2020 化学反应工程_郭孝天(荆楚理工学院) 最新满分章节测试答案

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本课程起止时间为:2020-02-17到2020-05-31
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【作业】第一章 绪论 第一章习题

1、 问题:甲醛和乙炔在催化剂作用下生成1,4-丁炔二醇。在涓流床反应器中进行，原料分离回收循环操作。某工厂生产中测得如下数据：反应器的甲醛浓度为10%（质量比），出反应器的甲醛浓度为1.6%，丁炔二醇的初浓度为0，出口浓度为7.65%。假设分离回收中无损失，试计算此反应过程中的转化率、选择率、单程收率和总收率。
评分规则: 【 分值：计算出此反应过程中的转化率、选择率、单程收率和总收率，各0.25分答案：0.84,0.635,0.534,0.635
】

【作业】第二章 化学反应动力学 第二章习题

1、 问题:有下列两个反应：（1）       C2H4 的二聚反应，反应温度为200℃，反应活化能=156.9kJ/mol（2）       C2H6  的二聚反应，反应温度为200℃，反应活化能=104.6kJ/mol为使反应速率提高一倍，计算所需提高的温度为多少？并讨论所计算的结果。
评分规则: 【 分值：(1)0.4分;(2)0.4分;讨论结果0.2分答案：8.4℃,12.7℃
】

2、 问题:一般反应温度上升10℃，反应速率增大一倍（即为原来的2倍）。为了使这一规律成立，活化能与温度间应保持如何关系？并求出下列温度下的活化能。温度（K）：300、400、600、800、1000。
评分规则: 【 分值：每个温度0.2分答案：53.59kJ/mol，94.51 kJ/mol，210.92 kJ/mol，373.43 kJ/mol，582.05 kJ/mol
】

【作业】第三章 理想间歇反应器与典型化学反应的基本特征 第三章习题

1、 问题: 有一反应在间歇反应器中进行，初浓度1mol/l，经过8min后，反应物转化率为0.8，经过18min后，转化率为0.9，求该反应的动力学关系？
评分规则: 【 分值：动力学表达式1分答案：n=2，k=0.5L/(mol·min)
】

2、 问题:在生物化工中胰蛋白原转化成胰蛋白酶的速率为(-rA)=kCACS式中   CA为胰蛋白原浓度；CS为胰蛋白酶浓度。在间歇反应实验中测得不同温度下反应速率于某时刻tmax达到最大值。实验结果如表所示。温度（K）CAo(kmol/m3)CSo(kmol/m3)tmax（h）2930.650.052.403100.620.080.434试求反应活化能。
评分规则: 【 分值：反应活化能1分答案：E=65.94kJ/mol
】

3、 问题:己二醇(a)和己二酸(b)以等分子比用硫酸作催化剂进行缩聚反应，生成醇酸树脂，其反应速率方程式为(-ra)=kCaCb，         Cao=0.004kmol/L。现在用间歇反应器进行生产，每批操作的加料、出料和清洗等辅助时间为1h，若每天处理2400kg己二酸（己二酸分子量为146），己二醇和己二酸的转化率为80%，反应釜装料系数为0.75，70℃时，k=1.97 L/(kmol.min)。试计算反应釜的体积。
评分规则: 【 分值：反应器体积1分答案：VR=2.17m3
】

4、 问题:    一级可逆反应，反应物A，产物P。 已知Cao=0.05mol/l,Cpo=0。当此反应在间歇反应器中进行时，经过8分钟A的转化率是33%，而此时平衡转化率为66.7%。求此反应的动力学方程。
评分规则: 【 分值：写出动力学方程1分答案：(-rA)=0.0578cA-0.0289(0.5- cA)
】

5、 问题: 一级可逆反应，原料A，产物为P，实验测得下列数据，已知CAo=1.89mol/l，Cpo=0。时间（s）01803004201440∞A转化量00.200.330.431.051.58试求：平衡转化率Xe和反应速率常数k1,k2。
评分规则: 【 分值：平衡转化率0.5分; k1，k2 0.5分答案：xe=0.836，k1=6.37´10-4s-1，k2=1.25´10-4s-1
】

6、 问题:在间歇釜式反应器中进行平行反应反应，反应物A，主副产物各为P、S。实验测得50℃时恒为Cp/Cs=2，当反应10分钟后，A的转化率为0.50，反应时间延长一倍，转化率为0.75，求k1和k2的值，又当温度提高10℃，测得Cp/Cs=3，试问哪个反应活化能大？两个反应活化能差多少？ 
评分规则: 【 分值：k1，k2 0.5分；活化能比较0.5分答案：k1=0.0462min-1，k2=0.023 min-1，DE=36.28 kJ/mol
】

【作业】第四章 理想流动管式反应器 第四章习题

1、 问题:见附件
评分规则: 【 分值：写出结题过程，得到正确答案1分答案：1.733m3
】

2、 问题:见附件
评分规则: 【 分值：计算停留时间0.5分；计算管长0.5分答案：140.8m
】

3、 问题:见附件
评分规则: 【 分值：计算收率选择性1分；计算反应器体积1分答案：0.577，0.7145，0.274m3
】

【作业】第五章 连续流动釜式反应器（CSTR） 第五章习题

1、 问题: 1、  液相一级不可逆分解反应A→B+C于常温下在一个2m3全混流反应器中等温进行。进口反应物浓度为1 kmol·m-3，体积流量为1m3·hr-1，出口转化率为80%。因后续工段设备故障，出口物流中断。操作人员为此紧急停止反应器进料。半小时后故障排除，生产恢复。试计算生产恢复时反应器内物料的转化率为多少？
评分规则: 【 分值：计算速率常数正确得1分，计算转化率正确得1分。答案：k=2h-1，xA=0.9264.
】

