2025年大學(xué)大三（化學(xué)工程與工藝）化學(xué)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40分）答題要求：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20題，每題2分）1.對(duì)于化學(xué)反應(yīng)A+B→C，反應(yīng)速率的正確表達(dá)式為（）A.v=k[A][B]B.v=k[A]2[B]C.v=k[A][B]2D.以上都不對(duì)2.化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)k的大小取決于（）A.反應(yīng)物濃度B.反應(yīng)溫度C.反應(yīng)壓力D.催化劑3.某反應(yīng)的活化能為80kJ/mol，當(dāng)溫度從298K升高到308K時(shí)，反應(yīng)速率常數(shù)k將（）A.增大B.減小C.不變D.無(wú)法確定4.對(duì)于一級(jí)反應(yīng)，其半衰期與初始濃度（）A.成正比B.成反比C.無(wú)關(guān)D.平方成正比5.下列哪種反應(yīng)器屬于理想混合反應(yīng)器（）A.間歇反應(yīng)器B.全混流反應(yīng)器C.平推流反應(yīng)器D.固定床反應(yīng)器6.在全混流反應(yīng)器中進(jìn)行等溫反應(yīng)A→B，已知反應(yīng)速率r=kC?，當(dāng)進(jìn)料濃度C??=1mol/L，反應(yīng)速率常數(shù)k=0.5s?1，要求出口轉(zhuǎn)化率x?=0.8，則反應(yīng)器體積V與進(jìn)料體積流量v?的關(guān)系為（）A.V=4v?B.V=8v?C.V=16v?D.V=32v?7.平推流反應(yīng)器的特點(diǎn)是（）A.物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間相同B.物料在反應(yīng)器內(nèi)的濃度相同C.物料在反應(yīng)器內(nèi)的溫度相同D.以上都不對(duì)8.對(duì)于平行反應(yīng)A→P（主反應(yīng)），A→S（副反應(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.減少反應(yīng)物濃度9.化學(xué)反應(yīng)工程中，反應(yīng)級(jí)數(shù)是指（）A.反應(yīng)速率方程式中各反應(yīng)物濃度的指數(shù)之和B.反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的關(guān)系C.反應(yīng)的難易程度D.反應(yīng)的熱效應(yīng)10.某反應(yīng)在500K時(shí)的反應(yīng)速率常數(shù)為k?，在600K時(shí)的反應(yīng)速率常數(shù)為k?，已知反應(yīng)的活化能E=100kJ/mol，則k?/k?約為（）A.10B.20C.30D.4011.對(duì)于串聯(lián)反應(yīng)A→P→S，若要使中間產(chǎn)物P的濃度最大，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12.化學(xué)反應(yīng)工程中，返混是指（）A.不同年齡的物料之間的混合B.不同組成的物料之間的混合C.不同溫度的物料之間的混合D.物料在反應(yīng)器內(nèi)的逆向混合13.在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行等溫反應(yīng)A→B，已知反應(yīng)速率r=kC?2，當(dāng)進(jìn)料濃度C??=2mol/L，反應(yīng)速率常數(shù)k=1L/(mol·min)，反應(yīng)時(shí)間t=1min時(shí)，反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率為（）A.0.25B.0.5C.0.75D.0.814.全混流反應(yīng)器的物料衡算方程為（）A.流入量-流出量=反應(yīng)消耗量B.流入量=流出量+反應(yīng)消耗量C.流入量=流出量D.流入量-流出量=015.對(duì)于放熱反應(yīng)，采用絕熱操作的全混流反應(yīng)器，其反應(yīng)溫度將（）A.升高B.降低C.不變D.無(wú)法確定16.化學(xué)反應(yīng)工程中，催化劑的作用是（）A.提高反應(yīng)速率B.降低反應(yīng)活化能C.改變反應(yīng)歷程D.以上都是17.在固定床反應(yīng)器中，流體的流動(dòng)狀態(tài)接近于（）A.平推流B.全混流C.介于平推流和全混流之間D.不確定18.對(duì)于氣-固相催化反應(yīng)，內(nèi)擴(kuò)散的影響通常表現(xiàn)為（）A.反應(yīng)速率降低B.反應(yīng)速率升高C.對(duì)反應(yīng)速率無(wú)影響D.使反應(yīng)選擇性提高19.某反應(yīng)的速率方程為r=kC?C?，當(dāng)反應(yīng)物A的濃度增加一倍時(shí)，反應(yīng)速率將（）A.增加一倍B.增加兩倍C.增加四倍D.不變20.化學(xué)反應(yīng)工程中，停留時(shí)間分布函數(shù)F(t)表示（）A.進(jìn)入反應(yīng)器的物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間小于t的概率B.進(jìn)入反應(yīng)器的物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間大于t的概率C.