2020 化学反应工程(汉江师范学院) 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2020-07-30
本篇答案更新状态:已完结

【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: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
】

3、 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)
】

4、 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
】

5、 问题: 在间歇反应器中进行二级不可逆反应，t1=5min 时，转化率xA1=50%,若转化率xA2=75%，需要增加多长时间？
评分规则: 【 分值：10min  1分答案：10min
】

6、 问题:在等温条件下，进行一级不可逆反应。证明xA=99.9%时所需时间是xA=50%时所需时间的10倍。
评分规则: 【 命题成立 1分
】

7、 问题:在间歇反应器中进行二级反应A®P，反应速率为 （-rA）= 0.01 cA2  mol/(L×s)，当cA0分别为1,5,10mol/L时，求反应到cA = 0.01 mol/L时，所需反应时间。并对计算结果进行讨论。
评分规则: 【 三个时间和讨论分别0.25分
】

【作业】第四章 理想流动管式反应器 第四章习题

1、 问题:1.    丙烷热裂化为乙烯的反应C3H8® C2H4+CH4，反应在772℃等温条件下进行，其反应动力学方程式为(-rA)=kcA，式中k=0.4h-1，若采用理想管式反应器，p=0.1MPa，进料量v0=800L/h，当转化率xA=0.5时，求所需反应器的体积。
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: 四氟乙烯是制造聚四氟乙烯所用的单体，可将一氯二氟甲烷进行热分解得到   2CHClF2 ®C2F4+2HCl若在0.10133 MPa，700℃等温条件下，用直径为100mm的管式反应器进行分解纯的一氯二氟甲烷，其流量为0.4kmol/min，试计算分解率0.8时所需的管长。已知反应为一级反应，700℃时的反应速率常数k=0.97s-1。
评分规则: 【 分值： 计算管长1分答案：140.8m
】

3、 问题: 有一气相分解反应，其化学反应式为A®R+S，反应速率方程式为(-rA)=kcA2。反应温度为500℃时，测得的反应速率常数k=0.25m3/kmol×s。反应在内径为62.5px，长2500px的管式反应器中进行，器内压强维持在1atm（绝对），进料中仅含组分A，当其转化率为20%时，其空间速度为45h-1(反应条件下的计算值)。试求反应条件下的平均停留时间和空间时间。
评分规则: 【 分值：平均停留时间1分，空间时间1分答案： 平均停留时间71s，空间时间80s
】

4、 问题:在一容积为 2.5m3 的间歇釜中进行均相反应A +BR。反应维持在75℃等温下操作，测得反应速率方程式为(-rA)=kcAcB，速率常数 k = 0.00278 m3/kmols。当反应物A 和B的初始浓度为cA0 = cB0=4 kmol/m3、A的转化率xA =0.80时，该间歇釜平均每分钟可处理0.684 kmol的反应物A。今若把该反应移到一个内径为125mm的 理想管式反应器中进行，（1）假定仍维持在75℃等温操作，处理量与要求达到的转化率均与间歇反应相同，试求所需的反应管长度；（2）若将温度提高至85℃，已知反应的活化能为90439kJ/kmolA，其他操作条件维持不变，试求所需的反应管长度。
评分规则: 【 L1=84m,1分；L2=35m,1分
】

【作业】第五章 连续流动釜式反应器（CSTR） 第五章习题

1、 问题: 一级反应，在150℃等温PFR中可得转化率0.6，现改用同样大小的CSTR操作，处理量不变，要求转化率为0.7，问此时CSTR应在什么温度下操作？已知反应活化能为83.7kJ/mol。
评分规则: 【 分值：计算温度正确得1分。答案：T=440K.
】

2、 问题:一级反应A生成P，反应活化能为83.7kJ/mol，反应温度为150℃，在一管式反应器中进行，若其体积为Vp，如改用CSTR，其体积为Vm，说明Vp/Vm的表达式，若转化率为0.6和0.9，为使CSTR的体积和PFR的体积相同，则CSTR 应在什么温度下进行？
评分规则: 【 分值：表达式1分；温度计算1分。答案：Tm1=432K, Tm2=448.7K
】

3、 问题:在一个体积为300升的反应器中，86℃等温下将浓度为3.2kmol/m3的反应物A分解A→P+S该反应为一级反应，86℃下k=0.08(1/s)。最终转化率为98.9%，试计算A的处理量。（1）       若反应器为间歇操作，且设辅助时间为1.5min（2）       若反应器为CSTR，并将结果与（1）比较；（3）       若A的浓度增加一倍，其他条件不变，结果如何？
评分规则: 【 分值：（1）0.5分；（2）0.5分；（3）1分答案：（1）18.82 L/min; （2）16.02 L/min；（3）同（1）、（2）
】

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
】

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
D:不能判断
答案: 【E1<E2】

4、 问题:循环反应器的循环比b         时，反应器相当于一个全混流反应器。
选项：
A:b=0
B:b=1
C:b=5

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