 70℃下等温地进行此反应，在此温积。
CR0 0.01 a 0.0101
解： 令 CA0 0.99
C A C A0 (1 xA ) CR
C R 0 C A 0 xA C A 0 ( a xA ) kC 2A0 (1 xA )( a x ∴ rA
A ) 1）全混流反应器所需的容积
35
---
---
v0 xA
10 0.99
3 V
661(m )
kC A0 (1 x A )( a 1.512 0.99(1
xA )
0.99)(0.0101 0.99)
2）平推流反应器所需的容积 x x v0 A dxA v0 A 1 1 1
V kCA a 1 1 dxA
kC A0 0 (1 xA )(a xA ) 0 0 xA
a xA
ln
V
v0 ln 1 a xA 10 ln 100 ln 1.0001
kC A0
(a 1) 1 xA
a
1.512 0.99 1.0101
V 60.8( m3
) 57. (A)(P)(S)
C1
6 H 6 k
C3
6 H 5 Cl k
C6 H 4 Cl 2
dC A
dCP 反应速度 k1C A k1 CA k2 CP ，在恒温恒容下(a) 平推流 k1 1.0( h dt ； dt 求 (b) 1解:(
) 1, 0.5( h ),V 1(h), CP0 CS 0 C A 0 1mol / a) C A k2 v0 0 , l 0.368mol / C A 0 exp[ k1 ] l
k1C A0
1
CP k k2k
0.5
0.5 ( e
e 1.01 k2( e
e 1 )= 1 ) =0.477mol/
CC
A 0 (C 0.477)S A C P ) 1 (0.368 =0.155mol/l
CP 0.477
SP
CS = 0.155 =3.08
(b) v0 (C A0
CA) = K1CAV
CA 0 C A0
C A
1 kk
1 = 1 K 1 ( K1 1 ) v0 CP
V ( k1C A k2 CP ) kk1 CA
1C
A 0
CP
∴
1 k2
1 k=1
1 k2
C A =0.5mol/l
CP
=0.333mol/l
CS
=0.167mol/l CP
SP
=2.
CS 0
(P
58. (A) ) (S)
C6H6
k1 C6 H 5 Cl k3 C6 H 4 Cl 2
---
,
。
S
P
全混流求，其
中 ---
dCA dC P k1C A
dt 反应速度
k1CA k2CP
，在恒温恒容下求等容积的两釜串联全混流反应器内 ； dt 进行这
选 择
0C性
P的 一 反 应 时 , 求 目 的 产 物
1.0( h 0.5( h
C11
S 0 k1 ) , k2 ),V v0 1(h), CP0
解：等容积釜串联
1 2 1 2 1/ 2 0.5h 应有
对第二个全混流反应器作物料 衡算
C A 2 ) k1C A
V0 (CA1 2V2
SP
，
其 中 , A0 1mol / l 。
C
A 2 ∴
C
A1 1 k1 2 C A 0
= (1 K2
1 ) K136
---
k1 2
0.5
k1 1 ---
对于P: V0 (CA1 C A 2 ) V2 (k1C A 2 k2 CP2 )
KC
C
2
K 2 k 2 2 0.25
1A0
2
KC1A0
P 2
(1 K1) (1 K2) + (1 1
K1 )(1 K2 )
∴
C
A 2
2
(1 0.5) =0.444mol/l
0.5 0.5 2
C P2 0.5) (1 0.25) +
2
(1 (1 0.5)(1 0.25)
CS 2
∴ =1-(0.444+0.391)=0.165mol/l C
P2 0.391 C
S 2 = 0.165 =2.37
59. 醋酸甲酯的水解反应如下： CH3COOCH3+ H 2O →CH3COOH +CH3OH，产物 CH3COOH在反应中起催化剂的作用，已知反应速度与醋酸甲酯和醋酸的浓度积成正比。
3和 50mol/m 。实验在间歇反应器中进行上述反应。醋酸甲酯和醋酸的初始浓度
500 （1） （1） 分别为 测得
当反应时间为 5400s 时，醋酸甲酯的转70%，求反应速率数和最大反应
化率为 速度。 （5 分）
A =0.8 时停留时间应为如果反应改在连续搅拌釜中进
（2） （2） 行， 多少。
如果采用管式流动反应器，A
（3） （3） =0.8 时停留时间。
A + B →C+D 解：
rA
（ 1）
dC A A =dt
d A
A C0
)(C
kCACC
2
CC 0
C
A0 dt kC A0 (1 kCA 0 (1 A )( A
C) A 0 A
C)
C A0
kC A 0dt
(1
d A
CC 0 A )( A )
C A0 C0
A
C A0 1
kC A0 t ln
CCC
C0 C0 A C 0
1
CCCA 0 A0 A0
6
3
k 1 ln 0.7 0.1 1.106 10 m / mol s
500 5400(1 0.1) 0.1 0.1 0.7
CC 6 2 0 2
1.106 10 500 (1 A )( A ) 0.2765( A 0.9 A 1)
C A 0
r
d ( A ) 0.2765( 2 A 0.9) 0
d A A 求导 A 0.45 对
( rA )
23
max 8.364 10 mol / m s
C A
3
CA0 C A 0 A CA 0 A 8.037 10 s
A)(
2
r r kCA CC0 /CA0) AAA0 (1 （2）
A d A
A
d A
r A
---
---
（3）对于 PFR
CA0 0 1
rA
A
CA0 0 kC A0 (1 1
1
C
2 )(
AACC0 / CA0) d A
3
6.258 10 s
0kCA 0 (1 CC 0 / C A 0 ) 1 A A C0 A0
60. 在一定的反应温度下 A 发生下述平行反应：
3
K 1 A R 1 2.0C A ( kmol / m h)
/ C
37
---
---
2 3
S 2 h) 0.2CA (kmol / m
K 2
3
