2025年大學(xué)化工工藝（化工反應(yīng)工程）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40分）每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。(總共8題，每題5分)1.對(duì)于反應(yīng)A+B→C，其反應(yīng)速率方程式為r=k[A][B]，則該反應(yīng)為（）A.零級(jí)反應(yīng)B.一級(jí)反應(yīng)C.二級(jí)反應(yīng)D.三級(jí)反應(yīng)2.化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)k的數(shù)值與下列哪一因素?zé)o關(guān)（）A.反應(yīng)物濃度B.反應(yīng)溫度C.催化劑D.反應(yīng)活化能3.在等溫間歇反應(yīng)器中進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)A→B，反應(yīng)速率常數(shù)k=0.5min?1，反應(yīng)物A的初始濃度為2mol/L，當(dāng)反應(yīng)至A的濃度為0.5mol/L時(shí)，所需時(shí)間為（）A.1minB.2minC.3minD.4min4.對(duì)于一個(gè)穩(wěn)定的連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器，其物料衡算的基本方程為（）A.流入量-流出量+反應(yīng)量=累積量B.流入量-流出量-反應(yīng)量=累積量C.流入量+流出量+反應(yīng)量=累積量D.流入量+流出量-反應(yīng)量=累積量5.全混流反應(yīng)器的特點(diǎn)是（）A.反應(yīng)器內(nèi)物料濃度處處相等B.反應(yīng)器內(nèi)物料溫度處處相等C.反應(yīng)器內(nèi)物料濃度和溫度處處相等D.反應(yīng)器內(nèi)物料濃度和溫度隨時(shí)間變化6.對(duì)于平行反應(yīng)A→P（主反應(yīng)），A→S（副反應(yīng)）均為一級(jí)不可逆反應(yīng)，若要提高主產(chǎn)物P的收率，應(yīng)（）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7.在氣-固相催化反應(yīng)中，內(nèi)擴(kuò)散有效因子η的取值范圍是（）A.0<η<1B.η=0C.η=1D.η>18.對(duì)于一個(gè)串聯(lián)反應(yīng)A→B→C，若要使中間產(chǎn)物B的濃度最大，則應(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.循環(huán)反應(yīng)器第II卷（非選擇題，共60分）9.簡(jiǎn)答題：簡(jiǎn)述化學(xué)反應(yīng)工程的研究?jī)?nèi)容。(10分)10.簡(jiǎn)答題：說(shuō)明反應(yīng)速率的定義及表示方法。(10分)11.計(jì)算題：在一個(gè)體積為10L的全混流反應(yīng)器中，進(jìn)行反應(yīng)A+B→C，反應(yīng)速率方程式為r=k[A][B]，k=0.1L/(mol·min)，反應(yīng)物A和B的初始濃度均為2mol/L，求反應(yīng)器出口處A的濃度。(20分)12.分析題：某化工生產(chǎn)過(guò)程中，采用連續(xù)流動(dòng)攪拌釜式反應(yīng)器（CSTR）進(jìn)行一個(gè)二級(jí)不可逆反應(yīng)A+B→C。已知進(jìn)料中A和B的濃度均為1mol/L，反應(yīng)速率常數(shù)k=0.5L/(mol·min)，反應(yīng)器體積V=10L，進(jìn)料流量q=5L/min?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品C的收率較低，試分析可能的原因并提出改進(jìn)措施。(15分)13.論述題：論述氣-固相催化反應(yīng)的宏觀過(guò)程及影響因素。(5分)答案：1.C2.A3.B4.A5.C6.B7.A8.B9.化學(xué)反應(yīng)工程主要研究化學(xué)反應(yīng)的工程問(wèn)題，包括反應(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)化與控制等。研究化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素，建立反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型；根據(jù)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和傳遞過(guò)程原理，設(shè)計(jì)合理的反應(yīng)器形式和結(jié)構(gòu)；對(duì)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行模擬、優(yōu)化和控制，以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過(guò)程的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。10.反應(yīng)速率是指單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或生成物濃度的變化量。對(duì)于反應(yīng)aA+bB→pP+sS，可以用反應(yīng)物濃度隨時(shí)間的減少速率表示，如-d[A]/dt、-d[B]/dt；也可用生成物濃度隨時(shí)間的增加速率表示，如d[P]/dt、d[S]/dt。其數(shù)值與反應(yīng)物濃度、溫度、催化劑等因素有關(guān)。11.設(shè)反應(yīng)器出口處A的濃度為xmol/L。根據(jù)全混流反應(yīng)器物料衡算：進(jìn)料A的摩爾流量=出料A的摩爾流量+A反應(yīng)消耗的摩爾流量q×2=q×x+r×V5×2=5×x+0.1×x×(2-x)×1010=5x+2x-x2x2-7x+10=0(x-2)(x-5)=0解得x=2mol/L（舍去）或x=1mol/L所以反應(yīng)器出口處A的濃度為1mol/L。12.原因分析：-反應(yīng)為二級(jí)不可逆反應(yīng)，CSTR中反應(yīng)物濃度低，反應(yīng)速率慢。-反應(yīng)器體積相對(duì)進(jìn)料流量較小，反應(yīng)物停留時(shí)間短，反應(yīng)不完全。改進(jìn)措施：-增大反應(yīng)器體積，延長(zhǎng)反應(yīng)物停留時(shí)間。-采用多個(gè)CSTR串聯(lián)，使反應(yīng)物濃度逐步降低，提高反應(yīng)程度。也可考慮采用其他類型反應(yīng)器，如平推流反應(yīng)器，以提高產(chǎn)品C收率。13.氣-固相催化反應(yīng)宏觀過(guò)程包括：反應(yīng)物從氣相主體擴(kuò)散到催化劑外表面（外擴(kuò)散）；反應(yīng)物從催化劑外表面擴(kuò)散到催化劑內(nèi)孔道（內(nèi)擴(kuò)散）；反應(yīng)物在催化劑活性中心上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；產(chǎn)物從催化劑內(nèi)孔道擴(kuò)散到催化劑外表面（內(nèi)擴(kuò)散）；產(chǎn)物從催化劑外表面擴(kuò)散