化学反应过程及设备试题A及答案

课程名称《 化学反应工程 》

考核时间：120分钟 考核方式：闭卷 课程类型：考试 题号 题分 一 20 二 20 三 10 四 30 五 20 六 总分 100

一、选择题（总分20分，每题2分）

1. 对于非均相液-液分散过程，应优先选择( )搅拌器。 A 锚式 B 涡轮式 C 桨式 D 推进式

2. 为维持200℃的反应温度，工业生产上常用( )作载热体。 A 水 B 导生油 C 熔盐 D 烟道气

3. 反应A + B → C，已知k?0.15s，则反应级数n=（ ）。 A. 0 B. 1 C. 2 D. 3

4. “三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指_（ ）。 A．化学反应 B. 反应工程 C. 反应热力学 D. 反应动力

5. 串联反应A → P（目的）→R + S，目的产物P的总收率?P=（ ）。

?1nP?nP0nP?nP0A. nA0?nA B. nA0

nP?nP0nP?nP0 C. nS?nS0 D. nR?nR0

6. 下列属于非均相反应的是（ ）。 A. 乙酸乙酯水解 B. 氢气燃烧 C. HCl与NaOH的中和 D. 催化裂解

7. 对于可逆放热反应，为提高反应速率应（ ） A. 提高压力 B. 降低压力 C. 提高温度 D. 降低温度

8. 反应3A → P，已知k?0.15mol/l?s，则反应级数n=（ ） A. 0 B. 1 C. 2 D. 3

9. 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. 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 10. 反应釜内壁有非金属衬里且物料易结垢时，应选用（ ）传热。 A 夹套 B 列管式换热器 C 蛇管换热器 D 插入式传热构件 二、填空题（总分20分，每空1分） 1. 全混流反应器的返混（ ）。

2. 化学反应工程是一门研究（ ）的科学。

1

3. 在流化床中为了传热或控制气—固相间的接触，常在床内设置内部构

件，但很少使用水平构件，它对颗粒和气体的上下流动起一定的阻滞作用，从而导致床内产生明显的（ ）梯度和（ ）梯度。 4. 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。

5. 基元反应的级数即为化学反应式的（ ），对非基元反应的级数通过

（ ）确定。

6. 反应物能同时分别进行两个或多个独立的反应，称（ ）。当初始反

应物所生成的产物能进一步反应生成次级产物时，称（ ）。

7. 间歇反应，只要CＡＯ相同，无论处理量多少，达一定（ ）每批所

需的（ ）相同。

8. 对同一反应在相同条件下，达到相同转化率，全混釜反应器所需有效

体积（ ），平推流反应器所需有效体积（ ），多釜串联全混釜所需有效体积（ ）。

9. 间歇釜式反应器有效体积不但与（ ）有关，还与（ ）有关。 10. 平推流反应器实际体积与有效体积（ ）。相同条件下，用全混流反

应器和平推流反应器处理物料，（ ）所需有效容积小。 11. 搅拌的根本目的是( ),( )。

三、判断题（总分10分，每题1分） 1. 釜式反应器可用来进行均相反应，也可用于以液相为主的非均相反应。 2. 釜式反应器的所有人孔、手孔、视镜和工艺接管口，除出料口外，一

律都开在顶盖上。

3. 搪玻璃反应釜具有良好的抗腐蚀性，特别适于酸碱交替的反应过程。 4. 对于低粘度液体，应选用大直径、低转速搅拌器，如锚式、框式、桨

式等。

5. 釜式反应器的夹套高度一般应高于料液的高度，以保证充分传热。 6. 含有固体颗粒的物料及粘稠的物料，不宜采用蛇管式换热器。

7. 当反应在沸腾温度下进行且反应热效应很大时，可采用回流冷凝法进

行换热。

8. 全混流连续操作反应器，反应器内温度、浓度处处均匀一致，故所有

物料粒子在反应器内的停留时间相同。

9. 等温等容条件下，间歇釜式反应器反应时间与平推流反应器空间时间

的计算式相同，两者的生产能力相同。 10. 理想流动模型是指平推流模型和全混流模型。

四简答（共计30分）

2

1. 一釜式反应器出现超温，超压故障，思考可能是什么故障原因？(7分) 2. 等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？(8分) 3. 什么是动力学方程？对于不可逆反应：vAA+vBB=vPP+vSS，其动力学方程的形式是什么？(5分)

