反应工程试卷

一．一均相反应A?R，其动力学方程式为(?RA)?kCAmol/l.min，

?1k?1min其中，要求最终转化率xAf?90%。若反应分别在等体

积的间歇反应器、平推流反应器和全混流反应器中在相同的条件下等温进行，已知间歇反应器的辅助时间为10min。求：（1）这三种反应器生产强度之比值；（2）在间歇反应器中，生产强度最大时的最佳反应时间及此时的转化率。 解：（1）

BR:t?CA0?xAf0dxA1?-ln(1?xAf)?2.3min(?RA)knA0xAfVrCA0xAfnRFR????0.073VrCA0t?t0t?t0t?t0VrPFR:???2.3minQ0FR?FA0xAf?Q0CA0xAf?Vr?CA0xAf?0.39VrCA0CA0xAfVrCSTR:????9minQ0kCA0(1?xAf)FR?FA0xAf?Q0CA0xAf?Vr

?CA0xAf?0.1VrCA0?(FR)BR:(FR)PFR:(FR)CSTR?0.073:0.39:0.1（2）

nA0xAfVrCA0xAfVrCA0(1?e?t)nR(FR)????t?t0t?t0t?t0t?t0

1?e令J?t?t0?tdJe?t(10?t)?(1?e?t)??0?t?

XX研究生课程考试试卷

（ XXXX 学年第 1 学期）

考试科目： 生物反应工程 （A卷） 考试班级： XXXXX 考试形式： 开 （开/闭卷） 考试时间： 120 分钟 考试人数： 命题人签名： 系分管领导签名：

考生注意： 1．本试卷共 4 页，试卷如有缺页或破损，请立即举手报告以便更换。 2．所有试题的答案均写在专用的答题册（纸）上，写在试题纸上一律无效。 3．考试结束后，考生不得将试卷、答题册（纸）和草稿纸带出考场。 一、 请列出下列物理量的数学表达式 (5’)

停留时间 \\ 呼吸商 \\ 稀释率 \\Da准数 \\转化率 二、 判断题(5’)

1、单罐连续培养稳态下，D=μ。( ) 2、流加培养达到拟稳态时，D=μ。( )

3、单罐连续培养，在洗出稀释率下，稳态时罐内底物浓度为零。(

化学反应工程试题

班级 姓名 学号 号

一、请在下列各题中各选择一个最适当的答案（每题1分，共40分）

1. （ ）不是反应程度的特点

A 总为正值

C 随反应时间而变

A 反应速率常数为负值

C 公式表示的是A的消耗速率

B 各反应组分的反应程度相同 D 与反应计量系数无关 B 反应速率随浓度的下降而减小 D dcA/dt为正值

B 不同停留时间的粒子的混合 D 不同反应器内粒子的混合 B 出现极值点 D 为0

B 反应器的轴向位置 D反应器的径向位置

2. -rA=kCAn中，式中的负号意味着（ ）

3. 返混的定义是（ ）

A 不同空间位置的粒子的混合 C 参与不同反应的粒子的混合 A 最大 C 为负值

A 反应物的组成 C 反应器的空间时间

4. 自催化反应当转化率为零时反应速率（ ）

5. 平推流反应器中诸参数不随（ ）而变

6. 在平推流反应器进行某一变容反应，若?A>0，则空间时间?将（ ）平均停留

时间t

A 等于 C 大于

B 小于 D 接近于

7. 对反应级数大于零的单一反应，对同一转化率，其反应级数越小，全混流反

应器与平推流反应器的体积比（ ）。

A 不变 C 变小

《化学反应工程》试卷2

一、填空题（每空1分，共20分）

1、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_。

K 2、着眼反应组分K的转化率的定义式为_nK0 nKnK0_。

3、理想反应器是指 全混流反应器、平推流反应器 。

４、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。

dQrdQG Q QGrdTdT ５、全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为 、 ,

６、平推流反应器的返混为____0___。

７、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_初始速率法_法来求反应级数。

８、分批式完全混合反应器操作的优化分析是以_平均生产速率 最大_、_生产经费最低_为目标进行优化的。

９、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__扩散阻力_，使反应在动力学区域内进行。

１０、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_温度_梯度和_浓度_梯度。

１１、对于气-固系统的流化

。 日期：

,,,,, ,,,

12、某反应的计量方程为A?R?S，则其反应速率表达式 。

13、物质A按一级不可逆反应在一间歇反应器中分解，在67℃ 时转化50％ 需要30 min, 而在80 ℃时达到同样的转化率仅需20秒，该反应的活化能为 。 试 考 ： 号 学 ： 名 姓 ： 区 学 ： 级 年 ： 业 宁夏大专 2014级化学工程与工艺（本） 14、反应级数 （可能/不可能）大于3。

得 分 《化学反应工程》试卷1

15

1. 聚合反应工程是化学反应工程的一部分。（ ）

2. 化学反应按其热效应可分为 和 。

3. 已知某化学反应在T=300K时，反应速率常数为100 Hz, T=400K时，反应速率常数为300 Hz，那么该反应的反应级数为 级， 反应（反应是放热反应还是吸热反应？）。