2、 问题:2、反应A+B→R+S，已知VR=0.001m3，物料进料速率V0=0.5×10-3m3·min-1，cA0=cB0=5mol·m-3，动力学方程式为−rA=kcAcB，其中k=100m3·kmol-1·min-1。求：(1)反应在平推流反应器中进行时出口转化率为多少？(2)欲用全混流反应器得到相同的出口转化率，反应器体积应多大?(3)若全混流反应器体积VR=0.001m3，可达到的转化率为多少?
评分规则: 【 分值：每小问答对得1分。答案：(1)xAf=0.5, (2)VR=0.002m3,(3)VR=0.001m3
】

3、 问题:1           在全混流反应器中进行如下等温液相反应：2A→B＋CrC=k1cA2A＋B→2DrD=2k2cAcBA的初始浓度为2.5kmol·m-3，A和C的出口浓度分别为0.45和0.75kmol·m-3。假设进口物流中不含B、C、D，反应时间为1250s，求：1.     出口物流中B和D的浓度；2.     k1和k2 。
评分规则: 【 分值：（1）1分；（2）1分；答案：（1）CB= 0.2kmol/m3,CD=1.1kmol/m3; （2）k1=2.963×10-3m3 kmol-1s-1；k2=4.889×10-3m3 kmol-1s-1
】

4、 问题:在体积为Vr的反应器中进行液相等温反应A→P，已知反应级数为二级，求：（1）当在CSTR中的转化率为0.5时，若将此反应器改为同体积的PFR，反应条件不变，则转化率为多大？（2）当在CSTR中的转化率为0.5时，若将此反应器增大10倍，则转化率又为多大？（3）若反应为零级时，求（1）（2）的计算结果。（4）若反应为1级时，重复（1）（2）的计算要求。
评分规则: 【 分值：（1）0.5分；（2）0.5分；（3）0.5分；（4）0.5分.答案：（1）0.667；（2）0.8；（3）0.5,1.0；（4）0.632,0.909
】

5、 问题:见附件
评分规则: 【 分值：计算正确，讨论合理得1分.答案：V0.6=67.2L ; V0.8=96L ; V1.0=96L
】

6、 问题:见附件
评分规则: 【 分值：R=3时,0.5分; R=0,R=无穷大，0.5分.答案：R=3时,V=11.4L; R=0,V=无穷大; R=无穷大,V=50L
】

【作业】第七章 化学反应过程的优化 第七章习题

1、 问题:1、某二级不可逆液相反应在1m3的全混流反应器中等温进行，达到的转化率为80%。现生产要求增加一个全混流反应器串联操作，使转化率达到96%，这个增加的反应器应该多大？
评分规则: 【 分值：计算总体积正确得1分。答案：V2=5m3
】

2、 问题:2、自催化反应A+P→2P的速率方程为：−rA=kcAcP，k=l m3·kmol-1·min-1，原料组成为含A 13%，含P 1%(摩尔分数)，且cA0+cP0= l kmol·m-3，出口流中cP= 0.9 kmol·m-3，计算采用下列各种反应器时的空间时间。(1)平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)平推流与全混流反应器的最佳组合；(4)全混流反应器与一分离器的最佳组合。
评分规则: 【 分值：每小问各0.5分答案：（1）4.76min；（2）9.2min；（3）3.91min；（4）1.71min
】

3、 问题:3、 平行液相反应A→P      rP=1A→R      rR=2cAA→S      rS=cA2已知cA0=2kmol·m-3，cAf=0.2kmol·m-3，求下列反应器中，cP最大为多少?平推流反应器；(2)全混流反应器；(3)两相同体积的全混流反应器串联，cA1=1 kmol·m-3。
评分规则: 【 分值：（1）0.5分；（2）0.5分；（3）1分答案：（1）0.5kmol·m-3；（2）1.25kmol·m-3；（3）0.81kmol·m-3
】

4、 问题:4、一级不可逆连串反应A→B→C，k1=0.25h-1，k2=0.05h-1，进料流率V0为1m3·h-1，cA0=1kmol·m-3，cB0=cC0=0。试求：采用两个VR=1m3的全混流反应器串联时，反应器出口产物B的浓度。
评分规则: 【 分值：0.5分；0.5分答案：0.1905kmol·m-3；0.3338kmol·m-3。          
】

第五章 连续流动釜式反应器（CSTR） 阶段测试

1、 问题:若气相反应2A+B®P+S，则膨胀因子dA等于（）。
选项：
A:1/2
B:-1/2
C:2
D:-2
答案: 【-1/2】

2、 问题:有一实验室反应器，催化剂装填高度50cm，操作线速度2.5cm/s。若工业反应器催化剂高度为2m，空速与实验室反应器相同，则工业反应器流体线速度为（）。
选项：
A:2.5cm/s
B:5cm/s
C:7.5cm/s
D:10cm/s
答案: 【10cm/s】

3、 问题:若有一平行反应，主反应：A®P,副反应：A®S,E1，E2分别为主副反应活化能，选择性随温度上升而减小，则可以推断（）。
选项：
A:E1>E2
B:E1=E2
C:E1<E2