●北化《化学反应工程》习题精选与解答.pdf

卓越考研 http:/ 北化北化定向班咨询定向班咨询 QQ：2023285677 北化物化内部辅导北化物化内部辅导班咨询班咨询 QQ：2593587483 VIP 专线专线：135-8198-8265 化学反应工程习题精选与解答化学反应工程习题精选与解答 第一章第一章 绪论绪论 1.化学反应工程是一门研究_的科学。（化学反应的工程问题）2.化学反应工程是一门研究化学反应的工程问题的科学，既以_作为研究对象，又以_为研究对象的学科体系。（化学反应、工程问题）3._是化学反应工程的基础。（三传一反）4.化学反应过程按操作方法分为_、_、_操作。（分批式操作、连续式操作、半分批式）5.化学反应工程中的“三传一反”中的三传是指_、_、_。（传质、传热、动量传递）6.不论是设计、放大或控制，都需要对研究对象作出定量的描述，也就要用数学式来表达个参数间的关系，简称_。（数学模型）7.在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_。（累积量=输入量-输出量）8.“三传一反”是化学反应工程的基础，其中所谓的一反是指_。（D）A化学反应 B.反应工程 C.反应热力学 D.反应动力学 9.“三传一反”是化学反应工程的基础，下列不属于三传的是_。（A）A.能量传递 B.质量传递 C.热量传递 D.动量传递 第二章第二章 均相反应动力学均相反应动力学 1.均相反应是指_。（参与反应的物质均处于同一相）2.aA+bBpP+sS对于反应，则Pr_)(Ar。（ap）3.着眼反应组分 K 的转化率的定义式为_。（00KKKKnnn）4.当计量方程中计量系数的代数和等于零时，这种反应称为_，否则称为_。（等分子反应、非等分子反应）5.化学反应速率式为BACACCKr，用浓度表示的速率常数为CK，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数PK，则CK=_PK。（)()(RT）6.化学反应的总级数为 n，如用浓度表示的速率常数为CK，用逸度表示的速率常数fK，则CK=_fK。（nRT)(）7.化学反应的总级数为 n，如用浓度表示的速率常数为CK，用气体摩尔分率表示的速率常数yK，则CK=_yK。（npRT）8.在构成反应机理的诸个基元反应中，如果有一个基元反应的速率较之其他基元反应慢得多，他的反应速率即代表整个反应的速率，其他基元反应可视为处于_。（拟平衡常态）9.当构成反应机理的诸个基元反应的速率具有相同的数量级时，既不存在速率控制步骤时，可假定所有各步基元反应都处于_。（拟定常态）10.活化能的大小直接反映了_对温度的敏感程度。（反应速率）11.一个可逆的均相化学反应，如果正、逆两向反应级数为未知时，采用_法来求反应级数。（初始速率法）12.生成主产物的反应称为_，其它的均为_。（主反应、副反应）13.平行反应AP(主)S(副)均为一级不可逆反应，若主E副E，选择性 Sp与_无关，仅是_的函数。（浓度、温度）卓越考研 http:/ 北化北化定向班咨询定向班咨询 QQ：2023285677 北化物化内部辅导北化物化内部辅导班咨询班咨询 QQ：2593587483 VIP 专线专线：135-8198-8265 14.如果平行反应)()(副主SAPA均为一级不可逆反应，若主E副E，提高选择性PS应_ _。(提高温度)15.一级连串反应ASK1K2P在全混流釜式反应器中，则目的产物 P 的最大浓度max,PC_、opt_。（22/1120 1)/(KKCA、211KK）16.一级连串反应ASK1K2P在平推流反应器中，则目的产物 P 的最大浓度max,PC_、optt_。（)/(21122kkkkk、1212)/ln(kkkk）17.一级连串反应ASK1K2P在间歇式全混流反应器中，则目的产物 P 的最大浓度max,PC_、optt_。（)/(21122kkkkk、1212)/ln(kkkk）18.一级连串反应ASK1K2P在平推流反应器中，为提高目的产物 P 的收率，应_12/kk。（降低）19.链反应的三个阶段为_、_、_。（链的引发、链的传播、链的终止）20.下列属于均相反应的是_。（B）A.煤炭燃烧 B.氢气燃烧 C.离子交换 D.加氢裂解 21.下列属于均相反应的是_。（A）A.乙酸乙酯水解 B.CuO 的还原 C.加氢脱硫 D.电石水解 22.下列属于均相反应的是_。（C）A.催化重整 B.