其中 R 是主产物， S 是副产物。反应原料为A，其初始浓度为 10kmol/m 。在反纯的反应物 应器出口
率为 80%。反应在连续搅拌釜中进A 转化为 R的选择性、 R 的收率以及反应物的停留时
间。 行时，
解： 1）使用连续搅拌
釜
SR
CS
1.15 CR
C
2 A
A 的转 化
∵
C∴r A r1
A0 CR
C
2r2 ( r CA (r1 2r2 ) A )
2C A
2
R 0 r1
1 1 0.2CA
C
CR
A 0 C A 2CA
C
0.4CA 1
CR
1 0.2CA ∴ 当A CS
CR
0.8A 0 C A A0 A
C
)
0.2(CA0 A0 A 5.71kmol / m
3 时，有 R
CA )0.2CA
2C(CA0 2CA
1.15kmol / m
3
0.4CA
25.71
4.965
CR 5.71
R 0.714
CC A0 A 0 A C A 10 0.8
V 恒定，停留时间与空时相等
C
C R R0 5.71 1.43h r1 2 2
P(主
K1 )
的反应速率式分别
为：
1.5 ； 5mol/l S() 副
，P0 C
CA 0
61. 已知 A
k1
作温度下 =1.0 ，/ k
k1 K 2
2 A 应容积
V。
口转化率xr A (k1
C2
k1C A ； rs C
2A ，且在反应的
kC)Cr2 A A ； P k 操
0
vS
，要求反应流体的进料
05 m/h ，出
C30
速率为
的反
0.9 。试求用单一的全混流反应器在等温下进行此反应时 所能获得的产物
k1C A
P 的浓度 P 以及所需
P ) rP ( m
2
r k C kC A1A2A 解： P CP ( )m
C A0 CA
CA )k1
(C A0 1 (5 0.5) 2.57(mol C P ( k1 k2C A) 1 1.0.5 / l )
---
---
5
C A ) V ( r A ) V
2
v0 ( CA0 (k1 CA k2C A ) v0 (CA 0 CA ) 5 4.5 3
22
V k1CA k2 CA 0.5 1.5 0.5 25.7(m ) 62. 环氧乙烷在 450℃的气相分解反C2 H4 O（g）→ CH4（ g） + CO （ g）已知
应如下： 在此反应 -1
温度下反应的速率常数为 0.0212min ，反应在恒温恒容反应器中完成，初始时
原料为纯的 5
50min 时反应器的总压环氧乙烷，初始压2.026 ×10Pa，试求在反应
时间为 力。 力为
解：由 可知该反应为一级-1
k=0.0212min 反应
PA
exp kt
P
A 0 t 时反应物分压为
PA
C
P
P
2H4O（g）→ CH4 （ g）A0 0 0 A0-A P PA
g） + CO
P A0-P
A
38
---
（
---
总压
Pt 2PA 0
PA 2( PA0 Pt
PA )
Pt
2 exp( kt)
exp( kt )
P
A0 即 A0 当 t=50min 时
5
Pt PA0 [2 exp( kt)] 3.35 10 Pa
63. 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：
∴Pk1 k2 CH 3 COOH CH 2 CO H 2OCH 3COOH 已知在 916 ℃时
k
1 4.65s 1 , k12 3.74s ，试计算： 1） 99%的醋酸反应掉的时1） 间；
2） 2） 在此反应条件下醋酸转化成乙烯酮的选择性。
x 和 y ，初始为 C 解：设在时间 t 时乙烯酮和甲烷的浓度分别为
A0 ，则
dx k1 (C A0 x y) dt dy k2 (C A0 x y) dt d( x y)
(k1 k 2 )(C A 0 x y) 相加得
dt d( x y) k2 )d
(k1 t
C将其积分 A0 (x y) C A0 (k1 ln ( k2 )t
C
A0 x y) 1） 1） 当转化率
为 99%时
x y 0.99C A0
1 1
t ln 0.549s
4.65 3.74 1 0.99
x
k1 4.65
2）
y
k2
3.74
x 0.549C A 0 y 0.441CA 0 0.549C A0 S 55.4%
0.441CA0
64. 在 1000K 于恒温恒压反应器中进行下述分解反应： RCH 2OH ( g ) RCHO (g ) H 2 ( g )
反应速率常0.082 l/mol · min，初始
2 数1间；） 1时含纯的 RCHOH，其初始压力为
） 将 20%的 RCHOH分解所需时
---
CH 4 CO2
5 2.026 Pa×，求10
---
2 2） 2） RCH2OH的浓
度降低 20%所需的时间。 解：
A
t=0 n
t=t
n
n
RCH 2 OH (g ) RCHO( g) H 2 (g )
B C
A0 0 0 A0
-x x x
n总 A 0 x 由 k 可知该反应为二级
反应
2 nA
kC A k
dx
2
Vdt V 2
39
---
---
n总 RT
理想气V
P 体 dx
k (nA0
x)
2
x
2 dx
t kPdt
dt (n A0 x)RT / P
kPdt RT nA0
2
( nA0 x)dx
∴ A 0 x) 2
x
(n
将其积分 t RT
kP x
0 (nA 0 x) 2x
n
(n A0 x)
0 RT
ln(1 x ) x
A0
n
20%
n
当 A 0 ，带入得 t=138min
nA0
A nA0 x (nA0
0.8nA0
0.8CA0
，应
对于 V 有
n0
x)RT / P nA 0 RT / P
A0
，带入得 ①9 t=66.1min 当 分
65. 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 A B, r A
r A 解:
0.01C A mol /(l
22s)x
当 A 0 为 1 mol / l 时，求反应至 A 0.01mol / l 所需时间。
,k
,
CCdC A 0.01C A dt 1 1 1 1
66.
