化学反应工程考试题.doc

2002 ~ 2003 学年第 一 学期 专业 化学反应工程 课程考试 A 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 总分 得分 一填空（20分，除特别说明外，每空1分） 1．反应器设计的任务主要有1________________________________；2______________ ______________________；3______________________________________________。 2．现有反应器A和B，若为了增大生产的处理能力，一般应将A和B___________，若要提高反应的转化率，应将A和B_____________。（填串联或并联） 3．从生产能力的角度出发，考虑一个简单反应器，如果反应级数高，要求转化率也高，一般情况下应优先考虑__________________反应器（填平推流或全混流）。 4．化工工业上催化剂性能的三个主要指标为___________________、_______________、 _________________________。 5．根据定义，若某固体催化剂为一边长为a的立方体，其性状系数φ＝____________。（2分） 6．化工生产中反应器按其操作方式分，可分为______________________、__________ ___________、____________________________。 7．O2在某固体催化剂上吸附发生解离（O22O），可近似认为时Langnuir吸附，其反应机理为A＋2σ2A1/2σ。若吸附平衡常数为KA，O2的分压为PA，则θA＝___________________。（2分） 8．在石油化工中，由于催化剂在使用中逐渐在表面上沉积了一层含碳化合物，减少了可用的表面积，使催化剂失活，这种失活称为______________失活。在合成氨工业中，由于原料气中硫等杂质未除净而使催化剂失活，这种失活称为____________失活。 9．在某催化剂中发生的化学反应AB，已知分子扩散系数DAB=0.150cm2/s,克努森扩散系数DKA＝0.008 cm2/s，则其过渡区扩散系数D＝____________________cm2/s。（2分） 二、名词解释（2×5＝10分） 1选择率 2克努森扩散 3催化剂失活 4气固相反应本征动力学 5拟均相一维模型 三判断题（10分） （ ）1．反应程度ξ不可能大于1。 （ ）2．满足质量作用定律的反应一定是基元反应。 （ ）3．根据收率和选择率的定义，收率y≤选择率φ。 （ ）4．若一个反应器体积V＝10m3，液体进料量V0＝30m3/h,则空时τ＝3h－1。 （ ）5．长度与直径比较大的管式反应器，若管内流体处于层流流动时，可近似认为是平推流反应器。 （ ）6．物理吸附的吸附量永远随温度的增加而下降。 （ ）7．正催化剂对反应的催化过程主要通过降低反应的活化能，从而改变化学反应的平衡来达到加速反应的目的。 （ ）8．对于零级反应，相同的条件下，达到相同的转化率，无论采用平推流和全混流反应器，其有效体积都是一样的。 （ ）9．高流速气体通过固定床的催化剂床层时，压降主要是由于表面摩擦而产生的。 （ ）10．对于单纯外扩散控制的气固相传质速率的催化反应，减小颗粒的尺寸是最有效的增大表观速率的方法。 四问答题（共30分） 简述全混流反应器的特点。（5分） 选择反应器形式及操作时都应考虑的那些内容？（6分） Langnmuir等温吸附都有那些基本假定？（6分） 简述“飞温”的形成及危害。（6分） 5．简述气固非均相催化反应全过程的七个步骤，并指出什么情况下为控制步骤。（7分） 五推导题（10分） 乙炔与氯化氢在HgCl2－活性炭催化剂上合成氯乙烯的反应 C2H2+HClC2H3Cl (A) (B) (C) 其动力学方程式为如下形式： 试写出反应机理，推导出方程并指明控制步骤。 六计算题（20分） 某一级不可逆液相反应，其动力学方程为，kmol/m3.h，其中，已知CA0＝2.30 kmol/m3，要求反应终了的转化率为0.70，装置的生产能力为30000kg产物R。试计算在50℃下等温操作，分别采用（1）全混流反应器（2）平推流反应器的有效体积，并比较大小。（8分） k k1 k2 P S A 2．平行反应 已知t＝0时，CA＝CA0，CP＝CS＝0，试推导t＝t时刻，浓度CA,CS,CP以及产物P的选择率φP的表达式。（5分） 3．在一气固相催化反应器中，有φ58×4mm的