生物反应工程试题及答案

《化学反应工程》试题

一、填空题

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

质量传递 、 热量传递 、 动量传递 和化学反应 称为三传一反. 物料衡算和能量衡算的一般表达式为 输入-输出=累积 。 着眼组分A转化率xA的定义式为 xA=(nA0-nA)/nA0 。 总反应级数不可能大于 3 。

反应速率-rA=kCACB的单位为kmol/m3·h，速率常数k的因次为 m3/kmol·h 。 反应速率-rA=kCA的单位为kmol/kg·h，速率常数k的因次为 m3/kg·h 。

/21/2-1/2

反应速率?rA?kC1·s 。 A的单位为mol/L·s，速率常数k的因次为 (mol)·L

反应速率常数k与温度T的关系为lgk??10000其活化能为 83.14kJ/mol 。 ?10.2，

T某反应在500K时的反应速率常数k是400K时的103倍，则600K时的反应速率常数k

时是400K时的 105 倍。

10. 某反应在450℃时的反应速率是400℃时的10倍，则该反应的活化能为（设浓度不变） 186.3kJ

《化学反应工程》试题

一、填空题

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

质量传递 、 热量传递 、 动量传递 和化学反应 称为三传一反. 物料衡算和能量衡算的一般表达式为 输入-输出=累积 。 着眼组分A转化率xA的定义式为 xA=(nA0-nA)/nA0 。 总反应级数不可能大于 3 。

反应速率-rA=kCACB的单位为kmol/m3·h，速率常数k的因次为 m3/kmol·h 。 反应速率-rA=kCA的单位为kmol/kg·h，速率常数k的因次为 m3/kg·h 。 反应速率?rA?kCA的单位为mol/L·s，速率常数k的因次为 (mol)1/2·L-1/2·s 。 反应速率常数k与温度T的关系为lgk??1/210000其活化能为 83.14kJ/mol 。 ?10.2，

T某反应在500K时的反应速率常数k是400K时的103倍，则600K时的反应速率常数k

时是400K时的 105 倍。

10. 某反应在450℃时的反应速率是400℃时的10倍，则该反应的活化能为（设浓度不变） 186.3k

《化学反应工程》试题

一、填空题

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

质量传递 、 热量传递 、 动量传递 和化学反应 称为三传一反. 物料衡算和能量衡算的一般表达式为 输入-输出=累积 。 着眼组分A转化率xA的定义式为 xA=(nA0-nA)/nA0 。 总反应级数不可能大于 3 。

反应速率-rA=kCACB的单位为kmol/m3·h，速率常数k的因次为 m3/kmol·h 。 反应速率-rA=kCA的单位为kmol/kg·h，速率常数k的因次为 m3/kg·h 。 反应速率?rA?kCA的单位为mol/L·s，速率常数k的因次为 (mol)1/2·L-1/2·s 。 反应速率常数k与温度T的关系为lgk??1/210000其活化能为 83.14kJ/mol 。 ?10.2，

T某反应在500K时的反应速率常数k是400K时的103倍，则600K时的反应速率常数k

时是400K时的 105 倍。

10. 某反应在450℃时的反应速率是400℃时的10倍，则该反应的活化能为（设浓度不变） 186.3kJ

1-6 试根据下列实验数据确定rmax、Km和KI值，并说明该酶反应是属于竞争性抑制还是属于非竞争性抑制。

cS×10 /(mol/L) 1.0 1.5 2.0 5.0 7.5

1-7 某一酶反应Km=4.7×10-5 mol/L，rmax=22 μmol/(L·min)，cS=2×10-4 mol/L，cI=5×10-4 mol/L，KI=5×10-5 mol/L。试分别计算在竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制三种情况下的反应速率和抑制程度。

4rS0 / (μmol/(L·min)) 无抑制剂 28 36 43 65 74 有抑制剂， cI=2.2×10-4 μmol/L 17 23 29 50 61 - 1 -