催化裂解 C.HCl 与 NaOH 的中和 D.水泥制造 23.下列属于非均相反应的是_。（D）A.乙酸乙酯水解 B.氢气燃烧 C.HCl 与 NaOH 的中和 D.催化裂解 24.下列属于非均相反应的是_。（B）A.乙酸和乙醇的酯化 B.加氢脱硫 C.氢气燃烧 D.烃类气相裂解 25.化学反应OHCHHCO2423，其中化学反应计量系数为-1 的是哪种物质_。（A）A.CO B.2H C.4CH D.OH2 26.化学反应OHNHNO222222，其中化学反应计量系数为+2 的是哪种物质_。（D）A.NO B.2H C.2N D.OH2 27.对于一非恒容均相化学反应AABB，反应组分 A 的化学反应速率Ar_。（A）A.VdtdnrAA B.VdtdnrBA C.dtdCrAA D.dtdCrBA 28.对于一非恒容均相化学反应AABB，反应产物 B 的化学反应速率Br_。（B）A.VdtdnrAB B.VdtdnrBB C.dtdCrAB D.dtdCrBB 29.对于反应aA+bBpP+sS，则Pr_)(Ar。（A）A.|ap B.ap C.pa D.pa|30.对于反应aA+bBpP+sS，则Pr_)(Br。（C）A.pb B.bp C.|bp D.pb|31.气相反应 4A+B 3R+S 进料时无惰性气体，A 与 B 以 31 的摩尔比进料，则膨胀因子A=_。（C）A.1/4 B.2/3 C.1/4 D.2/3 32.气相反应 A+B 3P+S 进料时无惰性气体，A 与 B 以 11 摩尔比进料，则膨胀因子A=_。（D）卓越考研 http:/ 北化北化定向班咨询定向班咨询 QQ：2023285677 北化物化内部辅导北化物化内部辅导班咨询班咨询 QQ：2593587483 VIP 专线专线：135-8198-8265 A.2 B.1 C.1 D.2 33.气相反应 2A+B 3P+S 进料时无惰性气体，A 与 B 以 21 摩尔比进料，则膨胀因子A=_。（C）A.1 B.1/2 C.1/2 D.1 34.气相反应 2A+B 3P+S 进料时无惰性气体，A 与 B 以 32 摩尔比进料，则膨胀因子B=_。（D）A.1 B.1/3 C.2/3 D.1 35.气相反应CO+3H2CH4+H2O进料时无惰性气体，CO与2H以 12 摩尔比进料，则膨胀因子CO=_。（A）A.2 B.-1 C.1 D.2 36.气相反应2NO+H2N2+H2O2进料时无惰性气体，NO与2H以 12 摩尔比进料，则膨胀因子NO=_。（B）A.1 B.1/2 C.1/2 D.1 37.气相反应N2+3H22NH3进料时无惰性气体，2N与2H以 23 摩尔比进料，则膨胀因子2H=_。（B）A.1 B.2/3 C.2/3 D.1 38.化学反应速率式为BACACCKr，如用浓度表示的速率常数为CK，用压力表示的速率常数为PK，则CK=_PK。（B）A.)()(RT B.)()(RT C.)()(RT D.)(RT 39.化学反应速率式为BACACCKr，如用浓度表示的速率常数为CK，用压力表示的速率常数为PK，则PK=_CK。（D）A.)(RT B.)()(RT C.)()(RT D.)()(RT 40.反应C4H102C2H4 +H2，10.2sk，则反应级数 n=_。（B）A.0 B.1 C.2 D.3 41.反应 A+B C，已知115.0sk，则反应级数 n=_。（B）A.0 B.1 C.2 D.3 42.反应 3A P，已知slmolk/15.0，则反应级数 n=_。（A）A.0 B.1 C.2 D.3 43.反应CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOC2H5+H2O，已知molslk/3.2，则反应级数 n=_。（C）A.0 B.1 C.2 D.3 44.反应N2+3H22NH3，已知molslk/81.0，则反应级数 n=_。（C）A.0 B.1 C.2 D.3 45.反应NaOH+HClNaCl+H2O，已知molslk/1.0，则反应级数 n=_。（C）A.0 B.1 C.2 D.3 46.反应 A+B C，已知slmolk/45.0，则反应级数 n=_。（A）A.0 B.1 C.2 D.3 47.下列属于平行反应的是_。（C）A.A+B P B.RBPPBA C.AP(主)S(副)D.A+B P=R+S 48.串联反应 A P（目的）R+S，目的产物 P 的得率PX=_。