進(jìn)入反應(yīng)器的物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間等于t的概率D.以上都不對(duì)第II卷（非選擇題，共60分）21.（10分）簡(jiǎn)述化學(xué)反應(yīng)工程的研究?jī)?nèi)容和研究方法。22.（10分）在全混流反應(yīng)器中進(jìn)行等溫一級(jí)反應(yīng)A→B，已知進(jìn)料體積流量v?=10L/min，進(jìn)料濃度C??=2mol/L，反應(yīng)速率常數(shù)k=0.5min?1，求反應(yīng)器體積V。23.（10分）對(duì)于平行反應(yīng)A→P（主反應(yīng)），A→S（副反應(yīng)），已知主反應(yīng)速率r?=k?C?，副反應(yīng)速率r?=k?C?，且k?=10s?1，k?=5s?1，進(jìn)料濃度C??=1mol/L，求反應(yīng)進(jìn)行10s時(shí)，主產(chǎn)物P的濃度C?和副產(chǎn)物S的濃度C?。24.（15分）材料：在某化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物A的初始濃度為2mol/L，反應(yīng)進(jìn)行到10min時(shí)，A的濃度變?yōu)?mol/L，反應(yīng)進(jìn)行到20min時(shí)，A的濃度變?yōu)?.5mol/L。已知該反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。問(wèn)題：求該反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)k。25.（15分）材料：某氣-固相催化反應(yīng)在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)方程式為A+B→C。已知進(jìn)料氣體中A的摩爾分?jǐn)?shù)為0.4，B的摩爾分?jǐn)?shù)為0.6，反應(yīng)溫度為500K，反應(yīng)壓力為1MPa。催化劑的活性表面積為10m2/g，床層空隙率為0.4。問(wèn)題：計(jì)算該反應(yīng)在固定床反應(yīng)器中的宏觀反應(yīng)速率。答案：1.A2.B3.A4.C5.B6.C7.A8.B9.A10.C11.A12.D13.B14.A15.A16.D17.C18.A19.B20.A21.化學(xué)反應(yīng)工程的研究?jī)?nèi)容包括化學(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)化與控制等。研究方法主要有實(shí)驗(yàn)研究、理論分析和數(shù)值模擬。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定反應(yīng)速率和相關(guān)數(shù)據(jù)，建立反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型；運(yùn)用數(shù)學(xué)物理方法對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行理論分析，推導(dǎo)物料衡算、能量衡算等方程；利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬，求解復(fù)雜的反應(yīng)過(guò)程。22.對(duì)于全混流反應(yīng)器，一級(jí)反應(yīng)的物料衡算方程為：v?C??-v?C?=VkC?，已知v?=10L/min，C??=2mol/L，k=0.5min?1，C?=C??(1-x?)，x?=1-C?/C??，由反應(yīng)速率方程r=kC?可得：v?C??-v?C?=VkC?，即10×2-10C?=V×0.5C?，又因?yàn)閤?=1-C?/C??=1-1/2=0.5，代入可得：10×2-10×1=V×0.5×1，解得V=20L。23.對(duì)于平行反應(yīng)，主反應(yīng)速率r?=k?C?，副反應(yīng)速率r?=k?C?，反應(yīng)進(jìn)行10s時(shí)，反應(yīng)物A的濃度C?=C??e?(k?+k?)t=1×e?(10+5)×10=e?150mol/L。主產(chǎn)物P的濃度C?=k?C??(1-e?(k?+k?)t)/(k?+k?)=10×1×(1-e?150)/(10+5)=2/3(1-e?150)mol/L。副產(chǎn)物S的濃度C?=k?C??(1-e?(k?+k?)t)/(k?+k?)=5×1×(1-e?150)/(10+5)=1/3(1-e?150)mol/L。24.對(duì)于一級(jí)反應(yīng)，其濃度與時(shí)間的關(guān)系為ln(C??/C?)=kt，已知C??=2mol/L，t?=10min時(shí)，C??=1mol/L，代入可得ln(2/1)=k×10，解得k=0.0693min?1。再驗(yàn)證t?=20min時(shí)，C??=0.5mol/L，ln(2/0.5)=0.0693×20，等式成立，所以該反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)k=0.0693min?1。25.首先計(jì)算進(jìn)料氣體中A、B的摩爾流量，設(shè)總進(jìn)料流量為v，則n?=0.4v，n?=0.6v。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，可計(jì)算出進(jìn)料