1-8 Eadie测量了存在和不存在某种抑制剂情况下乙酰胆碱在某酶作用下进行水解反应的初始速率，数据如下：

底物浓度 / (mol/L) 0.0032 0.0049 0.0062 0.0080 0.0095 初始反应速率 / (mol/(L·min)) 无抑制剂 0.111 0.148 0.153 0.166 0.200 有抑制剂 0.059 0.071 0.091 0.111 0.125 （1）判断该抑制作

生物反应工程的定义

生物反应工程是一门以研究生物反应过程中带有共性的工程技术问题的学科。是以生物学、化学、工程学、计算机与信息技术等多学科为基础的交叉学科。

生物反应过程与化学反应过程本质的区别是有生物催化剂参与反应。特点： 1）反应在温和的条件下进行； 2）反应速率比化学反应过程慢很多； 3）反应的复杂性有时难于预计。 共性的基本问题： 1）反应过程的定量； 2）动力学研究； 生物反应过程的四个组成部分

①原材料的预处理及培养基的制备； ②生物催化剂的制备； ③生物反应器及反应条件的选择与监控； ④产物的分离纯化工程；

生物反应工程的研究内容 1、生物反应动力学

生物反应动力学主要研究生物反应速率和影响反应速率的各种因素。 基本内容：

1）酶反应动力学的特点、均相和多相系统酶促反应动力学及酶的失活动力学； 2）微生物反应过程的质量与能量衡算、发酵动力学和微生物的培养操作技术； 3）影响动植物细胞反应的因素、动植物细胞反应及反应动力学。 2、生物反应器 生物反应器是使生物技术转化为产品和生产力的关键设备。

1）生物反应体系中的流变学特性、氧的传递与微生物呼吸、体积溶氧系数及相关因素

生物反应工程的定义

生物反应工程是一门以研究生物反应过程中带有共性的工程技术问题的学科。是以生物学、化学、工程学、计算机与信息技术等多学科为基础的交叉学科。

生物反应过程与化学反应过程本质的区别是有生物催化剂参与反应。特点： 1）反应在温和的条件下进行； 2）反应速率比化学反应过程慢很多； 3）反应的复杂性有时难于预计。 共性的基本问题： 1）反应过程的定量； 2）动力学研究； 生物反应过程的四个组成部分

①原材料的预处理及培养基的制备； ②生物催化剂的制备； ③生物反应器及反应条件的选择与监控； ④产物的分离纯化工程；

生物反应工程的研究内容 1、生物反应动力学

生物反应动力学主要研究生物反应速率和影响反应速率的各种因素。 基本内容：

1）酶反应动力学的特点、均相和多相系统酶促反应动力学及酶的失活动力学； 2）微生物反应过程的质量与能量衡算、发酵动力学和微生物的培养操作技术； 3）影响动植物细胞反应的因素、动植物细胞反应及反应动力学。 2、生物反应器 生物反应器是使生物技术转化为产品和生产力的关键设备。

1）生物反应体系中的流变学特性、氧的传递与微生物呼吸、体积溶氧系数及相关因素

1-6 试根据下列实验数据确定rmax、Km和KI值，并说明该酶反应是属于竞争性抑制还是属于非竞争性抑制。

cS×10 /(mol/L) 1.0 1.5 2.0 5.0 7.5

1-7 某一酶反应Km=4.7×10-5 mol/L，rmax=22 μmol/(L·min)，cS=2×10-4 mol/L，cI=5×10-4 mol/L，KI=5×10-5 mol/L。试分别计算在竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制三种情况下的反应速率和抑制程度。

4rS0 / (μmol/(L·min)) 无抑制剂 28 36 43 65 74 有抑制剂， cI=2.2×10-4 μmol/L 17 23 29 50 61 - 1 -

1-8 Eadie测量了存在和不存在某种抑制剂情况下乙酰胆碱在某酶作用下进行水解反应的初始速率，数据如下：

底物浓度 / (mol/L) 0.0032 0.0049 0.0062 0.0080 0.0095 初始反应速率 / (mol/(L·min)) 无抑制剂 0.111 0.148 0.153 0.166 0.200 有抑制剂 0.059 0.071 0.091 0.111 0.125 （1）判断该抑制作

