试卷代号：2629 座位号■ 中央广播电视大学2012一2013学年度第一学期“开放专科”期末考试 化学反应过程及设备试题 2013年1月 题 号 二 三 四 总 分 分 数 得分 评卷人 一、填空题（每空1分，共30分） 1.物料衡算、热量衡算和动量衡算通式为：累积量= 2.均相反应的基本特点是反应体系已达到 的均匀混合。 3.化学反应式和计量方程的系数的关系是：对于生成物系数相等，均为正；而对于反应 物， 的计量系数为正， 的计量系数为负。 4.常见的复杂反应的类型有 和 等。 5.搅拌器之所以能起到搅拌效果，主要在于搅拌引起主体 扩散和 扩散。 6.按照返混程度的不同，可以把反应器内流体流动归纳为下述三个模型，即 模型、 模型和 模型。 7.本征动力学是研究消除了 扩散影响下的化学反应动力学。 8.一RA=7(一rAs)中，7称 ,反映了 的利用程度，也即内扩散阻力对气固相催化反应的影响程度。 9.一般地，减小内扩散影响的方法是 的催化剂和使用 的催化剂。 2433
试卷代号 :2629 座位号 中央广播电视大学 2012-2013 学年度第一学期"开放专科"期末考试 化学反应过程及设备试题 2013 E z~~ …、模空题{每空 分，共 30 分} 1.物料衡算、热量衡算有动最衡算通式为:累积最 2. 均相反应的基本特点是反应体系已达到" 的均匀海合。 3. 化学反豆豆式和计量方程的系数的关系是 对于生成物系数相等，均为正;而对于反应 系数为正， 的计量系数为负。 4. 常见的复杂反应 5. 搅拌器之辞以能起到挠拌效果，主要在于撞持引起主体一…一一一扩散和 扩散。 6. 按照运混程度的不同，可以把反应器内蔬体斑动归纳为下述三个模嚣，郎一一←一一一 ~…一一模型、←~ 模型和一一一一 模型。 7. 本在 功力学是研究消除了一一一 一…一一扩散影响下的化学反应动力学侈 8. -R 1J (-rAS) '1J 称一一←←一一一一反映 的利用程度.-tlL郎内扩散阻力对气固招催化反应的影响程度。 9. 一般地，减小内扩散影响的方法是~ 一一←一一一的催化弃自和使用 一一← →一的催化剂。 2433
10.气液传质理论有 和 理论。 11.工业上常用的气液反应器气液比有大有小，凡是气液比大的，一般都是气相为 相，液相为 相，其特点是单位液相体积的气液相界面较大：凡是气液比小的， 一般都是气相为 ,而液相为 ,单位液相体积的气液相界面积较小。 12.催化剂表面对分子的吸附分 和 两种。 13.催化剂的负荷是指 得 分 评卷人 二、判断题（在括号内填“√"或“×”，每小题1分，共15分）》 1.间歇操作比连续操作的生产效率大。() 2.均相反应分气相均相和液相均相两种。() 3.在表示化学反应的转化率时，可以用过量的组分来表示。() 4.在一非基元反应中，反应的分子数最大为3。() 5.二级反应达到一定转化率的时间和初始浓度有关。（) 6.温度对反应速率无影响。() 7.返混会降低设备的生产能力。() 8.全混流反应器中不存在返混。() 9.间歇反应器适用于多品种、小批量的产品的生产。() 10.进料流量既影响反应釜的放热，又影响反应釜的移热。() 11.对于平行反应，当主反应的级数大于副反应的级数时，选全混流反应器有利于提高反 应的选择性。() 12.加入少量的助催化剂可以极大提高主催化剂的活性。() 13.计算催化剂的真密度时，体积要包括粒内的微孔体积。（) 14.气固相反应过程中速度最慢的一步是控制步骤。() 15.流态化时床层压降不变。() 2434
