2025年大學化學工程與工藝（化工反應(yīng)工程）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題，共40分）答題要求：每題只有一個正確答案，請將正確答案的序號填在括號內(nèi)。(總共8題，每題5分)1.對于反應(yīng)A+B→C，反應(yīng)速率的表達式為r=kc(A)c(B)，則該反應(yīng)的反應(yīng)級數(shù)為（）A.1級B.2級C.3級D.0級2.在間歇反應(yīng)器中進行一級反應(yīng)A→P，反應(yīng)速率常數(shù)k=0.5min?1，反應(yīng)物A的初始濃度c(A0)=2mol/L，當反應(yīng)進行到1min時，反應(yīng)物A的濃度為（）A.0.5mol/LB.1mol/LC.1.5mol/LD.2mol/L3.平推流反應(yīng)器的特點是（）A.返混為零B.返混無限大C.有一定程度的返混D.返混與反應(yīng)器大小有關(guān)4.全混流反應(yīng)器的物料衡算方程為（）A.F(c0-c)=VrB.F(c0-c)=V(-r)C.F(c0-c)=Vr+V(-r)D.F(c0-c)=Vr-V(-r)5.對于氣-固相催化反應(yīng)，下列不屬于動力學因素的是（）A.反應(yīng)速率常數(shù)B.反應(yīng)物濃度C.催化劑顆粒大小D.反應(yīng)溫度6.下列哪種反應(yīng)器適用于串聯(lián)反應(yīng)A→P→S，且希望得到較多的中間產(chǎn)物P（）A.平推流反應(yīng)器B.全混流反應(yīng)器C.多個全混流反應(yīng)器串聯(lián)D.平推流與全混流反應(yīng)器串聯(lián)7.反應(yīng)活化能的大小直接影響（）A.反應(yīng)速率B.反應(yīng)熱C.反應(yīng)平衡D.反應(yīng)選擇性8.對于可逆放熱反應(yīng)，最佳反應(yīng)溫度（）A.是反應(yīng)速率最大時的溫度B.是平衡轉(zhuǎn)化率最大時的溫度C.是使反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率綜合考慮最佳的溫度D.與反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率無關(guān)第II卷（非選擇題，共60分）9.（10分）簡述化學反應(yīng)工程的研究內(nèi)容。10.（15分）在全混流反應(yīng)器中進行某二級反應(yīng)A+B→C，反應(yīng)速率常數(shù)k=1m3/(mol·min)，反應(yīng)物A和B的初始濃度均為c(A0)=c(B0)=2mol/L，進料體積流量V0=1m3/min。求反應(yīng)器體積V。11.（15分）某氣-固相催化反應(yīng)A→2P，反應(yīng)速率方程為r=kp(A)，在等溫恒壓下進行反應(yīng)。已知反應(yīng)溫度T=500K，反應(yīng)速率常數(shù)k=0.01mol/(m2·s·kPa)，原料氣中A的分壓p(A0)=100kPa，催化劑床層的比表面積a=100m2/m3，床層空隙率ε=0.4。求反應(yīng)進行到10s時，A的轉(zhuǎn)化率。12.（10分）材料：在某化工生產(chǎn)中，采用連續(xù)操作的反應(yīng)器進行反應(yīng)。已知反應(yīng)器進口物料中反應(yīng)物A的濃度為c(A0)=5mol/L，反應(yīng)速率方程為r=kc(A)2，k=0.2L/(mol·min)。反應(yīng)器出口物料中反應(yīng)物A的濃度為c(A)=1mol/L。求該反應(yīng)器的空時τ。13.（10分）材料：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/(L·s))|0.01|0.03|0.08|0.S求該反應(yīng)的活化能Ea。答案：1.B2.B3.A4.B5.C6.A7.A8.C9.化學反應(yīng)工程主要研究化學反應(yīng)的工程問題，包括反應(yīng)動力學，研究化學反應(yīng)速率及其影響因素；反應(yīng)器設(shè)計與分析，根據(jù)反應(yīng)特點和要求選擇合適的反應(yīng)器類型并確定其尺寸等；反應(yīng)過程的優(yōu)化，如操作條件的優(yōu)化以提高反應(yīng)效率和產(chǎn)物收率等。10.對于全混流反應(yīng)器，二級反應(yīng)的物料衡算方程為：V=V0(c(A0)-c(A))/(-r)。反應(yīng)速率r=kc(A)c(B)，因為c(A0)=c(B0)，且反應(yīng)過程中c(A)=c(B)，所以r=kc(A)2。已知c(A0)=2mol/L，c(A)=1mol/L，k=1m3/(mol·min)。則r=1×12=1mol/(m3·min)。V0=1m3/min，所以V=1×(2-1)/1=1m3。11.首先求反應(yīng)速率r0=kp(A0)=0.01×100=1mol/(m2·s)。根據(jù)反應(yīng)速率與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系，對于一級反應(yīng)，r=r0(1-x)。已知反應(yīng)時間t=10s，床層體積Vb=1m3，床層比表面積a=100m2/m3。由反應(yīng)速率公式r=kp(A)=kp(A0)(1-x)，可得1=0.01×100×(1-x)，解得x=0.5，即A的轉(zhuǎn)化率為50%。12.空時τ=(c(A0)-c(A))/(-r)。已知r=kc(A)2，k=0.2L/(mol·min)，c(A0)=5mol/L，c(A)=1mol/L。則r=0.2×12=0.2mol/(L·min)。所以τ=(5-1)/0.2=20min。13.根據(jù)阿累尼烏斯方程ln(k2/k1)=(Ea/R)(1/T1-1/T2)。取k1=0.01mol/(L·s)，T1=300K，k2=0.0