0.01t C A C A0 0.01 1 t=9900s
对于aA + bB
→ cC 反应，以浓度 i i C P 则其二者关系如何？
n总 RT V
解： 理想气体 P
PP A a ( a b) kC()(B )
babb k (RT ) a P CPr A kC C A C B
RT RT A B abr A kP PA PB
( a b )
kC (RT) kP
2 67. 平行 r2CrCC0C A ， S A0 A02.0mol / l C 反应 ，其中 P ，求 ，P0A ，已知
P(主) A 在平推流反应器C
P ,max ？S(副) 中的
rP 2 dCP P r A 2 CA dC A
C, P表示速率式中常数k
---
---
解：
对上式进行积
分得
2
C A
C P dC A
C A 0 2 C A
0
时，产物 P 的浓度最
大
40
当 C A
---
---
2 2
C
P,max dC A 2 ln 2 1.386mol / l
0 2 C A ∴
K 2 K1
S ， rA k1C A ， rP k1C A P 68. 一级连串反应 A
0
k2 CP ， 进 料 流 率 为 0 ，
v
，反应在恒温恒容的条件下进行，求在全混流釜式反应器
P 的最大浓度 P,max ？
CC
P 0
C
A0 中目的产物
CA 0
CA C A 0 CA 解：全混釜
k1C A 1 k1
对物料 P 作物料衡算 v0C P 0
v0 C P VrP CP
k1
C则有 A0
(1 k1 )(1 k 2 ) dCP
当 0 dt 时，产物 P 有极大
值 CP ,ma
C A 0
x
[(K1/2
2 / K1)
1] 2
69. 液相反应 A→R 在一全混釜中进行，
C A 0 1mol / l ，反应速率常数 k 1） 1） 平均停留时间为
1S 时该反应器的 x
A ； 2） 2） 若 A 的 v0
1l / s， x A
56%
，求反应器的体积。 C A 0 x
A
C A0 xA
解： 1） rA
kC22A (1 xA )
2
∴ k C A C C
A A 0
0
1
1 4k C A0
C A
0.618mol / l
2k CA 0 C A
xA 38%
C
A0
V
C
A 0 C A 1/ 2
2 ）
v20 kC2A
kCA 0 (1 xA )
带入得
2s V
2v0
2l
70. 液相反应 A + B →P + S 在一全混釜中进行，速率常数 k
0.05l / mol
x50% 1） A
时，反应器的容积；
---
1l / mol s 求：
s ， C A CB 0 1.0mol / l ; 0 求：
---
2）若进料流量为
1l / min ， A 求进口料液中 A 的浓度。 0.05l / mol 解： 1）由 k s 可知该反应为二级反应
且二者的反 1：1 应按 的比例进行反应
V
v0
2C
C0.5mol / l ;
A0 C A
r A
CA 0 A
1
xx A kCA 2l 0.5
2
kC ACB v0 x A
k (1 xA )
41
---
---
C A0 x V CA0
C A
A xA 2 v）0
rA
kCA CB
kC 2A
带入得 120 V 2v0 2l
C A0 120 0.05 0.25 0.5 2mol / l
71. 磷化氢的均相气相分解
4PH3 →P4+6H2，在 310℃时 2atm 时速率方程r A 0.1C A mol / s l ，磷化氢以
200kg/h 的速率在平推流反应器内反应，求转化率为 80%时所需反应器体积？
V dxA xA 0 F
解： A0 rA
7 4
A 0.75
y A 0 4
1
PA0 2
C
A0
0.042mol / l
RT 0.082(310 273) 200 1000
F
A0
1.634mol / s
34 3600 1 x A
A y A0 C CA A0 1 x A
0. xA dx A
FA 0 8 1.75 V F
A0 [( ) 0.75] dxA 862l
0 0
1 x A
0.1CA 0 1 x A
∴
0.1CA0 1 0.75xA
第五章 流动模型
1. 停留时间分布的密度函数在 t ＜ 0 时， E（t ）=_______。（ 0） 2. 停留时间分布的密度函数在 t ≥ 0 时， E（t ）_______ 。（＞ 0） 3. 当 t=0 时，停留时间分布函数 F（t ）=_______。（ 0） 4. 当 t= ∞时，停留时间分布F（ t ）=_______。函数 （1） 5. 停留时间分布的密度E（θ ）=_______E函数 （t ）。（ t ） 1
2 2 6. 表示停留时间分布的分散程
度的量 _______ t 2。（ t ）
7. 反应器物料的停留时间的分布曲线是通过物理示踪法来测定的，根据示踪剂的输入方式不同分为
_______、_______、_______ 。（脉冲法、阶跃法、周期示踪法、随机输入示踪法） 8平推流管式反应t 时， E（t ） =_______。. 器 t （∞）
---
_______
、
---
9平推流管式反应t 时， E（t ） =_______。. 器 t （ 0）
t 时， F（t ）=_______。10. 平推流管式反t （ 1） 应器
11. 平推流管式反应器 t ＜ t 时， F（t ）=_______。（ 0） 2 12平推流管式反应E（θ）曲线的方. 差 _______ 。（ 0） 器其 2 13平推流管式反应E（t ）曲线的方
t. _______。（ 0） 差 器其 t
1
e t
14全混流反应器 t=0 时 E（t ）. =_______。（ t 2 15. 全混流反应器其 E（θ ）曲线的方差 ） _______ 。（ 1）
42
---
---
2 16全混流反应器其 E（t ）曲线
t2. 的方差 _______。（ t ） 2 17偏离全混流、平推流这两种理想流动的非理想E（ θ）曲线的方为 _______。（0～ . 流动， 差 1）