10. 气被传质理论在一一一←…一 和一一一一一一理论。 1.工业上常用的气被反应器气被比有大有小，凡是吃被比大的，一般都是气相为 ，被朝为 一一…一相，其特点是单位液相体积的气掖梧界醋较大;凡是气液比小的， 一般都是气相为…一一俨一一一'部被格为 ，单位撞相体辑的气被辑界菌棋较小。 12. 催化剂表面对分子的暖酣分 两种。 13. 催化剖的氛荷是指 工、判断题{在摇号内填"~ "或 "X 蝉，每小题 分，共 15 分} 1. 可敬操作比连镀操作的生产效率大。( ) 2. 均裙反席分吃相均丰昌和搜相均相酶种想( ) 3. 在表示化学反应的转化率时，可以用过蠢的组分来表示。( ) 4. 在一非基元反在中，反应的分子数最大为 0 ( ) 5. 二级反应达到 一定转化率的时间租辑始浓度有关。( ) 6. 温度对反应速率无影响 ( ) 7. 返海会降低设备的生产能力。( ) 8. 金混流反应器中不存在返混。( ) 9. 句歌反应器适用于多品种、小批量的产品的生产。( ) 10. 进料流量既影响反应莹的放熬，又影唱反道釜的移热每( ) 1.对于平行反应，当主反应的级教大于醋反应的级数时，选全混混反应器有利于提高反 应的端择性。( ) 12. 加入少擎的助程化部 吁以极大提高主催化剂的活性。( ) 13. 计算催化剂的真密度时，体积要组捂粒内的微孔体积。( ) 14. 气国格反应过程中速度最慢的一步是控制步骤。( ) 15. 流态化对*层压降不变。( ) 2434
得分评卷人 三、简答题（每小题6分，共30分） 1.一级反应的特点是什么？ 2.理想混合反应器的特点是什么？ 3.什么叫“打漩”？有什么危害？如何防止反应釜内液体打漩？ 4.理想吸附模型的假设是什么？ 5.什么是固定床的壁效应？如何减小壁效应的影响？ 得 分 评卷人 四、计算题（第1小题18分，第2小题7分，本大题共25分） 1.乙酸和丁醇在一搅拌良好的连续操作反应釜中生产乙酸丁酯，原料的总体积流量为 1m3/h,乙酸(A)的初始浓度是co=2kmol/m3,丁醇过量。在少量硫酸做催化剂下，373K时， 动力学方程是(-ra)=kca2,k=0.0174m3/(kmol·min),计算乙酸转化率是0.5时反应器的 有效体积、平均停留时间及反应器体积。单釜，装料系数为0.6。 2.某固定床反应器所采用的催化剂颗粒的堆积密度和颗粒表观密度分别为828kg/m3和 1300kg/m3,该床层的孔隙率是多少？ 2435
严严| 三、简答题{每小黯 分雹共 30 分} 1.一锻反应的特点是什么? 2. 理想混合反应器的特点是什么? 3. 什么叫"打蘸"1 有什么角害?如何防止反应釜内液体打裁定? 4. 理想吸附模型的假设是什么? 5. 什么是固定床的壁效应?如何减小壁效应的影碗? 阔、计算题{第 小题 18 分，第 211\ 分，本大量累共 25 分} 1.乙酸和丁醇在一搅拌良好的连续操作反应釜中生产乙酸了醋，原料的总体农斑最为 /h ，乙酸 (A) 的初始浓度是 CAO =2kmol/m ，丁醇过量。在少盘磁酸做偎化部 .373K 时， 瑞力学方程是(-rA)=kcA k=0.0174m /(kmol min) ，计算乙酸转化率是 0.5 时反应器的 有效体辑、平均停留时阔及反应器体积。单釜，装科系数为 0.6 2. 某固定床反应器所采用的催化荆颗粒的蛙积啻度和颗粒表现密度分别为 828kg/ 旷勒 1300kg/m ，该床层的孔酸率是多少? 2435
试卷代号：2629 中央广播电视大学2012一2013学年度第一学期“开放专科”期末考试 化学反应过程及设备 试题答案及评分标准 (供参考) 2013年1月 一、填空题（每空1分，共30分）】 1.输人量 输出量 2.分子尺度 3.化学反应式 计量方程 4.可逆反应 平行反应 连串反应 自催化反应。 5.对流 涡流 6.平推流 全混流 部分返混 7.内 外 8.有效因子 催化剂颗粒内表面 9.制造孔径较大 细颗粒 10.双膜理论 渗透理论 表面更新 11.连续 分散 分散相 连续相 12.物理吸附 化学吸附 13.单位质量的催化剂在单位时间内所处理的某一原料量 二、判断题（在括号内填“√"或“×”，每小题1分，共15分） 1.× 2./ 3.× 4.× 5./ 6.× 7.√ 8.× 9./ 10./ 11.× 12./ 13.× 14.× 15.× 三、简答题（每小题6分，共30分） 1.一级反应的特点是什么？ 答：对于反应A→P 2436