（B）A.AAPPnnnn00 B.00APPnnn C.00SSPPnnnn D.00RRPPnnnn 49.串联反应 A P（目的）R+S，目的产物 P 与副产物 S 的选择性PS=_。（C）A.AAPPnnnn00 B.00APPnnn C.00SSPPnnnn D.00RRPPnnnn 50.串联反应 A P（目的）R+S，目的产物 P 的总收率P=_。（A）卓越考研 http:/ 北化北化定向班咨询定向班咨询 QQ：2023285677 北化物化内部辅导北化物化内部辅导班咨询班咨询 QQ：2593587483 VIP 专线专线：135-8198-8265 A.AAPPnnnn00 B.00APPnnn C.00SSPPnnnn D.00RRPPnnnn 51.如果平行反应AP(主)S(副)均为一级不可逆反应，若主E副E，提高选择性PS应_。（B）A.提高浓度 B.提高温度 C.降低浓度 D.降低温度 52.如果平行反应AP(主)S(副)均为一级不可逆反应，若主E副E，提高收率P应_。（C）A.提高浓度 B.降低浓度 C.提高温度 D.降低温度 53.一级连串反应 A P S 在全混流釜式反应器中进行，使目的产物 P 浓度最大时的最优空时opt_。（D）A.1212)/ln(KKKK B.1221)/ln(KKKK C.2112)/ln(KKKK D.211KK 54.一级连串反应ASK1K2P在全混流釜式反应器中，则目的产物 P 的最大浓度max,PC_。（B）A.122)(210KKKAKKC B.22/1120 1)/(KKCA C.122)(120KKKAKKC D.22/1210 1)/(KKCA 55.一级连串反应ASK1K2P在间歇式反应器中，则目的产物 P 的最大浓度max,PC_。（A）A.122)(210KKKAKKC B.22/1120 1)/(KKCA C.122)(120KKKAKKC D.22/1210 1)/(KKCA 56.一级连串反应ASK1K2P在平推流管式反应器中，则目的产物 P 的最大浓度max,PC_。（A）A.122)(210KKKAKKC B.22/1120 1)/(KKCA C.122)(120KKKAKKC D.22/1210 1)/(KKCA 57.一级连串反应 A P S 在间歇式反应器中进行，使目的产物 P 浓度最大时的反应时间optt_。（D）A.211KK B.1221)/ln(KKKK C.2112)/ln(KKKK D.1212)/ln(KKKK 58.一级连串反应 A P S 在平推流管式反应器中进行，使目的产物 P 浓度最大时的反应时间optt_。（C）A.211KK B.1221)/ln(KKKK C.1212)/ln(KKKK D.2112)/ln(KKKK 59.下列反应没有涉及到链反应的是_。（B）A.石油裂解 B.酯化反应 C.烃类氧化 D.聚合反应 60.简述均相反应及其动力学的研究内容？答：参与反应的各物质均处于同一个相内进行的化学反应称为均相反应。均相反应动力学是研究各种因素如温度、催化剂、反应物组成和压力等对反应速率、反应产物分布的影响，并确定表达这些影响因素与反应速率之间定量关系的速率方程。61.简述链锁反应所具有的基本特征？答：1）链反应具有三个阶段：链的引发、链的传播和链的终止；2）链的引发和传播均需要通过游离原子或游离基；3）游离原子和游离基均具有较高活性，容易受器壁或其它惰性物的作用而重新生成稳定的分子，从而使链反应终止。62.反应 2NO +2H2 =N2 +2H2O，实验测得速率方程为：222HNONCkC。试设定能满足实验结果的反应机理。解：机理（1）：222212OHNHNOk （慢）OHHOHk222222 （快）22211HNONCCk 所以与实验结果相同 卓越考研 http:/ 北化北化定向班咨询定向班咨询 QQ：2023285677 北化物化内部辅导北化物化内部辅导班咨询班咨询 QQ：2593587483 VIP 专线专线：135-8198-8265 机理（2）：222ONNO （快速）2222225OHNHONk （慢速）OHHOHk222226 （快）达拟平衡态，为速控步骤 222255HONNCCk 由得 23422NOONCkCk 24322NOONCkkC 代入 22222435HNOHNONCkCCCkkk 此机理与实验结果相同，选机理（2），因其无叁分子反应，而机理（1）是。63.由 A 和 B 进行均相二级不可逆反应AA+BB=SS，速率方程：A=dtdCABACkC。