《化学反应工程》期末考试试题(卷)与答案.pdf

《化学反应工程》是一门涉及化学过程中的反应与转化的学科，主要研究化学反应在工业生产中的工程问题，包括反应器的设计、操作和优化。以下是对试卷中出现的一些关键知识点的详细解释： 1. 反应级数：反应级数表示反应速率与反应物浓度的关系。在题目1中，降低A的浓度导致P的生成量显著降低，但R的生成量略降低，这表明反应(1)对A的反应级数大于反应(2)，因为反应(1)对A的浓度更敏感。 2. 全混流反应器：全混流反应器中物料混合均匀，所有部分的物质浓度相同。在题目2中，四只串联的全混流反应器的无因次停留时间分布的方差值为0.25，表示它们的混合程度较高。 3. 平行-连串反应：在这种反应中，反应物可以同时通过多个途径转化为不同的产物。题目3提到，为了得到目的产物P的收率最大，应先在较低温度下进行反应，因为E2<E1<E3，低温度有利于反应(2)进行。 4. 反应速率：在等体积的全混流反应器串联操作中，一级不可逆反应的反应速率与反应物浓度有关。题目4指出，在相同温度下，第一釜的反应速率-rA1大于第二釜的-rA2，因为反应在前一个釜中进行得更快。 5. 多釜串联模型：用于描述复杂反应器中物料流动情况的模型。题目5中，N为5.6，表示反应器的复杂度，即模拟为多个全混流反应器的串联。 6. 催化作用：固体催化剂通过吸附反应物分子，改变其反应活性。题目6指出，催化作用主要由化学吸附引起。 7. 密度定义：在题目7中，颗粒密度是指包括微孔在内的整个颗粒的密度，区别于堆密度、真密度和平均密度。 8. 气固催化反应动力学：在气固催化反应中，内循环式无梯度反应器被分类为全混流反应器，如题目8所示。 9. 自催化反应：题目9中的液相反应A+CR+C是自催化反应，因为产物C能够作为催化剂促进反应继续进行。 10. 流动模式：在高径比不大的气液连续鼓泡搅拌釜中，气相和液相通常被视为全混流，如题目10所述。 11. 活化能与反应级数：在间歇釜反应中，降低温度而提高CP/CS表明E1<E2；增加浓度时提高CP/CS则表明al>a2，意味着较高的反应级数对应较高的产物形成。 12. 停留时间分布：无因次方差用于表征反应器内物料停留时间的分布。题目13中，无因次方差0.02表示接近活塞流反应器，即物料在反应器中流动基本无混合。 13. 反应器串联操作：在不同体积的全混流反应器串联中，二级不可逆反应A→P，大釜在前的转化率小于小釜在前，因为大釜提供了更多的空间让反应进行到更完全。 14. 固定床反应器：在固定床反应器中，一级反应的效率在进口附近高于出口，而二级反应在等温操作条件下，效率在出口附近更高。 15. 液相复合反应的选择性：提高目的产物P的选择性，间歇反应釜宜一次性加入物料，管式反应器则应在进口处加入，且在E1>E2时选择高温操作。 以上内容涵盖了化学反应工程中的反应级数、反应器设计、操作温度选择、动力学分析、以及反应器性能评估等多个核心知识点。理解并掌握这些内容对于理解和解决实际化工生产中的问题至关重要。