2025年大學(xué)大三（化學(xué)工程與工藝）反應(yīng)工程基礎(chǔ)試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題，共30分）本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.對(duì)于反應(yīng)A+B→C，其反應(yīng)速率表達(dá)式為r=kc(A)c(B)，該反應(yīng)為幾級(jí)反應(yīng)？A.一級(jí)B.二級(jí)C.零級(jí)D.三級(jí)2.某反應(yīng)的活化能為80kJ/mol，當(dāng)溫度從300K升高到310K時(shí)，反應(yīng)速率常數(shù)k將增大多少倍？A.1.1B.1.2C.1.3D.1.43.在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行某反應(yīng)，反應(yīng)物A的初始濃度為2mol/L，反應(yīng)1小時(shí)后，A的濃度變?yōu)?mol/L，則該反應(yīng)的反應(yīng)速率為？A.1mol/(L·h)B.2mol/(L·h)C.0.5mol/(L·h)D.0.25mol/(L·h)4.對(duì)于可逆反應(yīng)A?B，下列說(shuō)法正確的是？A.正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡B.反應(yīng)物濃度等于生成物濃度時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡C.反應(yīng)進(jìn)行到一半時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡D.以上說(shuō)法都不對(duì)5.某反應(yīng)在500K時(shí)的反應(yīng)速率常數(shù)為k1，在600K時(shí)的反應(yīng)速率常數(shù)為k2，且k2/k1=10，則該反應(yīng)的活化能約為？A.10kJ/molB.20kJ/molC.30kJ/molD.40kJ/mol6.在連續(xù)流動(dòng)釜式反應(yīng)器中進(jìn)行某反應(yīng)，已知進(jìn)料流量為10m3/h，反應(yīng)器體積為5m3，則該反應(yīng)器的空時(shí)為？A.0.5hB.1hC.2hD.3h7.對(duì)于平行反應(yīng)A→P（主反應(yīng)），A→S（副反應(yīng)），下列哪種情況有利于提高主產(chǎn)物P的收率？A.提高反應(yīng)溫度B.降低反應(yīng)溫度C.增加反應(yīng)物濃度D.減小反應(yīng)物濃度8.某反應(yīng)的速率方程為r=kc(A)2c(B)，若將反應(yīng)物A的濃度增大一倍，反應(yīng)物B的濃度減小一半，則反應(yīng)速率將？A.增大一倍B.減小一半C.不變D.增大四倍9.在全混流反應(yīng)器中進(jìn)行某反應(yīng)，已知進(jìn)料中反應(yīng)物A的濃度為1mol/L，反應(yīng)速率常數(shù)為0.5mol/(L·min)，要求反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%，則反應(yīng)器的體積與進(jìn)料流量之比為？A.1.6minB.2minC.2.4minD.3min10.對(duì)于串聯(lián)反應(yīng)A→B→C，若要獲得最大中間產(chǎn)物B的濃度，應(yīng)選擇？A.平推流反應(yīng)器B.全混流反應(yīng)器C.間歇反應(yīng)器D.多個(gè)全混流反應(yīng)器串聯(lián)第II卷（非選擇題，共70分）填空題（共20分，每空2分）1.化學(xué)反應(yīng)速率的定義式為_(kāi)_____。2.阿倫尼烏斯公式為_(kāi)_____。3.對(duì)于一級(jí)反應(yīng)，其半衰期與反應(yīng)速率常數(shù)的關(guān)系為_(kāi)_____。4.在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行等溫恒容反應(yīng)，反應(yīng)物A的濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系為_(kāi)_____。5.連續(xù)流動(dòng)釜式反應(yīng)器的特點(diǎn)是______。6.平推流反應(yīng)器的特點(diǎn)是______。7.對(duì)于可逆放熱反應(yīng)，存在一個(gè)最佳反應(yīng)溫度，此時(shí)______。8.平行反應(yīng)的選擇性定義為_(kāi)_____。9.串聯(lián)反應(yīng)的收率定義為_(kāi)_____。10.化學(xué)反應(yīng)工程的研究?jī)?nèi)容包括______、______、______。簡(jiǎn)答題（共20分，每題5分）1.簡(jiǎn)述化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素。2.說(shuō)明間歇反應(yīng)器、連續(xù)流動(dòng)釜式反應(yīng)器和平推流反應(yīng)器的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合。3.什么是反應(yīng)級(jí)數(shù)？如何確定反應(yīng)級(jí)數(shù)？4.簡(jiǎn)述可逆反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率與哪些因素有關(guān)。計(jì)算題（共20分，每題10分）1.在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行某一級(jí)反應(yīng)A→B，反應(yīng)物A的初始濃度為1mol/L，反應(yīng)速率常數(shù)k=0.1min?1，求反應(yīng)進(jìn)行10min后反應(yīng)物A的濃度。2.