u0
记，则距轴心处距离
r 的
18当流体在半径为 R 的管内作层流流动时，在径向存在流速分布，. 轴心处的流速以
( )
r
2
为
u0 [1 ]
uR 流速 r_______。（ ）
19当流体在半径为 R 的管内作层流流动时，管. 壁处的流速 uR
_______ 。
（0）
2
t
E（ t ）=_______。20流体在半径为 R 的管内作层流流动的停留时间分
. 布密度函数 （ 2t 3 ） 21流体在半径为 R 的管内作层流流动的停留时F（ t ） . 间分布函数 =_______。（
22脉冲示踪法测定停留时. 间分布
C A
1 ( t )2
2t ）
对应曲线为 _______。（E（t ）曲C0 线）
C A 23阶跃示踪法测定停留时对应曲线为 _______。（F(t) 曲. 间分布 C0 线） 24. 非理想流动不一定是由 _______造成的。（返混）
25. 非理想流动不一定是由返混造成的，但返混造成了_______。（停留时间分布）
26为了模拟返混所导致流体偏离平推流效果，可借助这种轴向返混与扩散过程的_______ 的基础上. 相似性，在 叠加
上轴向返混扩散相来加以修正，并认为的假定该轴向返混过程可以用费克定律加以定量描述，所以，该模型称为
_______。（平推流、轴向分散模型）
uL
27在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克
PeEz
_______。（ ） . 莱准数
28在轴向分散模型中，模型的唯一参数彼克莱准数愈大轴向_______。（愈. 返混程度就 小） 29轴向分散模型的偏微分方程的初始条件和边界条件取决于_______ 、_______、_______的情. 采用示踪剂的 况。（输 入方式、管内的流动状态、检测位置）
30. 轴向分散模型的四种边界条件为 _______、 _______、_______ 、_______。（闭—闭式边界、开—闭式边界、闭—开式边界、开—开式边界）
erf ( y) 31误差函数 erf 的定义式为 . ______________。（
2
erf 2 y x ( y) e dx 32 0
erf (0)_______， ，则 erf ( . ) 误差函数的定义式为
x22 y
dx e 0 ）
_______。（ 1 、
0）
---
---
2 1 2 33_______，方PPe e] . Pe ，_______。 [ 轴向分散模型的数学期望值 差
34. 流体的混合程度常用 _______、_______ 来描述。（调匀度 S、流体的混合态）
35. 流体的混合程度常用调匀度 S 来衡量，如果 S 值偏离 _______，则表明混合不均匀。 （ 1） 36. 微观流体混合的混合态称为 _______。（非凝集态）
37. 若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为_______。（微观流体）
38. 若流体是以若干分子所组成的流体微团作为单独的运动单元来进行微团之间的混合，且在混合时微团之间并不
发生物质的交换，微团内部则具有均匀的组成和相同停留时间，这种流体称为 _______。（宏观流体） 39. 宏观流体混合的混合态称为 _______。（完全凝集态）
40. 介于非凝集态与完全凝集态之间的混合态称为_______。（部分凝集态）
41. 在气—液鼓泡搅拌装置中，气体以气泡方式通过装置， _______是宏观流体，而 _______为微观2()
1
8()
12
流体。（气体、液体）
42. 在气—液喷雾塔中液体以液滴形式的分散相，_______是宏观流体，而气体）
43. 反应级数 n=_______时微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。44. 对于 _______反应器，微观流体与宏观流体具有相同的反应结果。 （平推流） 45. 当反应级数 n＞1 时，宏观流体具有比_______的出口转化率。微观流体 （高）46. 当反应级数 n_______1 时，宏观流体具有比微观流体高的出口转化率。 （＞）43
---
_______为微观流体。（液体、（ 1）
---
47. 当反应级数 n＜1 时，宏观流体具有比微观流体_______的出口转化率。 （低）
48. 当反应级数 n_______1 时，宏观流体具有比微观流体低的出口转化率。 （＜〉 49. 脉冲示踪法测定停留时间分布对应曲线为_______。（ A） A. E （t ）曲线 B. F （t ）曲线 C. I （ t ）曲线 D. y （t ）曲线 50. 阶跃示踪法测定停留时间分布对应曲线为_______。（ B）
（t ）曲（ t ）曲
C. I A. E （t ）曲线B. F 线 线 D. y（t ）曲线
51. 平推流流动的 E（t ）曲线2
的方差 _______ 。（ A）
A. 0 B. 0 C. 1 D. ～1 ＞1
52. 全混流流动的 E（t ）曲线2
的方差 _______ 。（ C）
A. 0 B. 0 C. 1 D. ～1 ＞1
53. 轴向分散模型的物料衡算方程在 _______式边界条件下有解析解。 （D） A. 闭—闭 B. 开—闭 C. 闭—开 D. 开—开
54. 轴向分散模型的物料衡算方程的初始条件和边界条件与_______无关。（ C） A. 示踪剂的种类 B. 示踪剂的输入方式 C. 管内的流动状态 D. 检测位置 55. 反应级数 n=_______时微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。(C) A.0 B.0.5 C.1 D.2
56. 当反应级数 n_______时，宏观流体具有比微观流体高的出口转化率。 （ C） A. =0 B. =1 C. ＞1 D. ＜1
57. 当反应级数 n_______时，宏观流体具有比微观流体低的出口转化率。 （ D） A. =0 B. =1 C. ＞1 D. ＜1
