《反应工程》试卷

东莞理工学院（本科）试卷（ B 卷）

2011 – 2012学年 第 一 学期 《 反应工程 》模拟试卷

开课单位： 化学与环境工程学院 ，考试形式：闭卷，允许带 计

算器 入场

一、 填空题（每空2分，共20分）

1. 化学反应速率式为rAKCCACB，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=__(RT)_____KP。

2. 化学反应工程的“三传一反”指的是__动量、热量和质量传递，化学反应_____。

P(主)A3. 平行反应

S(副)均为一级不可逆反应，若E主＞E副，选择

性Sp与___浓度____无关，仅是_____温度__的函数。 4. 一级连串反应AK1PK2S在平推流反应器中，为提高目的

产物P的收率，应__减小____k2/k1。

5. 不同的操作方式的釜式反应器中，相同的最终转化率下的最终收率的大小关系为： ___间歇釜>多个连续反应釜>单一连续釜_______________________________。

6. 具有良好搅拌装置的釜式反应器按___全混流____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__平推流_____反应器处理。

7. 平推流反应器以对比时间表示的平均停留时间＝___1____，散度2＝__0______

二、选择题（每题2分，共20分） 1. 对于反应aA + bBpA. |a|

pP + sS，则rP__A_____(rA)。

pB. a

aC. p

|a|D. p

2. 对于一非恒容均相化学反应αAA学反应速率rB____B___。

dnArBVdtA.

αBB，反应产物B的化

dnrBBVdtB.

dCArBdtC.

D.

rBdCBdt

3. 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A=_____C__。 （A）1/4

（B）2/3

（C） –1/4

（D）–2/3

C4H102C2H4 + H21，k2.0s，则反应级数

4. 反应

n=___B____。

（A）0 （B）1 （C）2 （D）3

5. 串联反应A → P（目的）→R + S，目的产物P的得率

XP=__A_____。

nPnP0A. nA0nAnPnP0nPnP0nPnP0 B. nA0 C. nSnS0 D. nRnR0

6. 一级连串反应A → P → S在平推流管式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的反应时间topt____C___。

A.

1K1K2 B.

ln(K1/K2)K2K1ln(K2/K1) C. K2K1 D.

7. 气—液相反应中的膜内转化系数在____B___范围内，反应为中等速率的反应。

A. ＜0.02 B. 0.02＜＜2 C. ≥2 D. ＞2

8. 等温恒容下进行各步均为一级不可逆串联反应

k1k2AP(主产物)R(副产物)若保持相同的转化率

ln(K2/K1)K1K2

xA，调节反应温

度使k2/k1降低，则P的收率将(A )

A.增大 B．减小 C．不变 D．先增后减 9. 下列不属于Langmuir型等温吸附的假定的是_D______。

A. 均匀表面 B. 吸附机理相同 C. 分子间无作用 D.多分子层吸附

210. 全混流流动的E（t）曲线的方差_____C__。

A. 0 B. 0～1 C. 1 D. ＞1

三、 计算题1.（15分）

2.（20分）

在容积为2.5m3的间歇反应器中进行液相反应 A+B P 反应维持在75℃等温操作，实验测得反应速率方程式为 rA=kcAcB

3k2.7810L/(mols)， 当反应物A和B的初始浓度kmol/(L·s)，

CA0=CB0=4mol/L，而A的转化率xA=0.8时，该间歇反应器平均每分钟可处理0.684kmol的反应物A。

(1) 今若将反应移到一个管径为125mm的理想管式反应器中进行，仍维持75℃等温操作，且处理量和所要求转化率相同，求所需反应器的管长。

(2) 今若将反应移到一个连续搅拌的釜式反应器中进行，仍维持75℃等温操作，且处理量和所要求转化率相同，求反应体积。 (1)由于cA0=cB0 ，且是等摩尔反应，所以反应速率方程式为

2rA=kcAcB=kcA

此反应在间歇反应器中达到要求转化率所需反应时间为

txA10.8360s6min 5分

kcA01xA(2.78103)4(10.8)此反应时间应等于理想管式反应器的停留时间，即6min

体积流量 V0=0.684/0.004=171L/min

反应体积 VR=V0=171 6=1026L 5分 管长 LVRD2102610348630cm83.6m 3分

412.52xA

kcA0(1xA)2(2)连续釜式反应器的停留时间 把已知数据代入可求得0.81800s30min

2.781034(10.8)2VR=V0=171 30=5130L=5.13m3

3.（25分）为了测定一闭式流动反应器的停留时间分布，采用脉冲示踪法，测得反应器出口物料中示踪剂浓度如下：

t,min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C(t),g/l 0 0 3 5 6 6 4.5 3 2 1 0 试计算：

（1） 反应物料在该反应器中的平均停留时间t和方差。 （2） 停留时间小于4.0min的物料所占的分率。

解：（1）根据题给数据用（5.13）式即可求出E(t)，其中m可由（5.14）式求得。本题可用差分法。

mQC(t)t(35664.5321)Qt(35664.5321)1Q30.5QQC(t)QC(t)C(t)E(t)m30.5Q30.5

然后按照（5.20）和（5.21）式算出平均停留时间和方差。此处用差分法，即：

tE(t)ttE(t)t2

（A）

tE(t)tt2t22(B)

为了计算t和，将不同时间下的几个函数值列与下表中：

t C(t) E(t) tE(t)△t t2E(t)△t E(t)△t min g/l min-1 min min2 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 2 3 0.09836 0.09836 0.1967 0.3934 3 5 0.1639 0.1639 0.4917 1.475 4 6 0.1967 0.1967 0.7968 3.147 5 6 0.1967 0.1967 0.9835 4.918 6 4.5 0.1475 0.1475 0.8850 5.310 7 3 0.09836 0.09836 0.6885 4.8195 8 2 0.06557 0.06557 0.5246 4.197 9 1 0.03279 0.03279 0.2951 2.656 10 0 0 0 0 0 ∑ 0.99988 4.852 26.92 将上述数据代入（A）和（B）式得平均停留时间和方差： t4.852/0.999884.853min2t226.924.85323.372min/t3.372/4.85320.1432 （2）以E(t)～t作图（略），用图解积分法的：

所以，停留时间小于4.0min的物料占的分率为36.2%。

022t2F(4.0)E(t)dt0.3624.0