2025年大學(xué)大三（化學(xué)工程）化學(xué)反應(yīng)工程階段測試題及答案

（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)。每題4分，共10題。1.對于反應(yīng)A+B→C，反應(yīng)速率v=kc(A)c(B)，該反應(yīng)為（）A.零級反應(yīng)B.一級反應(yīng)C.二級反應(yīng)D.三級反應(yīng)（答案：C）2.反應(yīng)活化能的大小主要取決于（）A.反應(yīng)溫度B.反應(yīng)物濃度C.反應(yīng)的本性D.催化劑（答案：C）3.在間歇反應(yīng)器中進(jìn)行等溫二級反應(yīng)A→B，反應(yīng)速率常數(shù)k=0.1m3/(mol·s)，反應(yīng)物A的初始濃度cA0=2mol/m3，當(dāng)反應(yīng)至cA=0.5mol/m3時所需的反應(yīng)時間為（）A.10sB.15sC.20sD.25s（答案：B）4.全混流反應(yīng)器的特點是（）A.出口物料組成與反應(yīng)器內(nèi)物料組成相同B.物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間相同C.反應(yīng)器內(nèi)溫度、濃度處處均勻D.以上都是（答案：D）5.對于平行反應(yīng)A→P（主反應(yīng)），A→S（副反應(yīng)），下列哪種情況對生成產(chǎn)物P有利（）A.升高溫度，kP>kSB.降低溫度，kP>kSC.升高溫度，kP<kSD.降低溫度，kP<kS（答案：A）6.下列不屬于理想反應(yīng)器的是（）A.間歇反應(yīng)器B.全混流反應(yīng)器C.平推流反應(yīng)器D.攪拌釜式反應(yīng)器（答案：D）7.某反應(yīng)的速率常數(shù)k=2.0×10??m3/(mol·s)，反應(yīng)物初始濃度cA0=1mol/m3，該反應(yīng)為（）A.零級反應(yīng)B.一級反應(yīng)C.二級反應(yīng)D.三級反應(yīng)（答案：C）8.反應(yīng)級數(shù)的大小反映了（）對反應(yīng)速率的影響程度。A.溫度B.濃度C.壓力D.催化劑（答案：B）9.在平推流反應(yīng)器中進(jìn)行等溫一級反應(yīng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)器體積（）A.成正比B.成反比C.無關(guān)D.不確定（答案：A）10.對于串聯(lián)反應(yīng)A→P→S，要提高產(chǎn)物P的收率，應(yīng)（）A.選擇合適的反應(yīng)溫度B.選擇合適的反應(yīng)時間C.采用多個反應(yīng)器串聯(lián)D.以上都對（答案：D）第II卷（非選擇題，共60分）二、填空題（每題4分，共20分）1.化學(xué)反應(yīng)速率的定義式為____________________。（答案：v=-dci/dt，對于反應(yīng)物取負(fù)號，對于產(chǎn)物取正號）2.阿倫尼烏斯方程的表達(dá)式為____________________。（答案：k=Aexp(-Ea/RT)）3.間歇反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)時間的關(guān)系為____________________。（答案：x=1-exp(-kt)）4.全混流反應(yīng)器的物料衡算式為____________________。（答案：F0(cA0-cA)=Vr(-rA)）5.對于平行反應(yīng)，選擇率的定義式為____________________。（答案：S=(rP/rA)/(rP/rA+rS/rA)）三、簡答題（每題10分，共20分）1.簡述反應(yīng)速率的影響因素有哪些？2.比較間歇反應(yīng)器、全混流反應(yīng)器和平推流反應(yīng)器的特點。四、計算題（20分）在全混流反應(yīng)器中進(jìn)行一級反應(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cA0=2mol/m3，進(jìn)料流量v0=1m3/min，要求反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%，求所需反應(yīng)器的體積。五、分析題（20分）材料：在某化工生產(chǎn)過程中，采用連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器（CSTR）進(jìn)行一個化學(xué)反應(yīng)。已知該反應(yīng)為二級反應(yīng)，反應(yīng)速率常數(shù)k=0.2m3/(mol·min)，反應(yīng)物A的初始濃度cA0=3mol/m3，進(jìn)料流量v0=0.5m3/min。問題：若要求反應(yīng)器出口反應(yīng)物A的濃度為0.5mol/m3，求該反應(yīng)器的體積，并分析該反應(yīng)器的操作是否合理。（答案：由全混流反應(yīng)器物料衡算式v0(cA0-cA)=Vr(-rA)，二級反應(yīng)-rA=kcA2，代入數(shù)據(jù)可得Vr=10m3。操作是否合理可從多方面分析，如反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率等。該反應(yīng)器能使反應(yīng)物濃度達(dá)到要求，但可能存在能耗大等問題，需綜合考慮經(jīng)濟成本等因素進(jìn)一步評估。）答案：1.C2.C3.B4.D5.A6.D7.C8.B9.A10.D二、1.v=-dci/dt，對于反應(yīng)物取負(fù)號，對于產(chǎn)物取正號2.k=Aexp(-Ea/RT)3.x=1-exp(-kt)4.F0(cA0-cA)=Vr(-rA)5.S=(rP/rA)/(rP/rA+rS/rA)三、1.反應(yīng)速率的影響因素主要有：溫度，溫度升高反應(yīng)速率加快；濃度，反應(yīng)物濃度增加反應(yīng)速率加快；壓力，對于有氣體參與的反應(yīng)，壓力影響反應(yīng)速率；催化劑，能顯著改變反應(yīng)速率；反應(yīng)的本性，不同反應(yīng)速率不同。2.間歇反應(yīng)器：反應(yīng)物料一次性加入，反應(yīng)過程中無物料進(jìn)出，反應(yīng)結(jié)束后取出產(chǎn)物。特點是反應(yīng)時間可靈活控制，適合小批量、多品種生產(chǎn)。全混流反應(yīng)器：物料連續(xù)流入并充分混合，出口物料組成與反應(yīng)器內(nèi)相同。特點是操作簡單，溫度、濃度均勻，但反應(yīng)物濃度低，反應(yīng)速率相對較慢。平推流反應(yīng)器：物料以相同流速向前推進(jìn)，像活塞一樣，不存在返混。特點是反應(yīng)效率高，適合大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。四、由全混流反應(yīng)器一級反應(yīng)轉(zhuǎn)化率公式x=1-cA/cA0，可得cA=0.4mol/m3。又-rA=kcA，根據(jù)物料衡算式v0(cA0-cA)=Vr(-rA)，代入數(shù)據(jù)得Vr=4m3。五、由全混流反應(yīng)器物料衡算