化学反应工程课后答案

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

3-2 在等温间歇反应器中进行皂化反应CH3COOC2H5?NaOH?CH3CHCOONa?C2H5OH 该反应对乙酸乙酯和氢氧化钠均为一致，反应开始时乙酸乙酯和氢氧化钠的浓度均为0.02mol/L，反应速率常数为5.6L/（min·mol），要求最终转化率为0.95，试求当反应器体积为1m3、2m3时，所需的反应时间是多少？ 解： A?B?C?D

rA?k?C 设A的转化率为xA，B的转化率为xB A?CBxA?nA0?nA??nAnB0?nB??nB?? xB? nA0nA0nB0nB0∵ nA0?nB0 ， ?nA??nB ， ∴ CA?CB

xAft=

CA0?0dxA=CraxAfA0?011dxAk=-2kCA0(1?xAf)CA0k?CA=169.6 min

t与反应体积无关。

∴1m3、所需反应时间均为169.6min

3-3 在平推流反应器中进行等温一级反应，出口转化率为0.9，现将该反应移到一个等体积的全混流反应器中进行，且操作条件不变，问出口转化率是多少？ 解：对于平推流反应器： k??ln1vB

??

1 绪 论

1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：

3222CH OH O 2HCHO 2H O +→+ 32222CH OH 3O 2CO 4H O +→+

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： 0.629Y S 0.961196.11%X 0.720====

（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），

A P 出口甲醇、甲醛和二氧化碳的摩尔数n A 、n P 和n c 分别为：

n A =n A0(1-X A )=7.672 mol

n P =n A0Y P =18.96 mol

n C =n A0(X A -Y P )=0.7672 mol

结合上述反应的化学计量式，水（n W ）、氧气（n O ）和氮气（n N ）的摩尔数分别为：

n W =n W0+n P +2n C =38.30 mol

n O =n O0-1/2n P -3/2n C =0.8788 mol

n N =n N

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

化学反应工程第二版答

第一章习题

1 化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量

方程中的计量系数有何关系?

答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。

2 何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么?

何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么?

答：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基元反应。基元反应符合质量作用定律。基元反应的活化能指1摩尔活化分子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。基元反应的反应级数是该反应的反应分子数。一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。非基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感程度。非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度的敏感程度。

3 若将反应速率写成t

c r

d d A A -=-，有什么条件? 答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。

4 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器?

答：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投

化学反应工程第二版答

第一章习题

1化学反应式与化学计量方程有何异同?化学反应式中计量系数与化学计量方程中的计量系数有何关系?

答：化学反应式中计量系数恒为正值，化学计量方程中反应物的计量系数与化学反应式中数值相同，符号相反，对于产物二者相同。

2何谓基元反应?基元反应的动力学方程中活化能与反应级数的含义是什么?

何谓非基元反应?非基元反应的动力学方程中活化能与反应级数含义是什么?

答：如果反应物严格按照化学反应式一步直接转化生成产物，该反应是基元反应。基元反应符合质量作用定律。基元反应的活化能指1摩尔活化分子的平均能量比普通分子的平均能量的高出值。基元反应的反应级数是该反应的反应分子数。一切不符合质量作用定律的反应都是非基元反应。非基元反应的活化能没有明确的物理意义，仅决定了反应速率对温度的敏感程度。非基元反应的反应级数是经验数值，决定了反应速率对反应物浓度的敏感程度。

1

3 若将反应速率写成t

c r

d d A A -=-，有什么条件? 答：化学反应的进行不引起物系体积的变化，即恒容。

4 为什么均相液相反应过程的动力学方程实验测定采用间歇反应器?

答：在间歇反应器中可以直接得到反应时间和反应程度的关系，而这种关系仅是动力学方程的直接积分，与反应器大小和投料

《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

1 绪 论

1.1在银催化剂上进行甲醇氧化为甲醛的反应：

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：

2CH3OH?O2?2HCHO?2H2O

2CH3OH?3O2?2CO2?4H2O

（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 nP=nA0YP=18.96 mol

nC=nA0(XA-YP)=0.76

《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