4. 釜式反应器操作多样，既可用于间歇操作，也可用于连续或半连续操作。 （ ） 5. 平推流是是非理想化的流动形态，而理想混合流则是理想化的流动形态。（ ）

7. 某一级可逆反应，其正、负反应的反应速率常数分别为K1、K2，且K1=1.5K2。反应起始时，反应物A的浓度为CA0，那么反应平衡时，反应物的平衡浓度为 。若已知正反应的活化能E1>0, 而逆反应的活化能<0, 那么当反应温度增加时，反应物的平衡浓度增加还是减小？

8. 在不可逆三级反应中，若某一组分过量，且反应中其浓度基本保持不变，那么反应可视为一级反应。（ ） 10. 连串反应中，反应物A生成产物R（其速率常数为K1），R又会生成另一种产物（其速率常数为K2），且K2 = 20 K2，三种物料其浓度随反应时间的变化可能如下图中所示，请问哪个图正确反映物料变化？（ ）

A 右图， B 左

.

.

.……化学反应工程试卷及答案

…

……一、填空题（共25分,每空1分）

… …..1．化学反应工程学不仅研究化学反应速率与反应条件之间的关系，

……即 ，而且着重研究传递过程对 的影响，研究不同类型反……应器的特点及其与化学反应结果之间的关系。

……2．反应器按型式来分类可以分为管式反应器、 和 。 订…3．对于反应A?2B?3C?4D，反应物A的消耗速率表达式为 ；……反应产物C的生成速率表达式为： 。

……4．反应器设计计算所涉及的基础方程式就是动力学方程式、 ……和 。

……5．间歇釜反应器中进行如下反应：

….A?P (1) .rnA?k1CA1 E1 ……A?S (2) rnA?k2CA2 E2

…… 在CAo和反应时间保持不变下，降低反应温度，釜液中Cp/CS增大，表明活化能E1…..装…与E.2的相对大小为 ；在温度和反应时间保持不变下，增高反应浓…………度，釜液中Cp/CS增大，表明反应

第二章 均向反应动力学

1.在473K等温及常压下进行气相反应：

（1）A?3R （2）A?2S

rR?1.5CA rS?0.5CA

A （3）A?T T式中CA为反应物A的浓度（kmol/l），原料中A和惰性气体各为一半（体积比），试求当A的转化率达85%时，其转化速率是多少？

r?2.1C解：先求出总摩尔变化数?A，首先将产物的生成速率变为对应的反应物的转化速率：

11rAR?rR?0.5CArAS?rS?0.25CAr?rT?2.1CA 32 AT总反应速率为：RA?rAR?rAS?rAT?2.85CA

以一摩尔反应物A为基准，总摩尔变化数为：

0.50.252.1?A??3??2??1?0.4392.852.852.85

Py0.1013?0.5CA0?0A0??1.288?10?2kmol/l?3RT8.314?10?473初始浓度为：

CA0(1?XA)1.288?10?2?0.15CA???1.628?10?3kmol/l1??AyA0XA1?0.5?0.439?0.85则有：

RA?2.85CA?2.85?1.628?10?3?4.640?10?3kmol/(l.min)

??，已知c?0.5km

1 绪 论

1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：

2CH3OH?O2?2HCHO?2H2O 2CH3OH?3O2?2CO2?4H2O

进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），反应后甲醇的转化率达72%，甲醛的收率为69.2%。试计算

（1） （1） 反应的选择性；

（2） （2） 反应器出口气体的组成。

解：（1）由（1.7）式得反应的选择性为：

S?Y?0.629?0.9611?96.11%X0.720

（2）进入反应器的原料气中，甲醇：空气：水蒸气=2：4：1.3（摩尔比），

当进入反应器的总原料量为100mol时，则反应器的进料组成为 组分 摩尔分率yi0 摩尔数ni0(mol) CH3OH 2/（2+4+1.3）=0.2740 27.40 空气 4/（2+4+1.3）=0.5479 54.79 水 1.3/（2+4+1.3）=0.1781 17.81 总计 1.000 100.0 设甲醇的转化率为XA，甲醛的收率为YP，根据（1.3）和（1.5）式可得反应器出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数nA、nP和nc分别为：

nA=nA0(1-XA)=7.672 mol

对于可逆放热反应如何选择操作温度？

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分）

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；（②分）

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。（

2.(5)简述寻求停留时间分布的实验方法及其分类？

通过物理示踪法来测反应器物料的停留时间的分布曲线。（①分）所谓物理示踪是指采用一种易检测的无化学反应活性的物质按一定的输入方式加入稳定的流动系统，通过观测该示踪物质在系统出口的浓度随时间的变化来确定系统物料的停留时间分布。（②分）根据示踪剂输入方式的不同大致分为四种：脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入法。（②分

1、 反应进度 21、方差 2、 转化率 22、沟流 3、 关键组分 23、短路 4、 单程转化率与全程转化率 24、循环流 5、 收率