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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载2004-2005 学年第 2 学期 化学反应工程 考试试题（ A）卷标准答案一挑选题 每题 2 分,共 10 分 1可逆放热反应,在转化率肯定时,反应速率随温度上升而降低 .上升 . A、B 均可能 .同可逆吸热反应2对于 A P 主 , A B （副）的平行反应,如反应级数 主 副,在相同的操作条件和反应时间下,以下各种反应器所得转化率判定中正确选项 CSTRPFR .CSTRPFR . PFR多级 CSTR串联3平推流反应器的 Pe、N、 2 值分别为 0、0、 1 . 、 0、0 . 0 、 0 . 、 0 4对于
2、转化率与反应速率存在极大值的动力学关系,采纳以下何种型式的反应器可能使得所需反应体积最小 PFR .PFR后串接一个 CSTR . CSTR .CSTR后串接一个 PFR 5在相同反应体积时,保持其它操作条件亦相同,对于正常动力学,就X PFRX 两个 CSTR 串联X 单个 CSTR . X PFRX 单个 CSTRX 两个 CSTR 串联此题答案.X单个 CSTR X两个 CSTR串联X PFR .X PFR =X 单个 CSTR =X 两个 CSTR 串联1 C, 2、A , 3、 D , 4 、 D , 5 、A 二争论题（ 10 分）一间歇釜式反应器中进行一级不行逆反应,在相同的操作
3、时间下采纳大釜比用小釜所达到的转化率要高；这种说法是否正确？答： . 这种说法不正确；4 分要点： 由于操作时间相同,由 t=1/kln1/1-x A 一级反应 知,反应的转化率与反应器的体积无关,只与反应时间有关；6 分三运算题1 有一级不行逆反应 A P,在 85时反应速率常数为 3.45 10-2 min-1,如日产 400Kg的产品 P,A 和 P的密度均为 1.25Kg/l , 今拟在一容积为 10m 3 的间歇釜式反应器中进行,如帮助操作时间为 每批操作所需反应时间？如装填系数为0.5 h , 最终转化率为 95% ,求 : 0.75 ,求反应器的体积？ （20 分）名师归纳总结
4、解： t=CA02dXACA0kCAdXAXA1ln11AXAf第 1 页,共 4 页0rA0 1kX =3 . 451ln11 .0 9510- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载 =86.8 min =1.45 h （10 分） 每批产量： 400 24/ （t 0+t ）=400 24/0.5 + 1.45= 4923 Kg 每批物料的投放量：3 Q 0= 4923/1.25/95%=4146 l =4.146 m3 反应器的实际体积 VR= 4.146/0.75 = 5.528m（10 分）2某二级液相反应 A + B C ,
5、 CA0=CB0=1.0 mol/m 3 ,r A= 1.010-2CACB（mol/m 3.s）采纳两釜串联操作, V R1V R2 =2 m 3 ,Q0=0.01 m 3/S,求最终的转化率；解：V R1 Q0 CA0 X A1-X A0 = Q0 CA0 XA1 k CA0 21-X A12（10 分） rA1 由于: C A0= CB0, vA =v B代入已知数据得： X A10.5 同理：V R2 Q0 CA0 X A2-X A1 = Q0 CA0 （X A2-0.5）k CA0 21-X A2 2（10 分） rA1 解得： X A20.634 3有如下平行反应A + B P （
6、主反应）A + B S 其动力学方程为： r P=k1CACB 0.3,r S=k2CA（副反应）0.5CB 1.8（mol/m 3.s）,已知：k1=k2=1,A 和 B 两种物料的初浓度： CA0=CB0=1.0mol/l,分别从反应器进口等流量加入,反应转化率为 0.9；写出瞬时挑选性与组分 A的转化率关系表达式运算在平推流反应器中的总挑选性运算在全混流反应器中的总挑选性 如采纳平推流反应器,为提高挑选性应实行怎样的加料方式；（20 分）解： 写出瞬时挑选性与组分A的转化率关系表达式 SP=rPrPr Sk 1 CAC0 B.305.C18.A1kS105.C5.111k 1CAC.0
7、B3k.2CCA.05C15.CAABBBk 1CA0=CB01（5 分）A1 SP =1CA01X1C 运算在平推流反应器中的总挑选性名师归纳总结 SaP=CA01CAfSPdCACA01CAf11AdCA第 2 页,共 4 页C- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - =CA01Afln1优秀学习资料欢迎下载CACAfCCA0 =66.4% （5 分） 运算在全混流反应器中的总挑选性 SaP= Saf= 11Af CAf=CA0 1-X Af=0.1 CSaP =1/1+0.1=0.91 （5 分）如采纳平推流反应器,为提高挑选性应实行如下的加料方式；（5
8、 分）采纳平推流反应器时,由（1）的结果知：要使 SP增加, CA-0.5 .CB 1.3 减小,CA增大, CB减小,有利于 SP增加；故实行 A从入口一次加入, B多股加入的方 式；如下图所示：四推导题（ 10 分）对气 - 固催化反应 A + B = C ,其可能的反应机理如下： A + CAB + BA + B（掌握步骤）C C + 试导出其速率方程表达式；解： 由于第三步为掌握步骤,所以其它各反应均达到平稳状态；就 r=ks.A.P B. ks C 4 分由于 1,2,4 步达到平稳,所以有名师归纳总结 . A.= K A.P Av4 分第 3 页,共 4 页B.= K B.P Bv
9、C.= K C.P Cv 又： A +b+v+c =1 解得 AKAPA/1+ KAPA + K BPB + K CPC CKCPC/1+ KAPA + K BPB + K CPC 将之代入前面方程得2 分r= K1PAPB-K2PC 1+ KAPA + K BPB + K CPC其中： K1=KS KA K2=KSKC - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载五、 在串联的连续釜式反应器中进行的某反应的反应速率与转化率关系如下图,已知 CA0=2.0 mol/m 3, V R=5 m 3,Q0=2.5m 3/s ,XA0=0, 写出图
10、解法求出串联所需的釜数原理 , 并在图中画出图解法求出达到转化率为解：多釜串联釜式反应器的设计方程为：Xf时所需串联的釜数；（10 分）（4 分）rAi1CAi1CAiCA0XAiXAi1（2 分）titi各釜的操作线斜率为：CA0ti（ 2 分）各釜的 t i 相同,CA0 2/5/2.5=1 ti从 XA=0 动身,作一条斜率为1 的直线与反应动力学的交点对应的横坐标即为第一釜的出口转化率, 再以第一釜出口转化率为起到作一条斜率为 1 的直线,与动力学曲线交点的横坐标即为其次釜的出口转化率,依次类推,当某一釜的出口名师归纳总结 转化率大于Xf 时,所需的釜数即为串联操作所需的总釜数；由图中划线的结果第 4 页,共 4 页可知,串联的釜数为4；（2 分）- - - - - - -