4.平推流反应器的特点(3分) 5. 对同一反应在相同条件下，达到相同转化率，为什么全混釜反应器所需有效体积最大，平推流反应器所需有效体积最小？多釜串联全混釜所需有效体积介于其间？(7分)

五、计算（共计20分）

过氧化氢异丙苯分解反应生成苯酚、丙酮，以0.03mol/l的H2SO4为催化剂

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在86℃下操作，处理量为3m/h，CAO=3.2Kmol/m,要求达到转化率为

-1

XAf=0.998，以知上述条件下反应速度常数K=0.08S，采用间歇操作时辅助生产时间为每批反应1h，求所需间歇釜、平推流反应器与全混流反应器的有效反应体积各为多少。动力学方程为-rA=KCA，催化剂对反应速度的影响已包含在k中。

一、选择题（总分20分，每题2分）

得分： 阅卷人： 复核人： 1 B

二、填空题（总分20分，每空1分）

得分： 阅卷人： 复核人： 1. 最大 2. 化学反应的工程问题

3. 温度 、 浓度 4. 全混流

5. 计量系数 、 实验 6. 平行反应 、 连串反应 7. 转化率 、 反应时间

8. 最大 、 最小 、 介于期间

3

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

9. 反应时间 、 辅助时间

10. 相同 、 平推流反应器

11. 加强釜内物料的均匀混合 、 以强化传质和传热 三、判断题（总分10分，每题1分）

得分： 阅卷人： 复核人： 1 √

四简答（共计30分）

3. 一釜式反应器出现超温，超压故障，思考可能是什么故障原因？(7分)

仪表失灵，控制不严格 （1分） 误操作；原料配比不当；产生剧烈热反应 （2分） 因传热或搅拌性能不佳，发生副反应 （2分） 进气阀失灵，进气压力过大，压力高 （2分）

4. 等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？(8分)

答：空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。（2分） 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。 （2分）

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共停留了多少时间。 （2分）

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。 （2分） 3. 什么是动力学方程？对于不可逆反应：vAA+vBB=vPP+vSS，其动力学方程的形式是什么？(5分)

答案：在一定压力和温度条件下，用来描述化学反应速率与各反应组分的浓度的函数关系式称为动力学方程。（3分） 上述不可逆反应的动力学方程为

b(－rA)＝kCa?CAOBO （2分）

2 √ 3 × 4 × 5 √ 6 √ 7 √ 8 × 9 × 10 √ 4.平推流反应器的特点(3分)

1.反应属于常态操作。即反应器中任何位置上的物料 各项物性参数不随时间改变，但随管长改变。(1分)

2.反应过程中物料保持连续稳定流动(1分) 3.物料在反应器中反应时间相同(1分) 5. 对同一反应在相同条件下，达到相同转化率，为什么全混釜反应器所需有效体积最大，平推流反应器所需有效体积最小？多釜串联全混釜所需有

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效体积介于其间？(7分) 对同一反应在相同条件下，转化率相同，全混釜中反应物浓度最低，(1分) 平推流反应器的浓度最高，(1分) 这导致全混釜的反应时间最长，(1分) 多釜串联全混釜次之，(1分)

而平推流反应器所需时间最短，(1分)

故全混釜反应器所需有效体积最大，平推流反应器所需有效体积最小，多釜串联全混釜所需有效体积介于其间。(2分)

五、计算（共计20分）

解：间歇反应器：

每批物料操作时间为t?t'?0.02?1?1.02h （2分） 有效体积

t?CA0?XA,f0 XA,fdxAdxA1????ln(1?xA)（3分） 0kCAk(1?xA)k?t?0.02hV?v0(t?t')?3.06m3平推流反应器：

（1分）

（3分）

XA,fdx1A??CA0??ln(1?xA)?0.02h 0?rAk

?（4分）

3V?v??0.06m0有效体积 （3分）

?? 全混流反应器

CA0xAxA??1.733h?rAk(1?xA) （2分）

3V?v??3?1.733?5.199m0 （2分）

5

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