西南大学化学反应工程期末复习要点.doc

绪论
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. 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___化学反应____作为研究对象，又以_____工程问题__为研究对象的学科体系。
3. ____三传一反___是化学反应工程的基础。
4. 化学反应过程按操作方法分为__分批式操作_____、__连续式操作_____、___半分批式____操作。
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
第一章 应用化学反应动力学
1. 均相反应是指___________________________________。（参与反应的物质均处于同一相）
2. 对于反应，则_______。（）
3.着眼反应组分K的转化率的定义式为_______。（）
4.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_______。（等分子反应、非等分子反应）
5. 化学反应速率式为，用浓度表示的速率常数为，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数，则=_______。（）
6. 化学反应的总级数为n，如用浓度表示的速率常数为，用逸度表示的速率常数，则=_______。（）
7. 化学反应的总级数为n，如用浓度表示的速率常数为，用气体摩尔分率表示的速率常数，则=_______。（）
8. 活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。（反应速率）
9. 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）
10.生成主产物的反应称为_______，其它的均为_______。（主反应、副反应）
11. 平行反应均为一级不可逆反应，若＞，选择性Sp与_______无关，仅是_______的函数。（浓度、温度）
12. 如果平行反应均为一级不可逆反应，若＞，提高选择性应_______。(提高温度)
13.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
14.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
15.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 D. 水泥制造
16.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 D. 催化裂解
17.下列属于非均相反应的是_______。（B）
A. 乙酸和乙醇的酯化 B. 加氢脱硫 C. 氢气燃烧 D. 烃类气相裂解
18.化学反应，其中化学反应计量系数为-1的是哪种物质______。（A）
A. B. C. D.
19.化学反应，其中化学反应计量系数为+2的是哪种物质______。（D）
A. B. C. D.
20.对于一非恒容均相化学反应，反应组分A的化学反应速率_______。（A）
A. B. C. D.
21.对于一非恒容均相化学反应，反应产物B的化学反应速率_______。（B）
A. B. C. D.
22.对于反应，则_______。（A）
A. B. C. D.
23.对于反应，则_______。（C）
A. B. C. D.
24.气相反应4A + B → 3R + 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=_______。（C）
A. 1/4 B. 2/3 C. –1/4 D. –2/3
25.气相反应A + B → 3P + S进料时无惰性气体，A与B以1∶1摩尔比进料，则膨胀因子=_______。（D）
A. –2 B. –1 C. 1 D. 2
26.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=_______。（C）
A. –1 B. –1/2 C. 1/2 D. 1
27.气相反应2A + B → 3P + S进料时无惰性气体，A与B以3∶2摩尔比进料，则膨胀因子=_______。（D）
A. –1 B. 1/3 C. 2/3 D. 1
28.气相反应进料时无惰性气体，与以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子=_______。（A）
A. –2 B. -1 C. 1 D. 2
29.气相反应进料时无惰性气体，与以1∶2摩尔比进料，则膨胀因子=_______。（B）
A. –1 B. –1/2 C. 1/2 D. 1
30.气相反应进料时无惰性气体，与以2∶3摩尔比进料，则膨胀因子=_______。（B）
A. –1 B. –2/3 C. 2/3 D. 1
31.化学反应速率式为，如用浓度表示的速率常数为，用压力表示的速率常数为，则=_______。（B）
A. B. C. D.
32. 化学反应速率式为，如用浓度表示的速率常数为，用压力表示的速率常数为，则=_______。（D）
A. B. C. D.
33.反应，，则反应级数n=_______。（B）
A. 0 B. 1 C. 2 D. 3
34.反应A + B → C，已知，则反应级数n=_______。（B）
A. 0 B. 1 C. 2 D. 3
35.反应3A → P，已知，则反应级数n=_______。（A）
A. 0 B. 1 C. 2 D. 3
36.反应，已知，则反应级数n=_______。（C）
A. 0 B. 1 C. 2 D. 3
37.反应，已知，则反应级数n=_______。（C）
A. 0 B. 1 C. 2 D. 3
38.反应，已知，则反应级数n=_______。（C）
A. 0 B. 1 C. 2 D. 3
39.反应A + B → C，已知，则反应级数n=_______。（A）
A. 0 B. 1 C. 2 D. 3
40.下列属于平行反应的是_______。（C）
A. A + B → P B. C. D.A + B → P = R + S