2004-2005学年第2学期《 化学反应工程》考试试题（A）卷

标准答案

一．选择题(每题2分，共10分)

1．可逆放热反应，在转化率一定时，反应速率随温度升高而

Ａ．降低 Ｂ.升高 Ｃ. A、B均可能 Ｄ.同可逆吸热反应 2．对于A → P (主)， A → B（副）的平行反应，若反应级数α主>α副，在相同的操作条件和反应时间下，下列各种反应器所得转化率判断中正确的是 Ａ．CSTR>PFR Ｂ.CSTR

Ｃ. PFR<间歇反应器 Ｄ.PFR>多级CSTR串联 3．平推流反应器的Pe、N、σθ2值分别为

Ａ．0、0、 1 Ｂ. ∞、0、0 Ｃ. 0、∞、0 Ｄ. ∞、∞、0

4．对于转化率与反应速率存在极大值的动力学关系，采用下列何种型式的反应器可能使得所需反应体积最小

Ａ．PFR Ｂ.PFR后串接一个CSTR Ｃ. CSTR Ｄ.CSTR后串接一个PFR

5．在相同反应体积时，保持其它操作条件亦相同，对于正常动力学，则

Ａ．(XＡ)PFR>(XＡ)两个CSTR串

《生物反应工程》实验讲义及实验报告

班级： 学号： 姓名： 成绩：

实验一 游离酶与固定化酶酶学性质比较

实验目的：

掌握测定酶动力学参数的实验方法，作图法计算酶动力学参数，掌握固定化酶的方法，以及固定化酶后动力学参数的变化。

实验原理：

要建立一个完整的酶动力学方程，必须要通过动力学实验确定其动力学参数。对M—M方程，就是要确定rmax和Km值。但直接应用M—M方程求取动力学参数所遇到的主要困难在于该方程为一非线性方程。为此常将该方程加以线性化，通过作图法直接求取动力学参数。通常有下述几种作图方法。

Lineweaver—Burk法(简称L-B法)。将M—M方程取其倒数得到下式：

1rs?1rmax?Km1rmaxCs (1)

以1／rs对1／Cs作图可得一直线，该直线斜率为Km／rmax，直线与纵轴交于1／rmax，与横轴交于一1／Km。此法又称双倒数图解法。

Hanes—Woo1f法(简称H—W法)。将式(1)两边均乘以Cs得到

Csrs?Kmrmax?Csrmax (2)

以Cs／rs对Cs作图，得一斜率为1／

2004-2005学年第2学期《 化学反应工程》考试试题（A）卷

标准答案

一．选择题(每题2分，共10分)

1．可逆放热反应，在转化率一定时，反应速率随温度升高而

Ａ．降低 Ｂ.升高 Ｃ. A、B均可能 Ｄ.同可逆吸热反应 2．对于A → P (主)， A → B（副）的平行反应，若反应级数α主>α副，在相同的操作条件和反应时间下，下列各种反应器所得转化率判断中正确的是 Ａ．CSTR>PFR Ｂ.CSTR

Ｃ. PFR<间歇反应器 Ｄ.PFR>多级CSTR串联 3．平推流反应器的Pe、N、σθ2值分别为

Ａ．0、0、 1 Ｂ. ∞、0、0 Ｃ. 0、∞、0 Ｄ. ∞、∞、0

4．对于转化率与反应速率存在极大值的动力学关系，采用下列何种型式的反应器可能使得所需反应体积最小

Ａ．PFR Ｂ.PFR后串接一个CSTR Ｃ. CSTR Ｄ.CSTR后串接一个PFR

5．在相同反应体积时，保持其它操作条件亦相同，对于正常动力学，则

Ａ．(XＡ)PFR>(XＡ)两个CSTR串