求：（1）当BABACC00时的积分式 （2）当BAABBACC00时的积分式 解：（1）CA与 CB之比保持恒定BABABACCCC00 所以 ABABCC 0AACCBAACCdCkt 0022AAAACCCCAAAABACdCtkCdCkt kkAB 积分得011AACCtk 写成转化率时)1(10AAACtk（2）)1(0AAACC )1()1(10000ABABABABBCCCCC 式中：ABABBAABCC001 积分得 AABCkt11ln)1(1101 64.反应 A B 为 n 级不可逆反应。已知在 300K 时要使 A 的转化率达到 20%需 12.6 分钟，而在 340K 时达到同样的转化率仅需3.20 分钟，求该反应的活化能 E。解：nAAAkCdtdCr 卓越考研 http:/ 北化北化定向班咨询定向班咨询 QQ：2023285677 北化物化内部辅导北化物化内部辅导班咨询班咨询 QQ：2593587483 VIP 专线专线：135-8198-8265 AACCtnAAtdtCdC00 即ktCCnnAnA1011111 达 20%时，08.0AACC tMtCnknnA11)125.1()1(1110 式中 M 为常数 6.121300 Mk 2.31340 Mk )34013001(314.86.12/2.3/lnln300340EMMkk E=29.06（kJ/mol）65.考虑下述连串反应:CkBkA21，已知上述反应中每一步均为一级反应，试求 A、B 和 C 的浓度随间变化的函数式。解:对于反应物 A，应有:AACkdtdC1 积分得 )exp(10tkCCAA 对于 B,应有 BABABCktkCkCkCkdtdC210121)exp(将上式两端乘以)exp(2tk可得 dttkkCkdttkCkdCtkABB)exp()exp()exp(1201222 即 dttkkCktkCdAB)exp()exp(12012 将上式积分得,1)exp()exp(1201212tkkCkkktkCAB )exp()exp(210121tktkCkkkCAB 0ACBACCCC )(0BAACCCCC)exp()exp(1 212111220tkkkktkkkkCA 第三章第三章 理想反应器理想反应器 1.理想反应器是指_、_。理想混合（完全混合）反应器、平推流（活塞流或挤出流）反应器 2.具有良好搅拌装置的釜式反应器按_反应器处理，而管径小，管子较长和流速较大的管式反应器按_反应器处理。（理想混合反应器、平推流）3.分批式完全混合反应器操作的优化分析是以_、_为目标进行优化的。（平均生产速率RY最大、生产经费最低）4.全混流反应器的空时是_与_之比。（反应器的有效容积、进料流体的容积流速）5.全混流反应器的容积效率为_与_之比。（反应时间 t、空时）卓越考研 http:/ 北化北化定向班咨询定向班咨询 QQ：2023285677 北化物化内部辅导北化物化内部辅导班咨询班咨询 QQ：2593587483 VIP 专线专线：135-8198-8265 6.全混流反应器的放热速率GQ=_。（prACvHrV0)(）7.全混流反应器的移热速率rQ=_。（)()1(000PmPcvU A TTcvUAT）8.全混流反应器的定常态操作点的判据为_。（rGQQ）9.全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为_、_。（rGQQ、dTdQdTdQGr）10.全混流反应器的返混_。（最大）11.平推流反应器的返混为_。（零）12.对于恒容的平推流管式反应器_、_、_一致。（平均停留时间、反应时间、空时）13.对于恒容的_管式反应器平均停留时间、反应时间、空时一致。（平推流）14.如果将平推流反应器出口的产物部分的返回到入口处与原始物料混合，这类反应器为_的平推流反应器。（循环操作）1 对于循环操作的平推流反应器，当循环比0 时为_反应器，而当时则相当于_反应器。（平推流、全混流 16.对于循环操作的平推流反应器，当循环比0 时反应器内返混为_，而当时则反应器内返混为_。（零、最大）17.对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器类型为_。（全混流串平推流）18.对于反应级数 n0 的反应，为降低反应器容积，应选用_反应器为宜。（全混流）19.对于反应级数 n0 的反应，为降低反应器容积，应选用_反应器为宜。