考研化學(xué)工程2025年反應(yīng)工程試卷（含答案）考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.對于一個不可逆、二級液相反應(yīng)A->P，在等溫間歇反應(yīng)器中達(dá)到轉(zhuǎn)化率為x時，反應(yīng)時間與在相同反應(yīng)條件下等溫連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器（CSTR）達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率x時反應(yīng)時間的比值等于：A.1B.2C.xD.1/x2.在恒容流動反應(yīng)器中，反應(yīng)物A的初始濃度為CA0，發(fā)生液相反應(yīng)A->P+S，反應(yīng)速率表達(dá)式為rA=kCA^n(k為速率常數(shù)，n為反應(yīng)級數(shù))。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到轉(zhuǎn)化率為x時，反應(yīng)物A的剩余濃度CA與初始濃度CA0之比CA/CA0等于：A.(1-x)^nB.1-nxC.(1-x)^(n+1)D.1/(1+nx)3.對于等溫CSTR，當(dāng)進(jìn)料流量增加，其他條件不變時，下列說法正確的是：A.空時增加，反應(yīng)溫度升高B.空時減少，反應(yīng)溫度降低C.空時增加，反應(yīng)溫度降低D.空時減少，反應(yīng)溫度升高4.在多釜串聯(lián)反應(yīng)器（CSTRinseries）中，各釜的體積和操作溫度均相同。為了使總轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大，各釜的最佳轉(zhuǎn)化率分配應(yīng)滿足：A.依次降低B.依次升高C.相等D.與反應(yīng)級數(shù)有關(guān)，無法確定5.對于一個液相反應(yīng)，若反應(yīng)物濃度對反應(yīng)速率影響不大（即反應(yīng)速率基本不隨濃度變化），則該反應(yīng)最可能屬于：A.零級反應(yīng)B.一級反應(yīng)C.二級反應(yīng)D.反應(yīng)級數(shù)取決于產(chǎn)物濃度6.在設(shè)計PFR時，若反應(yīng)為放熱反應(yīng)，為了控制反應(yīng)溫度，通常需要采取的措施是：A.增加反應(yīng)器體積B.降低進(jìn)料流量C.提高反應(yīng)器絕熱性能D.在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置冷卻盤管7.對于氣相反應(yīng)A->P，若反應(yīng)活化能較高，且反應(yīng)過程伴隨氣體分子數(shù)減少，為了提高反應(yīng)速率，可以采取的措施是：A.降低反應(yīng)溫度B.提高反應(yīng)壓力C.使用催化劑降低活化能D.增加反應(yīng)物分壓8.在反應(yīng)器設(shè)計中，反應(yīng)器性能評價的主要指標(biāo)包括：A.轉(zhuǎn)化率、選擇性、反應(yīng)速率B.反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、反應(yīng)時間C.催化劑活性、催化劑壽命、反應(yīng)器成本D.進(jìn)料流量、進(jìn)料組成、操作條件9.下列哪個因素對反應(yīng)器內(nèi)的濃度和溫度分布影響最大？A.反應(yīng)熱效應(yīng)B.反應(yīng)器類型C.傳遞現(xiàn)象D.催化劑性質(zhì)10.在間歇反應(yīng)器中，進(jìn)行一個等溫、不可逆液相反應(yīng)，若反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，則反應(yīng)過程中反應(yīng)器內(nèi)的溫度變化趨勢為：A.持續(xù)升高B.持續(xù)降低C.先升高后降低D.先降低后升高二、填空題1.對于等溫CSTR，當(dāng)反應(yīng)體積增大一倍，其他條件不變時，空時將________，出口轉(zhuǎn)化率將________。2.對于等溫PFR，當(dāng)進(jìn)料流量增加一倍，其他條件不變時，空時將________，出口轉(zhuǎn)化率將________。3.對于一個液相反應(yīng)A->P，反應(yīng)活化能為Ea，預(yù)反應(yīng)能為Ep，則表觀活化能Ea'=________。4.在多釜串聯(lián)反應(yīng)器中，為了達(dá)到與單釜CSTR相同的最小轉(zhuǎn)化率，所需的總反應(yīng)體積將________。5.對于氣相反應(yīng)，反應(yīng)級數(shù)可以通過________法或________法測定。