41.串联反应A → P（目的）→R + S，目的产物P的得率=_______。（B）
A. B. C. D.
42.串联反应A → P（目的）→R + S，目的产物P与副产物S的选择性=_______。（C）
A. B. C. D.
43.串联反应A → P（目的）→R + S，目的产物P的总收率=_______。（A）
A. B. C. D.

44.如果平行反应均为一级不可逆反应，若＞，提高选择性应_______。（B）
A. 提高浓度 B. 提高温度 C. 降低浓度 D. 降低温度
45. 如果平行反应均为一级不可逆反应，若＞，提高收率应_______。（C）
A. 提高浓度 B. 降低浓度 C. 提高温度 D. 降低温度
46.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
47. 反应2NO + 2H2 = N2 + 2H2O，实验测得速率方程为：。试设定能满足实验结果的反应机理。
解：机理（1）： （慢） ①
（快） ②

所以与实验结果相同
机理（2）： （快速）③
（慢速）④
（快） ⑤
③达拟平衡态，④为速控步骤

由③得
代入
此机理与实验结果相同，选机理（2），因其无叁分子反应，而机理（1）是。
48. 由A和B进行均相二级不可逆反应A+B = S，速率方程：=。
求： （1）当时的积分式
（2）当时的积分式
解：（1）CA与CB之比保持恒定
所以

积分得
写成转化率时
（2）

式中：
积分得
49.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。
解：

即
达20%时，

式中M为常数
∴

E=29.06（kJ/mol）
50.考虑下述连串反应:，已知上述反应中每一步均为一级反应，，，试求A、B和C的浓度随间变化的函数式。
解:
0 0

对于反应物A，应有:

积分得
对于B,应有
将上式两端乘以可得

即
将上式积分得,

第二章 气-固催化相反应本征及宏观动力学
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关系式称为_______。（吸附等温方程）
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的，如反应A→B，A的反应速率的定义为_______。（）
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.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）
11.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）]
12.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）
13.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）
14.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）
15.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）
16.气—固相催化反应的内扩散模数_______，它是表征内扩散影响的重要参数。（）
17.气—固相催化反应的内扩散模数，它是表征内扩散影响的重要参数，数值平方的大小反映了_______与_______之比。（表面反应速率、内扩散速率）
18.气—固相催化反应的内扩散模数的大小可判别内扩散的影响程度，愈大，则粒内的浓度梯度就_______，反之，愈小，内外浓度愈近于_______。（愈大、均一）
19.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）
20.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溶液溶去合金中的Al而形成骨架，这种制备方法是_______。（A）
A. 溶蚀法 B. 热熔法 C. 沉淀法 D. 混合法
21.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
22.下列属于理想吸附等温方程的是_______。（A）
A. Langmuir型 B. Freundlich型 C. Temkin型 D. BET型