（平推流）20.对于自催化反应，最合适的反应器为_。（全混流串平推流）21.对于可逆的放热反应，使反应速率最大的反应温度optT_。（)()1(ln)(002001012AARAACCEkCEkREE）22.对于可逆的放热反应，达到化学反应平衡时的温度eT_。（)()1(ln)(0000012AARAACCkCkREE）23.分批式操作的完全混合反应器非生产性时间0t不包括下列哪一项_。（B）A.加料时间 B.反应时间 C.物料冷却时间 D.清洗釜所用时间 24.在间歇反应器中进行等温二级反应 A B，slmolCrAA/01.02，当lmolCA/10时，求反应至lmolCA/01.0所需时间 t=_秒。（D）A.8500 B.8900 C.9000 D.9900 25.在间歇反应器中进行等温一级反应 A B，slmolCrAA/01.0，当lmolCA/10时，求反应至lmolCA/01.0所需时间 t=_秒。（B）A.400 B.460 C.500 D.560 26.在全混流反应器中，反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比为_。（A）A.空时 B.反应时间 t C.停留时间 t D.平均停留时间t 27.全混流反应器的容积效率大于 1.0 时，且随着A的增大而增大，此时该反应的反应级数n_。（A）A.0 B.=0 C.0 D.0 卓越考研 http:/ 北化北化定向班咨询定向班咨询 QQ：2023285677 北化物化内部辅导北化物化内部辅导班咨询班咨询 QQ：2593587483 VIP 专线专线：135-8198-8265 28.全混流反应器的容积效率小于 1.0 时，且随着A的增大而减小，此时该反应的反应级数n_。（D）A.0 B.=0 C.0 D.0 29.全混流反应器的容积效率=1.0 时，该反应的反应级数 n_。（B）A.0 B.=0 C.0 D.0 30.全混流釜式反应器最多可能有_个定常态操作点。（C）A.1 B.2 C.3 D.4 31.全混流反应器中有_个稳定的定常态操作点。（B）A.1 B.2 C.3 D.4 32.对于_的反应器在恒容反应过程的平均停留时间、反应时间、空时是一致的。（D）A.间歇式反应器 B.全混流反应器 C.搅拌釜式反应器 D.平推流管式反应器 33.一级不可逆液相反应A2R，30/30.2mkmolCA，出口转化率7.0Ax，每批操作时间htt06.20，装置的生产能力为 50000 kg 产物 R/天，RM=60，则反应器的体积 V 为_3m。（C）A.19.6 B.20.2 C.22.2 D.23.4 34.对于自催化反应，最合适的反应器为_。（D）A.全混流反应器 B.平推流反应器 C.循环操作的平推流反应器 D.全混流串接平推流反应器 35.对于绝热操作的放热反应，最合适的反应器为_。（D）A.平推流反应器 B.全混流反应器 C.循环操作的平推流反应器 D.全混流串接平推流反应器 36.对于反应级数 n0 的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用_。（B）A.平推流反应器 B.全混流反应器 C.循环操作的平推流反应器 D.全混流串接平推流反应器 37.对于反应级数 n0 的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用_。（A）A.平推流反应器 B.全混流反应器 C.循环操作的平推流反应器 D.全混流串接平推流反应器 38.对于可逆放热反应，为提高反应速率应_。（C）A.提高压力 B.降低压力 C.提高温度 D.降低温度 39.对于单一反应组分的平行反应AP(主)S(副)，其瞬间收率P随AC增大而单调增大，则最适合的反应器为_。（A）A.平推流反应器 B.全混流反应器 C.多釜串联全混流反应器 D.全混流串接平推流反应器 40.对于单一反应组分的平行反应AP(主)S(副)，其瞬间收率P随AC增大而单调下降，则最适合的反应器为_。（B）A.平推流反应器 B.全混流反应器 C.多釜串联全混流反应器 D.全混流串接平推流反应器 卓越考研 http:/ 北化北化定向班咨询定向班咨询 QQ：2023285677 北化物化内部辅导北化物化内部辅导班咨询班咨询 QQ：2593587483 VIP 专线专线：135-8198-8265 41.简述理想反应器的种类？