高等反應工程題庫及答案

一、單項選擇題1.對于反應A+B→C，若反應速率表達式為r=kCA1.5CB0.5，則該反應（）A.是2級反應，基元反應B.是2級反應，非基元反應C.不是2級反應，基元反應D.不是2級反應，非基元反應答案：B2.反應釜中進行的反應，其反應體積是指（）A.反應釜的總體積B.反應釜內物料所占的體積C.反應釜內氣相所占的體積D.反應釜內液相所占的體積答案：B3.平推流反應器的特點是（）A.返混為零B.存在返混C.反應速率處處相等D.停留時間分布最寬答案：A4.全混流反應器中，物料的（）A.溫度和濃度均一B.溫度不均一，濃度均一C.溫度均一，濃度不均一D.溫度和濃度都不均一答案：A5.對于一個反應級數(shù)大于零的反應，在相同的處理量和轉化率條件下，所需反應體積最小的反應器是（）A.間歇反應器B.平推流反應器C.全混流反應器D.循環(huán)反應器答案：B6.反應活化能E越大，則反應速率對溫度的變化（）A.越敏感B.越不敏感C.無影響D.不確定答案：A7.停留時間分布函數(shù)F(t)的含義是（）A.表示在定常態(tài)下的連續(xù)穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，相對于某瞬間t=0流入反應器內的流體，在出口流體中停留時間小于t的物料所占的分率B.表示在定常態(tài)下的連續(xù)穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，相對于某瞬間t=0流入反應器內的流體，在出口流體中停留時間大于t的物料所占的分率C.表示在定常態(tài)下的連續(xù)穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，相對于某瞬間t=0流入反應器內的流體，在出口流體中停留時間等于t的物料所占的分率D.以上都不對答案：A8.非理想流動反應器的停留時間分布的測定方法有（）A.脈沖示蹤法和階躍示蹤法B.靜態(tài)法和動態(tài)法C.化學分析法和物理分析法D.直接測量法和間接測量法答案：A9.氣固相催化反應的內擴散模數(shù)φs反映了（）A.表面反應速率與內擴散速率之比B.外擴散速率與內擴散速率之比C.表面反應速率與外擴散速率之比D.內擴散阻力的大小答案：A10.下列關于反應速率常數(shù)k的說法正確的是（）A.k值較大的反應，反應速率必定較大B.通常一個反應的溫度越高，其k值越大C.一個反應的k值大小與反應物的性質無關D.k值隨反應時間的變化而變化答案：B二、多項選擇題1.以下屬于均相反應的有（）A.乙酸乙酯的水解B.氫氣和氧氣在氣相中反應生成水C.合成氨反應D.苯的硝化反應答案：ABD2.影響反應速率的因素有（）A.反應物濃度B.溫度C.催化劑D.反應壓力答案：ABCD3.反應器按操作方式可分為（）A.間歇反應器B.連續(xù)反應器C.半連續(xù)反應器D.管式反應器答案：ABC4.平推流反應器的特點包括（）A.物料在反應器內的停留時間相同B.軸向無返混C.徑向有濃度梯度D.反應速率沿軸向變化答案：ABD5.全混流反應器的性能特點有（）A.器內物料濃度和溫度均一B.出口組成與器內組成相同C.返混程度最大D.適合處理熱效應大的反應答案：ABCD6.停留時間分布的特征值有（）A.平均停留時間B.方差C.標準差D.峰值答案：AB7.非理想流動對反應結果的影響主要體現(xiàn)在（）A.轉化率下降B.選擇性改變C.反應速率加快D.反應速率減慢答案：ABD8.氣固相催化反應的步驟包括（）A.反應物從氣相主體擴散到催化劑顆粒外表面B.反應物從催化劑顆粒外表面擴散到顆粒內表面C.反應物在催化劑表面吸附D.吸附態(tài)反應物在催化劑表面發(fā)生化學反應答案：ABCD9.下列關于催化劑的說法正確的是（）A.能改變反應速率B.反應前后質量不變C.反應前后化學性質不變D.能改變化學平衡答案：ABC10.反應工程研究的主要內容包括（）A.化學反應動力學B.反應器的設計與分析C.傳遞過程對反應的影響D.反應過程的優(yōu)化答案：ABCD三、判斷題1.