58. 当反应级数 n_______时，微观流体具有比宏观流体高的出口转化率。 （ D） A. =0 B. =1 C. ＞1 D. ＜1
59. 当反应级数 n_______时，微观流体具有比宏观流体低的出口转化率。 （ C） A. =0 B. =1 C. ＞1 D. ＜1 60 停留时间分布密度函数 E（t ）的含义？
答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对于某瞬间 t=0 流入反应器内的流体，在反应器出口流体的质点中，在
E(t )dt 1.0 器内停留了 t 之间的流体的质点所占的分E（ t ）dt （②
到 t+dt 分）。 0 率为 。 61. 停留时间分布函数 F（t ）的含义？
t=0 流入反应器内的答：在定常态下的连续稳定流动系统中，相对
流体 于某瞬间
t
F E(t)d(t ) t ，在出口流体中停留时间t 的物料所占的分
0 率为 F（t ）。 小于 。
62. 简述描述停留时间分布函数的特征值？
2 答：用两个最重要的特征值来描述——平均停留时间
t 和方差
t
。
t tE(t )dt ，平均停留时间 t 是 E（t ）曲线的分布中心，是 E（ t ） 1）
曲线对于坐标原点 t 定义式为： 0 1）
的一次矩，又称 E（ t ）的数
学期望。
2
2） 2） t 是表示停留时间分布的分散程度的量，在数学上它是指对于平均停留时间的二次矩
2 2 2
t E(t )dt t t
0 。
63. 简述寻求停留时间分布的实验方法及答：通过物理示踪法来测反应器物料的停留时间的分布曲
其分类？ 线。所
谓物理示踪是指采用一种易检测的无化学反应活性的物质按一定的输入方式加入稳定的流动系统，通过观测该示踪物质在系统出口的浓度随时间的变化来确定系统物料的停留时间分布。根据示踪剂输入方式的不同大致分为四种：脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入法。
64. 简述脉冲示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？答：脉冲示踪法是在定常态操作的连续流动系统的
---
---
入口处在 t=0 的瞬间输入一定量 M克的示踪剂 A，并同时在出口处记录出口物料中示踪剂的浓度随时间的变化。对
C A
E (t ) 应的曲线为 E(t) 曲线， 。
65. 简述阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线？
在某瞬间 t=0 将流入系统的流体切换为含答：阶跃示踪法是对于定常态的连续流CA0A 且浓度为 有示踪剂 动系统，
的流体，同时保持系统内流动模式不变， 并在切换的同时， 在出口处测出出A 的浓度随时间的变
化。 口流体中示踪剂
C0
44
---
---
C A
F (t )
对应的曲线为 F（t ）， 。 66. 简述建立非理想流动的流动模型的步骤？ 答： 1）通过冷态模型实验测定实验装置的停留时间分布； 2 ） 根据 所得的有关 E（t ）或 F（ t ）的结果通过合理的简化提出可能的流动模型，并根据停留时间分布的实验数据来确定
所提出的模型中所引入的模型参数； 3 ） 结合反应动力学数据通过模拟计算来预测反应结果； 4 ） 通过一定规 模的热模实验来验证模型的准确性。
67. 简述非理想流动轴向扩散模型的特点？答： 1）在管内径向截面上流体具有均一的流速； 2）在流动方向上流体存在扩散过程， 该过程类似于分子扩散， 符合 Fick 定律； 3 ）轴向混合系数 EZ 在管内为定值； 4）径向不存在扩散； 5 ）管内不存在死区或短路流。
68. 简述非理想流动轴向扩散模型的定义？ 答：为了模拟返混所导致流体偏离平推流效果，可借助这种返混与扩散
过程的相似性，在平推流的基础上叠加上轴向返混扩散相来加以修正，并人为的假定该轴向返混过程可以用费克
（ Fick ）定律加以定量描述。所以，该模型称为“轴向分散模型” （或轴向扩散模型） 69. 简述非理想流动多级混合模型的特点？
答：把实际的工业反应器模拟成由n 个容积相等串联的全混流区所组成，来等效的描述返混和停留时间分布对反应
V t t i t 过程内的影响。设反应器容V，物料流入速率v0 ，v
N 。 0 ， 为 则 积为
70. 举例说明微观流体和宏观流体的区别？
答；若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为微观流体；若流体是以若干分子所组成的流体微团作为单独的运动单元来进行微团之间的混合，且在混合时微团之间并不发生物质的交换，微团内部具有均匀的组成和相同的停留时间，这种流体称为宏观流体。如在气—液鼓泡搅拌装置中，气体以气泡方式通过装置，此时气体是宏观流体，而液体为微观流体。
=0.8
71. 应用脉冲示踪法测定一12 的反应装置，进入此反应器的流），在定常态下脉（ l/min l 容积为 体流速 冲的
输入 80 克的示踪剂 A，并同时测其出A 的浓度 CA 随时间的变化，实测数
口物料中 据如下：
t （min） CA（g/l ）
0 0
5 3
10 5
2 2
15 5
20 4
25 2
30 1
35 0
v0
C A0
试根据实验数据E（ t ）曲线的 t 和 。 方差 确定
解：首先对实验数据进行一致性检验，此时应满足：
C A M 80 dt 100 C0 0
v0 0.8
[0 C A 2(5 dt 4 1) 4(3
0 3
∴实验数据的一致性检验是满足的。
2 2 2 t t E(t )dt t 0 ∵ V 12 t 15(min)
v0 0.8 其中
由数据计算得如下
表：
5 t （ min） 0
10
5
520)] 100
15
20
25
30
3
---
---
5
E（ t ）=CA/C
0
0.03
0.05
0.05
0.04
0.02
0.01 9 0 0 2 0.75 5 11.25 16 12.5 t E（t ） 0
2t