答：通常所指的理想反应器有两类：理想混合（完全混合）反应器和平推流（活塞流或挤出流）反应器。所谓完全混合流反应器是指器内的反应流体瞬间达到完全混合，器内物料与反应器出口物料具有相同的温度和浓度。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，不存在不同停留时间的物料的混合，所有的物料在器内具有相同的停留时间。42.简述分批式操作的完全混合反应器？答：反应物料一次性投入反应器内，在反应过程中，不再向器内投料，也不出料，待达到反应要求的转化率后，一次性出料，每批操作所需生产时间为反应时间与非生产性时间之和，非生产性时间包括加料、排料和物料加热、冷却等用于非反应的一切辅助时间。43.简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？答：空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，所以三者相等。44.对于可逆放热反应如何选择操作温度？答：1）对于放热反应，要使反应速率尽可能保持最大，必须随转化率的提高，按最优温度曲线相应降低温度；2）这是由于可逆放热反应，由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高，净反应速率出现一极大值；3）而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。45.对于反应，21ARCkr，1E；ASCkr2，2E，当1E2E时如何选择操作温度可以提高产物的收率？答：对于平行反应ARTEEARTERTESRRCekkCekekrrS12212010/20/10，所以，当1E2E时应尽可能提高反应温度，方可提高 R 的选择性，提高 R 的收率。46.在间歇釜中一级不可逆反应，液相反应 A 2R，AAkCr kmol/m3h，k=9.52109exp-7448.4/T h-1，0AC2.3 kmol/m3，RM60，0RC0，若转化率Ax0.7，装置的生产能力为 50000 kg 产物 R/天。求 50等温操作所需反应器的有效容积？（用于非生产性操作时间t0=0.75 h）解：反应终了时 R 的浓度为)/(22.3230mkmolxCCAAR AxAAxAAAxkxdxkkCdxCtAA11ln111000 92.0502734.7448exp1052.99k )(31.17.011ln92.01ht 24500000ttMVCRR )(2.226022.32406.2500003mV 47.CH2=CHCH=CH2(A)+CH2=CHCOOCH3(B)COOCH3(C)该反应在全混流反应器中进行，以 AlCl3为催化剂，反应温度 20，液料的体积流速为 0.5 m3/h，丁二烯和丙烯酸甲酯的初始浓度分别为0AC96.5 mol/m3，0BC184 mol/m3，催化剂的浓度为DC6.63 mol/m3。速率方程DAACkCr，式中 k=1.1510-3 m3/molks，若要求丁二烯转化率为 40%。求：1）反应器的卓越考研 http:/ 北化北化定向班咨询定向班咨询 QQ：2023285677 北化物化内部辅导北化物化内部辅导班咨询班咨询 QQ：2593587483 VIP 专线专线：135-8198-8265 体积 V；2）容积效率。解：1）A +B C DAADAAACxkCCkCdtdCr)1(0 对于全混流反应器 DAADAAAAAAACxkxCxkCxCrxC)1()1(000 )(28.24)(4.8763.6)4.01(1015.14.03hks 0vV hmv/5.030 3014.125.028.24mvV 2）在分批式反应器内的反应时间为)(671104.000ksxdxkCrdxCtAxAADAAA 766.04.8767t 48.在全混流反应器中一级不可逆反应，液相反应 A 2R，AAkCr kmol/m3h，k=9.52109exp-7448.4/T h-1，0AC2.3 kmol/m3，RM60，0RC0，若转化率Ax0.7，装置的生产能力为 50000 kg 产物 R/天。求 50等温操作所需反应器的有效容积和它的容积效率？