在全混流反應(yīng)器中進(jìn)行某反應(yīng)，已知進(jìn)料流量為5m3/h，進(jìn)料中反應(yīng)物A的濃度為2mol/L，反應(yīng)速率常數(shù)k=0.5mol/(L·h)，要求反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率達(dá)到75%，求反應(yīng)器的體積。分析題（共10分）某反應(yīng)在不同溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)如下表所示：|溫度T/K|300|310|320|330|340||----|----|----|----|----|----||反應(yīng)速率常數(shù)k/mol?1·L·s?1|0.01|0.02|0.04|0.08|0.16|1.請(qǐng)根據(jù)以上數(shù)據(jù)確定該反應(yīng)的活化能。（5分）2.若該反應(yīng)在350K時(shí)進(jìn)行，預(yù)測(cè)反應(yīng)速率常數(shù)k的值。（5分）答案第I卷答案1.B2.C3.A4.A5.D6.A7.B8.C9.C10.A第II卷答案填空題答案1.r=-dc(A)/dt（對(duì)于反應(yīng)物A）2.k=Aexp(-E/RT)3.t1/2=ln2/k4.c(A)=c(A0)exp(-kt)5.反應(yīng)器內(nèi)物料濃度和溫度處處均勻，且等于出口物料的濃度和溫度6.物料在反應(yīng)器內(nèi)以相同的流速向前移動(dòng)，不存在返混現(xiàn)象7.反應(yīng)速率最大8.生成目的產(chǎn)物所消耗的反應(yīng)物的量與反應(yīng)物轉(zhuǎn)化的總量之比9.生成目的產(chǎn)物所消耗的反應(yīng)物的量與反應(yīng)物起始量之比10.化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、反應(yīng)器設(shè)計(jì)與分析、反應(yīng)過(guò)程的優(yōu)化與控制簡(jiǎn)答題答案1.化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素包括：溫度，溫度升高，反應(yīng)速率加快；濃度，一般反應(yīng)物濃度增加，反應(yīng)速率加快；壓力，對(duì)于有氣體參與的反應(yīng)，壓力影響反應(yīng)速率；催化劑，能降低反應(yīng)活化能，加快反應(yīng)速率；此外，反應(yīng)物的性質(zhì)、反應(yīng)體系的酸堿度等也會(huì)影響反應(yīng)速率。2.間歇反應(yīng)器：特點(diǎn)是反應(yīng)物料一次性加入，反應(yīng)過(guò)程中無(wú)物料進(jìn)出，反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)物一次性取出。適用于小規(guī)模、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)品質(zhì)量要求高的反應(yīng)。連續(xù)流動(dòng)釜式反應(yīng)器：特點(diǎn)是物料連續(xù)穩(wěn)定流入和流出，反應(yīng)器內(nèi)濃度和溫度均勻。適用于大規(guī)模、反應(yīng)速率較慢的反應(yīng)。平推流反應(yīng)器：特點(diǎn)是物料以相同流速向前移動(dòng)，無(wú)返混。適用于對(duì)反應(yīng)選擇性要求高的反應(yīng)。3.反應(yīng)級(jí)數(shù)是指反應(yīng)速率方程中各反應(yīng)物濃度項(xiàng)的指數(shù)之和。確定反應(yīng)級(jí)數(shù)的方法有：積分法，通過(guò)對(duì)反應(yīng)速率方程積分，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定反應(yīng)級(jí)數(shù)；微分法，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求導(dǎo)，確定反應(yīng)速率與濃度的關(guān)系，從而確定反應(yīng)級(jí)數(shù)；半衰期法，利用一級(jí)反應(yīng)半衰期與反應(yīng)物初始濃度無(wú)關(guān)的特點(diǎn)來(lái)確定反應(yīng)級(jí)數(shù)等。4.可逆反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓力、反應(yīng)物濃度、反應(yīng)體系的組成等因素有關(guān)。對(duì)于放熱反應(yīng)，升高溫度平衡轉(zhuǎn)化率降低；對(duì)于吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡轉(zhuǎn)化率升高。增大壓力，平衡向氣體分子數(shù)減少的方向移動(dòng)，影響平衡轉(zhuǎn)化率。增加反應(yīng)物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高平衡轉(zhuǎn)化率。此外，加入惰性氣體等也會(huì)影響平衡轉(zhuǎn)化率。計(jì)算題答案1.對(duì)于一級(jí)反應(yīng)，c(A)=c(A0)exp(-kt)，已知c(A0)=1mol/L，k=0.1min?1，t=10min，則c(A)=1×exp(-0.1×10)=1×exp(-1)=0.368mol/L。2.全混流反應(yīng)器中，xA=(c(A0)-c(A))/c(A0)，已知xA=0.75，c(A0)=2mol/L，則c(A)=c(A0)(1-xA)=2×(1-0.75)=0.5mol/L。根據(jù)全混流反應(yīng)器的設(shè)計(jì)方程V=q0(c(A0)-c(A))/k，q0=5m3/h，k=0.5mol/(L·h)，則V=5×(2-0.5)/0.5=15m3。分析題答案1.根據(jù)阿倫尼烏斯公式ln(k2/k1)=(E/R)(1/T?-1/T?)，取T?=300K，k?=0.01mol?1·L·s?1，T?