E( t)dt 5 [ 0 2(5 16 9) 4(0.75 11.25 12.5 0)] 263 0 3
2 (152
) 38 ∴ t 263
2 2 t 38 0.169
t 2 152 72. 有一管式反应装置经脉冲示踪法实验测得如下表所示的数：
v0
=0.8 m 3/min ； m=80kg；∴ C0
=80/0.8=100
t( 分 )
0
2
4
6
8
45
---
12
14
16
10
---
CA3
（ kg/m）
0
6.5
12.5
12.5
10
5.0
2.5
1.0
0 16 0 0 0
2 2
V、平均停留时t 、方t 试根据表列数据确定该装置的有
差 和 间 效容积 。
解：首先对实验数据进行一致性
检验：
C A M dt C0 100 0 v0
C A 4(C A2 t CA1 dt CA4 C A6 CA8 ) 2(CA3 C A5 CA7) C A9 C0 100
0 3
∴一致性检验表明，脉冲示踪法所得的实验数据是
合理的。
计算所得数据如下表所
示：
0 2 4 6 8 10 12 14 t i （分）
E( t) 0 0.065 0.125 0.125 0.100 0.050 0.025 0.010 i
t i E (t )i t E i (t ) i t ∵
20 0
0.13 0.26
0.5 2.0
0.75 4.5
0.80 6.4
0.50 5.0
0.30 3.60
0.140 1.960
tE (t) dt
t1 E 2 (t )1
0
t4 E(t) t 6 E (t) t 8 E(t )8 ) 4 6 t t 7 t9 6.187(min)
2(t 3 E t 5 E(t) E(t ) E(t )5 7 ) 9 ∴ 3 (t )3
0. 3
∴ V vt 8 6.187 4.95(m )
2 2 E 2 47.25 2 t (6.187) 8.971 t (t)dt t 0 2
2 t 8.971
0.234
22
t (6.187) Ez 0.082 73. 某反应器用示踪法测其流量，当边界为开—开，在此反应器内进行一般不可逆
Ul 式时，测得 反应，
此反应若在活塞流反应器中进行，
99%，若用多釜串联模型，求此反应器的出口转化率。 转化率为
2 2 8( 1 ) 0.2178
Pe Pe 解：
2 1
N 1 N
2
4.59
24(t 2 E (t )2
---
---
x A dxA 活塞流： t
C A0 0 kCA0 (1 xA ) x
A d (1 x A )
1 kt ln
4.60
0
1 xA 1 x A
1
xA
1
(1 kt ) N
N
xA
96%
75. 用多级全混流串联模型来模拟一管式反应装置中的脉冲实验，已知
46
---
2
t 8.971
2
t 6.187 ，求
，---
1） 1） 推算模型参数 N；
2） 2） 推算一级不可逆等温反应的出口转化率。
2
解： 1）
N
8.971
0.234
22
t 6.187 1
2 4.27 1
2 t
取 N=4
xA 1 0.566
(1 kt ) N
N 2 ）
第六章 多系统的化学反应与传递
1. 工业催化剂所必备的三个主要条件是：_______、_______ 、_______。（活性好、选择性高、寿命长） 2. 气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠 _______结合的，而化学吸附是靠 _______结合的。（范德华力、化学键力）
3. 气体在固体表面上的吸附中物理吸附是_______分子层的，而化学吸附是 _______ 分子层的。（多、单）
4气体在固体表面上发生吸附时，描述在一定温度下气体吸附量与压力的_______。（吸附等温方. 关系式称为 程） 5. _______ 吸附等温方程式是假定吸附热是随着表面覆盖度的增加而随幂数关系减少的。 （ Freundlich ） 6._______ 吸附等温方程式是按吸附及脱附速率与覆盖率成指数函数的关系导出的。 （Temkin ） 7固体催化剂的比表面积的经典测定方法. 是基于 _______方程。（ BET） 8在气—固相催化反应中，反应速率一般是以单位催化剂的重量为基准A→ B，A 的反应速率的. 的，如反应 定义为
1 dn A
_______。r A
W dt ） （
9. 对于气—固相催化反应，要测定真实的反应速率，必须首先排除_______和_______的影响。（内扩散、外扩散）
10. 测定气固相催化速率检验外扩散影响时，
W
可以同时改变催化剂装量和进
F
料流量， 但保持 _______不变。（ A0 ）
W F
11. 测定气固相催化速率检验外扩散影响时，可以同时改变 _______和 _______，但保持 A 0 不变。（催化剂装量、进料流量）
12. 测定气固相催化速率检验内扩散影响时，可改变催化剂的
化关系。 [ 粒度（直径 ）、转化率 ]
dp
_______ ，在恒定的 W F A 0 下测 _______ ，看二者的变
dp ），在恒定的 _______ 下测转化
13. 测定气固相催化速率检验内扩散影响时，可改变催化剂的
率，看二 粒度（直径
W F
者的变化关系。（ A0 ）
14. 催化剂回转式反应器是把催化剂夹在框架中快速回转，从_______ 影响和达到气相 _______而排除 及反应器
_______的目的。（外扩散、完全混合、等温）
15. 流动循环（无梯度）式反应器是指消除 _______、_______的存在，使实验的准确性提高。 （温度梯度、浓度梯度）
16. 对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当孔径较大时，扩散阻力是由_______ 所致。（分子间碰撞）
---
---
17. 对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当孔径较大时，扩散阻力是由分子间碰撞所致，这种扩散通常称为
