2025年大学（化学工程与工艺）化学反应工程综合测试卷.doc

2025年大学（化学工程与工艺）化学反应工程综合测试卷

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题，共40分）
答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共8题，每题5分)
w1. 对于化学反应A + B → C，以下哪种反应速率表达式是正确的（ ）
A. r = k[A][B]
B. r = k[A]²[B]
C. r = k[A][B]²
D. r = k[A]³[B]
w2. 在间歇反应器中进行反应A → P，反应速率r = kCA²，当反应物A的初始浓度CA0 = 2mol/L时，反应到某一时刻CA = 1mol/L，此时反应速率与初始反应速率之比为（ ）
A. 1/2
B. 1/4
C. 1/8
D. 1/16
w3. 下列关于化学反应速率常数k的说法，正确的是（ ）
A. k只与反应物浓度有关
B. k只与反应温度有关
C. k与反应物浓度和反应温度都有关
D. k与反应物浓度和反应温度都无关
w4. 对于一级反应，反应物浓度随时间的变化关系为（ ）
A. CA = CA0e^(-kt)
B. CA = CA0(1 - e^(-kt))
C. CA = CA0/(1 + kt)
D. CA = CA0 - kt
w5. 在全混流反应器中进行反应A → P，已知反应速率r = kCA，进料流量为v0，进料浓度为CA0，反应器体积为V，则反应器内反应物浓度CA为（ ）
A. CA = CA0/(1 + kV/v0)
B. CA = CA0e^(-kV/v0)
C. CA = CA0(1 - e^(-kV/v0))
D. CA = CA0 - kV/v0
w6. 对于串联的两个全混流反应器，其总体积与单个全混流反应器体积的关系为（ ）
A. 总体积等于单个反应器体积的两倍
B. 总体积小于单个反应器体积的两倍
C. 总体积大于单个反应器体积的两倍
D. 无法确定
w7. 下列哪种反应器适用于进行快速反应（ ）
A. 间歇反应器
B. 全混流反应器
C. 平推流反应器
D. 都不适用
w8. 在化学反应工程中，转化率的定义为（ ）
A. 已反应的反应物量与初始反应物量之比
B. 已反应的反应物浓度与初始反应物浓度之比
C. 产物的生成量与初始反应物量之比
D. 产物的生成浓度与初始反应物浓度之比

第II卷（非选择题，共60分）
w9. （10分）简述化学反应工程的研究内容和研究方法。
w10. （15分）在间歇反应器中进行某一级反应A → P，反应速率常数k = 0.5min⁻¹，反应物A的初始浓度CA0 = 1mol/L，求反应进行到10min时反应物A的浓度CA以及转化率XA。
w11. （15分）有一全混流反应器，体积V = 10m³，进料流量v0 = 2m³/min，进料浓度CA0 = 2mol/L，反应为二级反应A + B → P，反应速率r = kCA²，k = 1m³/(mol·min)，求反应器出口处反应物A的浓度CA。
w12. （材料题，10分）
材料：在某化学反应过程中，对反应物A进行监测，得到不同时刻的浓度数据如下：
|时间/min|0|5|10|15|20|
|----|----|----|----|----|----|
|CA/mol/L|1.0|0.8|0.6|0.4|0.2|
已知该反应为一级反应。
问题：通过计算确定反应速率常数k的值。
w13. （材料题，10分）
材料：某化工厂计划建设一个反应装置，有两种反应器可供选择，一种是间歇反应器，另一种是全混流反应器。反应为A → P，反应速率r = kCA，k = 0.3min⁻¹，进料浓度CA0 = 3mol/L，每天处理量为10m³。
问题：分别计算两种反应器所需的体积，并比较哪种反应器更适合该化工厂的生产需求。

答案：w1. A；w2. B；w3. B；w4. A；w5. A；w6. B；w7. C；w8. A；w9. 研究内容包括化学反应动力学、反应器设计与分析等。研究方法有实验研究、理论分析和数值模拟等。；w10. CA = CA0e^(-kt) = 1×e^(-0.5×10) = 0.0067mol/L，XA = (CA0 - CA)/CA0 = (1 - 0.0067)/1 = 0.9933；w11. 由全混流反应器物料衡算可得：v0CA0 = v0CA + Vr，r = kCA²，代入数据解得CA = 0.5mol/L；w12. 根据一级反应动力学方程ln(CA/CA0) = -kt，分别代入不同时刻的数据，如t = 5min时，ln(0.8/1.0) = -k×5，解得k = 0.0446min⁻¹，同理计算其他时刻，取平均值可得k = 0.045min⁻¹；w13. 对于间歇反应器，t = (1/XA)/k，XA = 1 - (v0t/V)，代入数据解得V = 20m³。对于全混流反应器，V = v0(CA0 - CA)/r，r = kCA，代入数据解得V = 30m³。间歇反应器体积更小，更适合该化工厂生产需求。