（用于非生产性操作时间 t0=0.75 h）解：（1）进料速度 v0 AARxCC02 RAARMxvCCv24500002000 60,7.0,3.20RAAMxC以 hmv/78.10)7.03.226024/(5000030 （2）反应器有效容积 V)1(00AAAAAxkxkCxCvV 3034.27)1(mxkxvVAA (3)AxAAxAAAxkxdxkkCdxCtAA11ln111000 92.0502734.7448exp1052.99k )(31.17.011ln92.01ht 516.054.213.1t 49.现有一有效容积为 0.75m3的搅拌釜反应器，其内设置有换热面积为 5.0m2的冷却盘管。欲利用 改 反 应 器 来 进 行A R的 一 级 不 可 逆 的 液 相 反 应，其 速 率 常 数)(9.5525exp100788.119hTk，反 应 热m olAJHr/20921)(，原 料 液 中 A 的 浓 度卓越考研 http:/ 北化北化定向班咨询定向班咨询 QQ：2023285677 北化物化内部辅导北化物化内部辅导班咨询班咨询 QQ：2593587483 VIP 专线专线：135-8198-8265 lmolCA/2.00，但不含反应产物 R。此原料液的密度=1050g/l；定压比热929.2PC（J/g）。要求原料液的进料流率为hmv/330，反应器出口的反应液中lmolCA/04.0。总传热系数U=209.2（KJ/m2h）。所用的冷却介质的温度为 25。试求满足上述反应要求所需的反应温度以及料液的起始温度 T0。解：1)计算反应温度 T kCCAA110 18)375.0()104.022.0()1(0AACCk 根据 9.5525exp100788.19Tk KT6.308 2）)()(00PmrAcvTTUAHrVTT KT4.297929.210503)16.2986.308(52.2092092175.004.0186.3080 50.(CH3CO)2(A)+H2O(B)2CH3COOH(C)乙酸酐发生水解，反应温度 25，k=0.1556 min-1，采用三个等体积的串联全混流釜进行反应，每个釜体积为 1800 cm3，求使乙酸酐的总转化率为 60%时，进料速度0v。解：初始浓度为0AC，离开第一釜为1AC，依次为2AC、3AC。1101)(AAArCC 11)(AAkCr 11101110111111kxkCCkCCCAAAAAA 对第二釜21211kCCAA 对于等体积釜串联21 22202)1(11)1(1kxkCCAAA 同理 33)1(11kxA =2.3（min）min)/(6.7823.2180030cmVv 51.串 联 全 混 流 反 应 器 进 行 一 级 不 可 逆 反 应，假 定 各 釜 容 积、温 度 相 同，,9.0,10),(92.0301Axhmhk试计算 N 为 1，2，3 的反应有效容积，如不考虑非生产性操作时间的条件下分批式反应器的有效容积。解：利用 NiNAkx)1(11,N(个)1 2 3 V（3m）97.8 47.0 37.6 卓越考研 http:/ 北化北化定向班咨询定向班咨询 QQ：2023285677 北化物化内部辅导北化物化内部辅导班咨询班咨询 QQ：2593587483 VIP 专线专线：135-8198-8265 若采用分批式 thkA503.29.011ln92.0111ln1 时为其中1N,VVtB h78.9108.97 303.258.9778.9503.2mVB 52.应用两个按最优容积比串联的全混流釜进行不可逆的一级液相反应，假定各釜的容积和操作温度都相同，已知此时的速率常数 k=0.92h-1，原料液的进料速度0v=10m3/h，要求最终转化率Ax0.9，试求 V1、V2和总容积 V。解：对于一级不可逆反应应有 21010111)1(1)1(1)1(AAAAAAAxkCxkCxxr 代入iAiAiAiAiAiArrxxxr,1,1,111)1(得 )1(1)1(11)1(1102001210AAAAAAAAxkCxkCxxxkC 整理得 022121AAAxxx 9.02Ax，6838.01Ax )(35.2)6838.01(92.06838.0)1(111hxkxAA )(5.233101mvV )(35.2)9.01(92.06838.09.0)1(2122hxkxxAAA )(5.233202mvV 总容积)(47321mVVV 53.用 两 串 联 全 混 流 反 应 器 进 行 一 个 二 级 不 可 逆 等 温 反 应，已 知 在 操 作 温 度 下,10,30.2),(92.03030113hmvmkmolChkmolmkA要求出口 xA=0.9，计算该操作最优容积比)(21VV和总容积 V。