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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．选择题(每题2分，共10分) 1．可逆放热反应，在转化率一定时，反应速率随温度升高而 Ａ．降低 Ｂ.升高 Ｃ. A、B均可能 Ｄ.同可逆吸热反应 2．对于A → P (主)， A → B（副）的平行反应，若反应级数α主α副，在相同的操作条件和反应时间下，下列各种反应器所得转化率判断中正确的是 Ａ．CSTRPFR Ｂ.CSTRPFR Ｃ. PFR间歇反应器 Ｄ.PFR多级CSTR串联 3．平推流反应器的Pe、N、σθ2值分别为 Ａ．0、0、 1 Ｂ. ∞、0、0 Ｃ. 0、∞、0 Ｄ. ∞、∞、0 4．对于转化率与反应速率存在极大值的动力学关系，采用下列何种型式的反应器可能使得所需反应体积最小 Ａ．PFR Ｂ.PFR后串接一个CSTR Ｃ. CSTR Ｄ.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，则 Ａ．(XＡ)PFR(XＡ)两个CSTR串联(XＡ)单个CSTR Ｂ.(XＡ)单个CSTR (XＡ)两个CSTR串联(XＡ)PFR Ｃ. (XＡ)PFR(XＡ)单个CSTR(XＡ)两个CSTR串联 Ｄ.(XＡ)PFR =(XＡ)单个CSTR =(XＡ)两个CSTR串联 本题答案 1． C， 2、A ， 3、 D ， 4、 D ， 5、A 二．讨论题（10分） 一间歇釜式反应器中进行一级不可逆反应，在相同的操作时间下采用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/kln(1/(1-xA))(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．计算题 有一级不可逆反应A → P，在85℃时反应速率常数为3.45×10-2 min-1，若日产400Kg的产品P,A和P的密度均为1.25Kg/l,今拟在一容积为10m3的间歇釜式反应器中进行，若辅助操作时间为0.5 h,最终转化率为95%，求:①每批操作所需反应时间？②若装填系数为0.75，求反应器的体积？（20分） 解： ① t= = =86.8 min =1.45 h （10分） ② 每批产量：400×24/（t0+t）=400×24/(0.5 + 1.45)= 4923 Kg 每批物料的投放量： Q0= 4923/1.25/95%=4146 l =4.146 m 反应器的实际体积VR= 4.146/0.75 = 5.528m3 2．某二级液相反应A + B C ，CA0=CB0 =1.0 mol/m3 ，rA= 1.0×10-2CACB（mol/m3.s）采用两釜串联操作，VR1＝VR2 =2 m3 ，Q0=0.01 m3/S 解： VR1＝ Q0 CA0 (XA1-XA0 ) = Q0 CA0 XA1 rA1 k CA0 2(1-XA1)2 因为: CA0= CB0, vA =vB 代入已知数据得：XA1＝0.5 （10分） 同理： VR2＝ Q0 CA0 (XA2-XA1 ) = Q0 CA0 （XA2-0.5） rA1 k CA0 2(1-XA2)2 解得：XA2＝0.634 （10分） 3．有如下平行反应 A + B → P （主反应） A + B → S （副反应） 其动力学方程为：rP=k1CACB0.3，rS=k2CA0.5CB1.8（mol/m3.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。 ①写出瞬时选择性与组分A的转化率关系表达式 ②计算在平推流反应器中的总选择性 ③计算在