_______。[ 分子扩散（容积扩散） ]
18. 对于多孔性的催化剂， 分子扩散很复杂， 当微孔孔径在约 _______时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素。（0.1um）
19. 对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约 0.1um 时， _______为扩散阻力的主要因素。 （分子与 孔壁的碰撞）
20. 对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约 0.1um 时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素，
这种扩散称为 _______。（努森扩散）
21. 等温催化剂的有效系数 η 为催化剂粒子的 ______________ 与催化剂内部的 _______________________________
之比。（实际反应速率、浓度和温度与其外表面上的相等时的反应速率） kV C S
m 1
22. 气—固相催化反应的内扩散模数
S_______，它是表征内扩散影响的重要参
数。 47
---
R
D e
（）
---
kV C S R 23气—固相催化反应的内扩D e ，它是表征内扩散影响的重要数值平方的大小反映 . 散模数 参数， 了 S
_______与_______之比。（表面反应速率、内扩
散速率）
24气—固相催化反应的内扩S 愈大，则粒内的浓度梯度就S 的大小可判别内扩散的影响程. 散模数 _______， 度， 反之，S 愈小，内外浓度愈近
于 _______。（愈大、均一）
25催化剂在使用过程中，可能因晶体结构变化、融合等导致表面_______ 失活，也可能由于化. 积减少造成的 学物质 造成的中毒或物料发生分解而
_______失活。（物理、化学） 造成的
26催化剂的失活可能是由于某些化学物质的中毒引起的，关于中毒的. 两种极端情况是 _______ 与_______。（均匀中
毒、孔口中毒）
27. 描述气—固相非催化反应的模型有 : _______ 、 _______、_______ 。（整体均匀转化模型、粒径不变的缩核模型、粒径缩小的缩粒模型）
28对于气—固相非催化反应的缩核模型，反应从粒子外表面逐渐向内核部分推进，_______ 。（不. 变） 但粒子体积
29煤炭燃烧属于气—固相非催化反应，粒径随着反应进行而不断的缩小，这种模型_______ 模. 型。 属于粒径缩小的 （缩粒）
30. 硫化矿的燃烧、氧化铁的还原都属于气—固相非催化反应，反应从粒子外表面逐渐向内核部分推进，但粒子体积不变，这种模型属于粒径不变的 _______ 模型。（缩核）
31. 膜内转化系数 γ 值的大小反映了在膜内进行的那部分反应可能占的比例， 因而可以用来判断 _______的程度。（反 应快慢）
32. 测定气—液相反应速率的方法与均相反应时不同之点是实验时要排除气相和液相中的 _______ ，使反应在动力学
区域内进行。（扩散阻力）
33. 下列哪种物质属于半导体催化剂 _______。（ B） A. 金属 B. 金属硫化物 C. 金属盐类 D. 酸性催化剂 34. 下列哪种物质属于绝缘体催化剂 _______。（ D）
金属氧化
A. 金属 B. C. 物 金属盐类 D. 酸性催化剂
35骨架 Ni 催化剂的制备是将 Ni 与 Al 按比例混合熔炼，制成合金，粉碎以后再用苛性钠Al . 溶液溶去合金中的 而 形成骨架，这种制备方
_______。（A） 法是
A. 溶蚀法 B. C. 热熔法 沉淀法 D. 混合法 36. 下列不属于 Langmuir 型等温吸附的假定的是 _______。（ B） A. 均匀表面 B. 多分子层吸附 C. 分子间无作用 D. 吸附机理相同 37. 下列属于理想吸附等温方程的是 _______。（ A）
D. A. Langmuir
B. Freundlich 型 C. Temkin型 BET 型 型
38测量气—固相催化反应速率，在确定有无外扩散影响时_______的条件下进行实验的。 . 是在没有改变 （ D） A. 催化剂装置 B.催化剂装量 C. W/FA0 进料流量 D.
39. 当催化剂颗粒的微孔的孔径小于分子的自由程 _______时，分子与孔壁的碰撞成了扩散阻力的主要因素，这种扩散称为努森扩散。 （B）
B. C.
A. 0.01um 0.1um 1um D. 1nm 40催化剂颗粒扩散的无因次扩散模_______之比。m 1k V C S / D e 值的大小反映了表面反应速率与 . 数 SR （C）
A. 扩散速率 B. 内扩散速率D. 外扩散速率 C. 实际反应速率
. 模数
41气固催化反应的内扩散L B. R C. A. 厚度
m 1
---
---
/2
R/2
/ De ，其中 L 为特征长度， 若颗粒为L=_______。（C）
42气固催化反应的内扩散L . 模数 L kV C Sm 1 圆柱形则
C. D. R/3 A. 厚度
B. R R/2 /2 / De
，其中 L 为特征长度，若颗粒为
43气固催化反应的内扩散L . 模数 L kV C Sm 1 球形则
C. D. R/3
A. 厚度 /2 B. R R/2 / De ，其中 L 为特征长度， 若颗粒为L kV C S 平片形则 m 1L=_______。（D）
L=_______。（A） 44. 催化剂在使用过程中会逐渐失活，活速率式为 d 为_______。（ B） A. ≈0 B. =1 C. →3
45. 催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为
D. R/3 其失48
---
d
km d
d Ci
dt ，当平行失活对反应物无内扩散
阻力时， D. ≈1
d
k m d
d C i
，当平行失活对反应物有强内扩 dt 散阻力
---
时， d 为_______。（ C）
B. =1 A. ≈0
C.