反應級數(shù)可以是整數(shù)、分數(shù)或負數(shù)。（）答案：對2.間歇反應器中不存在物料的返混。（）答案：對3.平推流反應器和全混流反應器的停留時間分布是相同的。（）答案：錯4.反應活化能越高，反應越容易進行。（）答案：錯5.全混流反應器的反應速率始終等于出口處的反應速率。（）答案：對6.停留時間分布函數(shù)F(t)的取值范圍是0到1。（）答案：對7.氣固相催化反應中，外擴散阻力主要存在于催化劑顆粒內部。（）答案：錯8.催化劑只能加快反應速率，不能減慢反應速率。（）答案：錯9.非理想流動反應器可以通過停留時間分布的測定來進行分析。（）答案：對10.在反應工程中，反應體積和反應器體積是同一個概念。（）答案：錯四、簡答題1.簡述化學反應速率的定義及表示方法?；瘜W反應速率是指單位時間內反應物或生成物濃度的變化量。對于反應aA+bB→cC+dD，其反應速率可以用反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示，如rA=-dCA/dt，rB=-dCB/dt，rC=dCC/dt，rD=dCD/dt，且rA/a=rB/b=rC/c=rD/d。2.比較間歇反應器和連續(xù)反應器的優(yōu)缺點。間歇反應器優(yōu)點：操作靈活，適合小批量、多品種生產；反應條件易控制，產品質量穩(wěn)定。缺點：設備利用率低，生產效率不高；分批操作，勞動強度大。連續(xù)反應器優(yōu)點：生產效率高，適合大規(guī)模生產；產品質量均一，易于實現(xiàn)自動化控制。缺點：靈活性差，不適合小批量生產；設備投資大，對操作要求高。3.簡述停留時間分布函數(shù)F(t)和停留時間分布密度函數(shù)E(t)的關系。F(t)和E(t)的關系為F(t)=∫??E(t)dt，即F(t)是E(t)從0到t的積分。F(t)表示停留時間小于t的物料所占的分率，E(t)表示停留時間為t的物料在出口流體中所占的分率。通過E(t)可以計算得到F(t)，反之，E(t)=dF(t)/dt，通過對F(t)求導可得到E(t)。4.簡述氣固相催化反應中內擴散的影響及消除方法。內擴散會使反應物在催化劑顆粒內部的濃度分布不均勻，降低催化劑的有效利用率，影響反應的選擇性和轉化率。消除方法有：減小催化劑顆粒尺寸，增大催化劑的孔容和孔徑，以減小內擴散阻力；提高反應溫度，使反應速率加快，降低內擴散的相對影響；優(yōu)化催化劑的制備工藝，改善催化劑的內部結構，提高內擴散效率。五、討論題1.在選擇反應器時，需要考慮哪些因素？請結合具體反應進行討論。選擇反應器時需考慮反應類型、反應速率、反應熱效應、物料特性、生產規(guī)模等因素。對于快速反應，平推流反應器或間歇反應器可能更合適，如乙烯聚合反應，反應快，平推流反應器可減少返混，提高轉化率。對于熱效應大的反應，全混流反應器利于溫度控制，像一些強放熱的中和反應。對于小批量多品種生產，間歇反應器操作靈活。還要考慮物料的腐蝕性、粘性等特性來選擇合適材質和結構的反應器。2.闡述停留時間分布在非理想流動反應器分析中的作用，并舉例說明。停留時間分布能定量描述非理想流動反應器內物料的停留時間情況。通過測定停留時間分布函數(shù)和密度函數(shù)，可分析反應器內的返混程度。例如在一個管式反應器中，若停留時間分布較寬，說明存在明顯返混，可能導致反應物轉化率降低。利用停留時間分布數(shù)據(jù)，可建立合適的數(shù)學模型來模擬反應器性能，為反應器的優(yōu)化設計和操作提供依據(jù)，以提高反應效果和產品質量。3.討論催化劑在氣固相催化反應中的重要性及失活原因。催化劑在氣固相催化反應中非常重要，它能降低反應活化能，加快反應速率，提高反應的選擇性，使反應在較溫和條件下進行，降低生產成本。催化劑失活原因主要有：中毒，反應物中雜質吸附在催化劑活性中心，使其失去活性；燒結，高溫下催化劑顆粒長大，比表面積減小；積炭，反應中生成的碳質物質沉積在催化劑表面覆蓋活性中心；此外，還有催化劑的化學組成變化、晶型轉變等導致活性下降。4.結合所學知識，談談如何優(yōu)化反應過程以提高反應的經濟效益。要提高反應的經濟效益，可從多方面入手。在反應動力學方面，