23.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）
A. 0.01um B. 0.1um C. 1um D. 1nm
24.催化剂颗粒扩散的无因次扩散模数值的大小反映了表面反应速率与_______之比。（C）
A. 扩散速率 B. 外扩散速率 C. 内扩散速率 D. 实际反应速率
25.气固催化反应的内扩散模数，其中L为特征长度，若颗粒为圆柱形则L=_______。（C）
A. 厚度/2 B. R C. R/2 D. R/3
26.气固催化反应的内扩散模数，其中L为特征长度，若颗粒为球形则L=_______。（D）
A. 厚度/2 B. R C. R/2 D. R/3
27.气固催化反应的内扩散模数，其中L为特征长度，若颗粒为平片形则L=_______。（A）
A. 厚度/2 B. R C. R/2 D. R/3
28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）  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。
29.气—固相催化反应的动力学步骤？
答：1）反应物从气流主体向催化剂的外表面和内孔扩散；
2）反应物在催化剂表面上吸附；
3）吸附的反应物转化成反应的生成物；
4）反应生成物从催化剂表面上脱附下来；
5）脱附下来的生成物向催化剂外表面、气流主体中扩散。
30.解释努森扩散和分子扩散分别在何种情况下占优势？
答：多孔物质催化剂的粒内扩散较为复杂。当微孔孔径较大时，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。当微孔孔径小于分子的自由程0.1um时，分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。
第三章 理想反应器
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。（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。（平均生产速率最大、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）
6.全混流反应器的放热速率=______________。（）
7.全混流反应器的移热速率=______________。（）
8.全混流反应器的定常态操作点的判据为_______。（）
9.全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为_______、_______。（、）
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，这类反应器为_______的平推流反应器。（循环操作）
15.对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时为_______反应器，而当β→∞时则相当于_______反应器。（平推流、全混流）
16. 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_______。（零、最大）
17. 对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器类型为_______。（全混流串平推流）
18. 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。（全混流）
19. 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。（平推流）
20. 对于自催化反应，最合适的反应器为_______。（全混流串平推流）
21.对于可逆的放热反应，使反应速率最大的反应温度_______。（）
22. 对于可逆的放热反应，达到化学反应平衡时的温度_______。（）
23.分批式操作的完全混合反应器非生产性时间不包括下列哪一项_______。（B）
A. 加料时间 B. 反应时间 C. 物料冷却时间 D. 清洗釜所用时间
 24.在间歇反应器中进行等温二级反应A → B，，当时，求反应至所需时间t=_______秒。（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，，当时，求反应至所需时间t=_______秒。（B）
A. 400 B. 460 C. 500 D. 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t C. 停留时间t D. 平均停留时间
27.全混流反应器的容积效率η大于1.0时，且随着的增大而增大，此时该反应的反应级数n_______。（A）
A. ＜0 B. =0 C. ≥0 D. ＞0
28.全混流反应器的容积效率η小于1.0时，且随着的增大而减小，此时该反应的反应级数n_______。（D）
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、空时是一致的。（D）
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
33.一级不可逆液相反应，， 出口转化率，每批操作时间，装置的生产能力为50000 kg产物R/天，=60，则反应器的体积V为_______。（C）
A. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D. 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＜0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，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
 39.对于单一反应组分的平行反应 ，其瞬间收率随增大而单调增大，则最适合的反应器为_______。（A）
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
 40. 对于单一反应组分的平行反应 ，其瞬间收率yP随CA增大而单调下降，则最适合的反应器为_______。（B）
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
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。
45.对于反应，，；，，当＞时如何选择操作温度可以提高产物的收率？
答：对于平行反应，所以，当＞时应尽可能提高反应温度，方可提高R的选择性，提高R的收率。
46.在间歇釜中一级不可逆反应，液相反应A → 2R，kmol/m3·h，k=9.52×109exp[-7448.4/T] h-1，2.3 kmol/m3，60，0，若转化率0.7，装置的生产能力为50000 kg产物R/天。求50℃等温操作所需反应器的有效容积？（用于非生产性操作时间t0=0.75 h）
解：反应终了时R的浓度为

47. 乙酸酐发生水解，反应温度25℃，k=0.1556 min-1，采用三个等体积的串联全混流釜进行反应，每个釜体积为1800 cm3，求使乙酸酐的总转化率为60%时，进料速度。
解：初始浓度为，离开第一釜为，依次为、。
∵
∴
对第二釜
对于等体积釜串联

同理
∴τ=2.3（min）

48. 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，试计算N为1，2，3的反应有效容积，如不考虑非生产性操作时间的条件下分批式反应器的有效容积。
解：利用
N(个) 1 2 3
V（） 97.8 47.0 37.6
若采用分批式

49.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，已知此时的速率常数k=0.92h-1，原料液的进料速度=10m3/h，要求最终转化率0.9，试求V1、V2和总容积V。
解：对于一级不可逆反应应有

代入
得
整理得
∵， ∴
∴

总容积