6.影響反應(yīng)器內(nèi)傳遞現(xiàn)象的主要因素包括________、________和________。7.催化劑的主要作用是________和________。8.反應(yīng)器模擬能夠幫助我們________和________。9.對于一個液相反應(yīng)A->P，反應(yīng)速率表達(dá)式為rA=kCA，若初始濃度CA0=1mol/L，反應(yīng)1小時后轉(zhuǎn)化率為0.8，則反應(yīng)速率常數(shù)k=________。10.在間歇反應(yīng)器中，進(jìn)行一個等溫、不可逆液相零級反應(yīng)A->P，反應(yīng)速率常數(shù)k=0.1mol/(L·s)，若初始濃度CA0=2mol/L，反應(yīng)5分鐘后反應(yīng)物A的濃度為________mol/L。三、簡答題1.簡述CSTR和PFR在反應(yīng)器設(shè)計方面的主要區(qū)別。2.簡述反應(yīng)級數(shù)對反應(yīng)器性能的影響。3.簡述傳遞現(xiàn)象對反應(yīng)器性能的影響。四、計算題1.在等溫CSTR中，進(jìn)行一個液相不可逆反應(yīng)A->P，反應(yīng)速率表達(dá)式為rA=0.5CA(mol/(L·min))，反應(yīng)體積為10L，進(jìn)料流量為5L/min，進(jìn)料中反應(yīng)物A的濃度為2mol/L。計算反應(yīng)物A的出口轉(zhuǎn)化率。2.在等溫PFR中，進(jìn)行一個液相不可逆反應(yīng)A->P，反應(yīng)速率表達(dá)式為rA=0.5CA(mol/(L·min))，進(jìn)料流量為5L/min，進(jìn)料中反應(yīng)物A的濃度為2mol/L。為了使反應(yīng)物A的出口轉(zhuǎn)化率為0.8，計算所需的反應(yīng)器體積。3.在等溫CSTR和PFR中，進(jìn)行同一個液相不可逆反應(yīng)A->P，反應(yīng)速率表達(dá)式為rA=0.5CA(mol/(L·min))，反應(yīng)溫度相同。若CSTR的體積為10L，進(jìn)料流量為5L/min，進(jìn)料中反應(yīng)物A的濃度為2mol/L，計算反應(yīng)物A的出口轉(zhuǎn)化率。若PFR的進(jìn)料流量、進(jìn)料濃度與CSTR相同，為了達(dá)到相同的出口轉(zhuǎn)化率，計算所需的PFR體積。比較兩種反應(yīng)器的性能。---試卷答案一、選擇題1.D2.A3.B4.C5.A6.B7.B8.A9.C10.A二、填空題1.增大，不變2.減小，不變3.Ea-Ep4.增大5.半衰期，初始速率6.反應(yīng)器幾何形狀，反應(yīng)器內(nèi)流動狀態(tài)，反應(yīng)器壁面性質(zhì)7.降低活化能，改變反應(yīng)路徑8.優(yōu)化反應(yīng)器設(shè)計，預(yù)測反應(yīng)器性能9.0.08mol/(L·s)10.0.9mol/L三、簡答題1.CSTR為連續(xù)流動釜式反應(yīng)器，PFR為活塞流反應(yīng)器。CSTR內(nèi)物料濃度均勻，PFR內(nèi)物料濃度沿流動方向變化。CSTR適用于液相反應(yīng)，PFR適用于氣相和液相反應(yīng)。CSTR的停留時間分布寬，PFR的停留時間分布窄。2.反應(yīng)級數(shù)影響反應(yīng)速率表達(dá)式，進(jìn)而影響反應(yīng)器設(shè)計和性能。零級反應(yīng)速率與濃度無關(guān)，一級反應(yīng)速率與濃度成正比，二級反應(yīng)速率與濃度平方成正比。不同反應(yīng)級數(shù)的反應(yīng)，其最佳反應(yīng)器類型和操作條件不同。3.傳遞現(xiàn)象指反應(yīng)物在反應(yīng)器內(nèi)的傳遞過程，包括擴(kuò)散、對流等。傳遞現(xiàn)象影響反應(yīng)物濃度和溫度分布，進(jìn)而影響反應(yīng)速率和選擇性。良好的混合可以減小濃度梯度，提高反應(yīng)速率和選擇性。四、計算題1.解：CSTR中，空時tau=V/F=10L/5L/min=2min。根據(jù)CSTR物料衡算，(F*CA0-F*CA)/F=(CA0-CA)/CA=k*tau。代入數(shù)據(jù)，(2-CA)/CA=0.5*2。解得CA=4/3mol/L。轉(zhuǎn)化率x=(CA0-CA)/CA0=(2-4/3)/2=1/3。答案：反應(yīng)物A的出口轉(zhuǎn)化率為1/3。2.解：PFR中，轉(zhuǎn)化率x=1-exp(-k*V/F)。代入數(shù)據(jù)，0.8=1-exp(-0.5*V/5)。解得V=5.477L。答案：所需的反應(yīng)器體積為5.477L。3.解：