期末复习题 - 《化学反应工程》(2)

22. 气固非均相催化反应过程可分解为七个步骤，速率控制步骤是指速率最快的一步。 教材P140

23. 减小催化剂粒径可以降低非均相催化反应中内扩散的影响。 教材P157

24. 对于全混流反应器，反应的瞬时收率与总收率相等； 教材P83

25. Thiele模数的物理意义是最大反应速率与最大扩散速率的比值。 教材P147

22?B，A?????C，如果n1

27. 对于同一反应，内扩散有效因子随Thiele模数的增大而增大。 教材P150

28. 对于非均相催化反应，可以通过增大催化剂孔径来降低内扩散对反应的影响。 教材P140

29. 对于反应级数大于0的反应，随着Da（丹克莱尔准数）的增大，外扩散有效因子逐渐增大。教材P143

30. 对于反应级数小于0的反应，随着Da（丹克莱尔准数）的增大，外扩散有效因子逐渐增大。教材P143

三、概念题（20分，每小题5分）

1. 请写出膨胀率的定义及表达式。（教材p12）

2. 请写出0、1和2级反应速率常数的国际单位。（教材p13）

3. 请写出反应器设计的通用摩尔方程。（教材p20）

4. 请写出复合反应中收率的定义及表达式。（教材p83）

5. 请写出复合反应中瞬时收率的定义及表达式。（教材p84）

6. 请写出复合反应中选择性的定义及表达式。（教材p84）

7. 请写出复合反应中瞬时选择性的定义及表达式。（教材p84）

《化学反应工程》期末复习题 6

8. 请写出反应转化率的定义及表达式。（教材p16）

9. 请写出复合反应的基本类型。（教材p82）

10. 请写出化学反应速率的定义及表达式。（教材P10）

请写出非均相催化反应中外扩散有效因子的定义及表达式。（教材 11. P141）

12. 请写出非均相催化反应中内扩散有效因子的定义及表达式。（教材P149）

四、计算题（30分，每小题15分）

1. 在等温下进行液相反应A+B→C+D，在该条件下的反应速率方程为：

0.5rA?0.8C1.5ACBmol/l?min

若将A和B的初始浓度均为3 mol/l的原料混合进行反应，求反应4 min时A的转化率。 （教材P15）

2. 对于一级反应：A→R，k=2.78*10-3s-1，纯A进料，反应物A的初始浓度CA0=4 mol/L，反应器中A的转化率为80%。请计算：

（1）若在体积为2.5 m3的理想BR中进行，则所需的时间？

（2）若在CSTR中进行，进口摩尔流率FA0=0.684 kmol/min，所需的反应器体积？ （3）若在PFR中进行，进口摩尔流率FA0=0.684 kmol/min，所需的反应器体积？ （教材P30）

3. 体系中发生如下一级不可逆反应：

A?R

该反应的速率常数k为0.6 min-1，物料以10 L/s 的体积流率进入体系，组分A的起始浓度为15 mol/L。当应用两个反应器进行串联操作时，组分A在两个反应器的转化率分别达到0.4和0.8。

试求单独应用一个全混流反应器时体积多大，以及应用两个全混流串联时各个反应器的体积？ （教材P32）

4. 体系中发生如下一级不可逆反应：

A?R

该反应的速率常数k为0.6 min-1，物料以1 L/s 的体积流率进入体系，组分A的起始浓度为15 mol/L。当应用两个反应器进行串联操作时，组分A在两个反应器的转化率分别达到0.4和0.8。

《化学反应工程》期末复习题 7

试求单独应用一个平推流反应器时体积多大，以及应用两个平推流串联时各个反应器的体积？ 教材P34

5. 体系中发生如下一级不可逆反应：

A?R

该反应的速率常数k为0.6 min-1，物料以10 L/s 的体积流率进入体系，组分A的起始浓度为15 mol/L。当应用两个反应器进行串联操作时，组分A在两个反应器的转化率分别达到0.4和0.8。

试求应用先全混流后平推流两个反应器串联和先平推流后全混流两个反应器串联时各个反应器的体积？ （教材P36）

6. 应用醋酸（A）和正丁醇（B）为原料在间歇反应器中生产醋酸丁酯，已知操作温度为373 K，每批进料为醋酸1 kmol（密度为960 kg/m3）和正丁醇（密度为740kg/m3）4.96 kmol，已知反应速率为：

?rA?1.045CA2kmol/(m3?h)，试求醋酸转化率分别达到0.5、0.9和0.99时所需要的时间。

（教材P43）

对于反应：2A?B，试求：

（1）若体系起始时为纯A进料，膨胀因子δ和膨胀率ε？

（2）若体系起始进料为组分A和惰性气体各50%，膨胀因子δ和膨胀率ε？ （教材P61）

7. 在等温间歇反应釜中进行如下液相复合反应： A+B→P， rP=2CA kmol/(m3?h) 2A→Q， rQ=0.5CA2 kmol/(m3?h)

其中组分P为目的产物，反应起始时反应物A和B浓度均为2 kmol/m3。试计算反应3小时后A的转化率，P的选择性和收率。 （教材P90）

《化学反应工程》期末复习题 8