→3
d
D.
m ≈1
46. 催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失活速率式为
B. =1 C. A. ≈0
k d Ci d
，当串联失活时， d 为 dt _______。（D）
D. →3 ≈1
d
m
k d C i d
47. 催化剂在使用过程中会逐渐失活，其失，当进料中的杂质吸附极牢以及
dt 活速率式为 对产物
无内扩散阻力时， d 为_______。（ A）
B. =1 C. D. A. ≈0 →3 ≈1
48. 下列非催化气—固相反应，属于粒径缩小的缩粒模型的是_______ 。（D） A. 硫化矿的焙烧 B. 分子筛的焙烧 C. 氧化铁的还原 D. 煤炭的燃烧 49. 下列非催化气—固相反应，属于粒径缩小的缩粒模型的是_______ 。（B） A. 硫化矿的焙烧 B. 焦碳与硫磺的反应 C. 氧化铁的还原 D. 分子筛的焙烧 50. 下列非催化气—固相反应，属于粒径不变的缩核模型的是_______ 。（C） 煤炭的燃焦碳与硫磺的反C. 氧化铁的还原 A. 烧 B. D. 应 水煤气反应
51气—液相反应中的膜内转化γ在 _______范围内，反应几乎全部在在液相主体内进行（A. 系数 的极慢反应。 ）
B. ＜γ
A. ＜0.02 0.02 C. D. ＜2 ≥2 ＞2
52气—液相反应中的膜内转化γ在 _______范围内，反应为在液膜内进行的瞬间反应及. 系数 快速反应。 （ D）
B. ＜γ
A. ＜0.02 0.02 C. D. ＜2 ≥2 ＞2 53气—液相反应中的膜内转化γ在 _______范围内，反应为中等速率. 系数 的反应。 （B）
B. ＜γ
A. ＜0.02 0.02 C. D. ＜2 ≥2 ＞2 54对于气—液相反应几乎全部在液相中进行的极慢反应，为提高反应速. 率，应选用 _______ 装置。（ C）
搅拌
A. 填料塔 B. C. 喷洒塔 鼓泡塔 D. 釜 55对于气—液相反应中等速率反应，为提高反应速率，使其转变为_______ 装置。. 快反应应选用 （D）
搅拌
A. 填料塔 B. C. 喷洒塔 鼓泡塔 D. 釜 56 简述 Langmuir 等温吸附方程的基本特点？
答：1）均匀表面（或理想表面） ：即催化剂表面各处的吸附能力是均一的，吸附热与表面已被
吸附的程度如何无关；2） 2） 单分子层吸附； 3 ）被吸附的分子间互不影响，也不影响别的分子；4）吸附的机理均相同，吸附形成的络合物均相同。
57. 简述 BET方程测定固体催化剂比表面积的原理？ 答：测定比表面积的方法是建V ( PP) 0 BET方程基础之上立在
P P
P) P0P
1)P
，利用低温下测定气
Vm C VmCP0 体在 (C 1) 1
1(C
对 作图，应为一直线，斜率Vm C
，截距为 ，因此
VmC固体上的吸附量和平衡分压
值，将
Vm
V (P0 为
可求出 及 C ，则可利用比表面积公式进行求
得。 58. 气—固相催化反应的动力?答： 反应物从气流主体向催化剂的外表面和2）反应物在催化剂
学步骤 1 表 内孔扩散
4 面上吸附 3 吸附的反应物转化成反应 ）反应生成物从催化剂表面上脱附下5）
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来 的生成物
脱附下来的生成物向催化剂外表面、气流主体中
扩散。
59. 解释努森扩散和分子扩散分别在何种情况下答：多孔物质催化剂的粒内扩散较为复杂。当微
占优势？ 孔孔径较
大时，分子扩散阻力是由于分子间的碰撞所致，这种扩散为分子扩散。当微孔孔径
0.1um 时，分 小于分子的自由程
子与孔壁的碰撞机会超过了分子间的相互碰撞，而成为扩散阻力的主要因素，这种
扩散为努森扩散。
60. 简述非催化气固反应缩核模型的特答：非催化气固反应缩核模型是反应从粒子外表面逐渐向内
点？ 核部分推
进，但粒子体积不变，如硫化矿的焙烧，氧化铁
的还原等。
61. 简述非催化气固反应缩粒模型的特答：非催化气固反应缩粒模型是固体粒子的粒径随反应的进
点？ 行向不断缩
小，如煤炭的燃烧造气，从焦碳与硫磺蒸汽制造二硫化碳。
62. 简述气—液反应的宏观过程： A（ g） + bB （l ）→ 产物（ l ）？ 答： 1）反应物气相组分从气相主体传递到气液相界面，在界面上假定
达到气液相平衡；2）反应物气相组分 A 从气液相界面扩散入液相，并在液相内反应；3）液相内的反应产物向浓度下降方向扩散，气相产物则向界面扩散；4）气相产物向气相主体扩散。
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