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2025年大学化学工程与工艺（化工反应工程）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题，共30分）
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10题，每题3分，每题给出的选项中，只有一项是符合题目要求的)
1. 对于化学反应A→P，其反应速率的定义式为（ ）
A. -dCA/dt B. dCA/dt C. -dCP/dt D. dCP/dt
2. 反应级数（ ）
A. 只能是正整数 B. 可以是分数 C. 只能是整数 D. 只能是负数
3. 对于等温恒容的反应体系，下列哪种情况可使反应速率增大（ ）
A. 增加反应物浓度 B. 降低温度 C. 减小反应压力 D. 加入惰性气体
4. 某反应的活化能为80kJ/mol，当温度从298K升高到308K时，反应速率常数约增大（ ）
A. 2% B. 5% C. 10% D. 20%
5. 全混流反应器的特点是（ ）
A. 反应器内物料浓度处处相等 B. 反应器内物料温度处处相等
C. 出口物料组成与反应器内物料组成相同 D. 以上都是
6. 平推流反应器的返混程度为（ ）
A. 0 B. 1 C. 无穷大 D. 介于0和1之间
7. 对于串联反应A→P→S，若要提高目的产物P的收率，应（ ）
A. 选择反应速率快的反应器 B. 选择反应速率慢的反应器
C. 采用多个反应器串联 D. 采用全混流反应器
8. 化学反应工程中，研究的对象是（ ）
A. 化学反应 B. 反应器 C. 反应体系 D. 以上都是
9. 下列哪种反应器适用于气-固相催化反应（ ）
A. 釜式反应器 B. 管式反应器 C. 固定床反应器 D. 流化床反应器
10. 反应速率常数k与下列哪些因素有关（ ）
A. 反应物浓度 B. 温度 C. 反应压力 D. 催化剂

第II卷（非选择题，共70分）
11. 简答题(总共2题每题10分，简要回答下列问题)
（1）简述化学反应工程的研究内容。
（2）说明全混流反应器和平推流反应器的特点及区别。
12. 计算题(总共2题每题15分，计算下列各题)
（1）某一级反应A→P，在300K时反应速率常数k=0.01min⁻¹，若反应物初始浓度CA0=1mol/L，求反应进行100min后反应物的浓度。
（2）在等温恒容条件下，进行反应A→2P，反应速率方程为rA=kCA²，k=0.5L/(mol·min)，反应物初始浓度CA0=2mol/L，求反应进行10min时的反应速率。
13. 分析题(总共1题20分，分析下列反应过程)
在某一连续流动的反应体系中，进行反应AB→C，反应在全混流反应器中进行。已知进料中A的浓度CA0=1mol/L，B的浓度CB0=2mol/L，反应速率方程为r = kCACB，k = 1L/(mol·min)。若反应器体积为10L，进料流量为5L/min，求反应器出口处A、B、C的浓度。
14. 论述题(总共1题10分，论述下列观点)
论述化学反应工程在化工生产中的重要性。

答案
1. A
2. B
3. A
4. D
5. D
6. A
7. C
8. D
9. C
10. B

11. （1）化学反应工程的研究内容包括：研究化学反应的规律，建立反应速率方程；研究反应器的特性，建立反应器的数学模型；研究反应过程的优化，提高反应的效率和经济效益。
（2）全混流反应器特点：反应器内物料浓度和温度处处相等，出口物料组成与反应器内物料组成相同，返混程度最大。平推流反应器特点：物料以相同的流速向前推进，不存在返混，各截面上物料浓度和温度不同。区别在于返混程度不同，全混流返混大，平推流无返混。

12. （1）根据一级反应积分式CA = CA0e⁻kt，代入数据得CA = 1×e⁻(0.01×100)=0.368mol/L。
（2）反应速率方程rA = kCA²，CA = CA0 - xA，xA = ktCA0/(1 + ktCA0)，代入数据得CA = 2 - 0.5×10×2/(1 + 0.5×10×2)=0.67mol/L，rA = 0.5×0.67² = 0.225L/(mol·min)。

13. 首先计算反应器的空时τ = V/v0 = 10/5 = 2min。设反应器出口处A的浓度为CA，B的浓度为CB，C的浓度为CC。根据全混流反应器的物料衡算，对于A有：v0CA0 - v0CA = rV，即5×1 - 5CA = 1×CA×(2 - CA)，解得CA = 0.5mol/L；对于B有：v0CB0 - v0CB = rV，即5×2 - 5CB = 1×0.5×CB×(2 - 0.5)，解得CB = 1.33mol/L；对于C有：CC = v0CA0 - v0CA = 5×1 - 5×0.5 = 2.5mol/L。

14. 化学反应工程在化工生产中具有极其重要的地位。它为化工生产提供了理论基础，通过研究反应规律和反应器特性，能优化反应过程，提高生产效率，降低成本。帮助选择合适的反应器类型和操作条件，确保反应按预期进行。还能指导新产品开发和工艺改进，推动化工行业技术进步，提高企业竞争力，保障化工生产的安全、稳定、高效运行。