解：31202120111)1(2)1(1)1(AAAAAAAxkCxkCxxr 代入111)1(1,2,0,1,1,1,AAAAAArrxxxr )1(1)1(11)1(221,2021,201,31,20AAAAAAAxkCxkCxxkC 卓越考研 http:/ 北化北化定向班咨询定向班咨询 QQ：2023285677 北化物化内部辅导北化物化内部辅导班咨询班咨询 QQ：2593587483 VIP 专线专线：135-8198-8265 741.0099.001.33112131AAAAxxxx hxkCxxAAAA22.5)741.01(3.292.1741.0)1(2210011 hxkCxxAAAA51.7)9.01(3.292.0741.09.0)1(2220122 695.051.722.52121VV 总容积021vVVV 33.127)22.551.7(10mV 54.应用管径为 D=12.6cm 的管式反应器来进行一级不可逆的气体 A 的热分解反应，其计量方程为 A=R+S；速率方程为AAkCr；而 k=7.8109exp-19220/T(s-1),原料为纯气体 A,反应压力P=5atm 下恒压反应,T=5000C。Ax0.9,0AF=1.55kmol/h,求所需反应器的管长 L,停留时间 t，空时（理想气体）。解：反应气体的进料体积流速为：)/(66.195773082.055.1300hmPRTFvA 反应流体在管内的体积流速为：PRTxyFPFRTvAAA/)1(00 此处：00AFF（纯气体）；0.10Ay，1112A，PRTCA01 00/)1(AAACxFv 而 )1()1()1()1(0000AAAAAAAAAAxCxxFCxFvFC AxAAAxdxxkvV00)1()1(1 )(0083.0)(88.2911ln21hsxxkAA )(0.13)126.0(14.388.291046.544423202mDvDVL )(57.1811ln1110sxkxdxktAxAAA 55.液 相 原 料 中 反 应 物A进 入 平 推 流 反 应 器 中 进 行RA2的 反 应，已 知slm o lCrlVlm o lCAAA2005.0,2,1。求：1）当出口浓度lmolCA5.0时的进料流0v。2)当进料流量min5.00lv 时出口浓度AfC。解：1）AxAAAArdxvCVFV0000 卓越考研 http:/ 北化北化定向班咨询定向班咨询 QQ：2023285677 北化物化内部辅导北化物化内部辅导班咨询班咨询 QQ：2593587483 VIP 专线专线：135-8198-8265 sCCCdCrdxCACCAAAxAAAAAA20)11(05.0105.002000 2）svVCCAA2405.0602)11(05.0100 lmolCCCAAA077.01311311211210 56.自催化反应 A+R 2R，其速率方程为：RAACkCr，在 70下等温地进行此反应，在此温度下 k=1.512 m3/kmolh；其它数据如下：0AC0.99 kmol/m3；0RC0.01 kmol/m3；0v10 m3/h；要求反应的转化率Ax0.99。试求：1）在全混流反应器中反应所需的容积；2）在平推流反应器中反应所需的容积。解：令0101.099.001.000ARCCa )1(0AAAxCC )(000AAAARRxaCxCCC )(1(20AAAAxaxkCr 1）全混流反应器所需的容积)(661)99.00101.0)(99.01(99.0512.199.010)(1(300mxaxkCxvVAAAA 2）平推流反应器所需的容积 AAAxAxAAAAdxxaxakCvxaxdxkCvVAA11111)(1(000000 0001.1ln100ln0101.199.0512.110ln11ln)1(00axaxakCvVAAA )(8.603mV 57.(A)(P)(S)66HCk1ClHC56k3246ClHC 反应速度AACkdtdC1；PAPCkCkdtdC21，在恒温恒容下求(a)平推流(b)全混流,求PS，其中)(0.111hk,),(1),(5.0012hvVhk000SPCC,lmolCA/10。解:(a)lmolkCCAA/368.0exp10 2101kkCkCAP(12kkee)=5.011()0.15.0ee=0.477mol/)477.0368.