试卷代号 :2629 中央广播电扭大学 2012-2013 学年度第一学期"开放专科"期末考试 化学反应过程及设备 试题答案及评分标准 〈供参考) 2013 …、填空题{每空 分，共 30 分} 1.输人盘 输出最 2. 分子尺度 3. 化学反应式 计量方程 也可逆反应 平行反应 连串反应 自偌化反应。 5. 对流 涡就 6. 平推流 全混流 部分返?是 7. 内外 8. 有效因子 催化Jl! 颗校内表眩 9. 制造孔径较大 细颗拉 10. 双膜理论 渗透理论 表面更蔚 1.连接 分散 分散相 连结相 12. 物理吸附 化学吸附 3. 单位质蠢的璀化荆在单拉时间玛内所娃理的某一原料最 二、判黯嚣{在揭号内填 1. X 2. -J 3. X 弘. X 5. -J 6. X 7. -J 8. X 9. -J 10. -J 11. X 12. -J 13. X 14. X 15. X 三、简警题{每小题 分，共 30 分} 1.一级反应的特点是什么? 答:对于反应 2436
其速率方程的积分式是： kt=ln(1入 可见，一级反应的反应时间t仅与转化率有关，而与初始浓度无关。可以采用改变初始浓 度的方法来验证反应是否属于一级反应。 2.理想混合反应器的特点是什么？ (1)流入反应器的物料在瞬间与反应器内的物料完全返混均匀； (2)反应器内各处参数即T,ca(或xA)、rA等均一，且不随时间变化，是一定态过程： (3)反应器出口组成和器内组成相同。 3.什么叫“打漩”？有什么危害？如何防止反应釜内液体打漩？ 答：液体在搅拌器作用下，会产生轴向、径向和切线三个方向的流动； 切线流是流体沿着搅拌轴的方向做圆周运动； 当切线流强时，反应釜内的液体在离心力的作用下，会沿着釜内壁上升，中心下降，形成一 个大的旋窝，称“打漩”现象； 打漩会对搅拌过程不利； 在釜内安装一定数量的挡板会消除该现象。 4.理想吸附模型的假设是什么？ 答：（1)催化剂表面活性中心分布均匀，各处的吸附能力相等； (2)吸附的活化能和脱附的活化能与吸附的程度无关； (3)每个活性中心只吸附一个分子，属于单层吸附； (4)被吸附分子之间无作用力，也不影响空位对其他分子的吸附。 5.什么是固定床的壁效应？如何减小壁效应的影响？ 答：催化剂颗粒装填完了以后，在固定床内会形成床层中部孔隙率分布均匀，流速分布也 均匀，而在离反应器壁(1~2)d,处空隙最大，流速也最大的现象。器壁产生的这种效应叫壁 效应。 为了克服壁效应的不利影响，保证空隙率的均匀分布，一般要求床层直径与颗粒直径之比 大于10。 2437
其速率方程的积分式是 kAt ln(γ1一〉 俩一二l: 可见，一级反应的反应时间 仅与转化率有关，南与初始雄度无关。可以采用改变初始撤 度的方法来磕证反应是否羁于一辍反应。 2. 理想远合反应器的特点是什么? (1)蘸人反应器的物料在瞬间与反应器内的物料完全返混均匀 (2) 反应器内各处参数即 CA( XA) rA 等持一，且不随时闰变化，是一定~过程§ (3) 反应器出口组成和器内组成梧罔 3. 什么叫"打髓"7 有什么危害?如何由止反应荣内被体打量主? 答:被体在撒捧器作用下，会产生轴肉、径肉和切绒王个方向的施动 切线流是流体措著搅拌轴的方向做醒周运动§ 当切钱苦在强时，反应釜内的液体在离心力的作用下，会沿着釜内壁上升，中心于降，影成一 个大的旋窝，称"打蘸纱现象 打激会对撞拌过程不利; 在釜内安接一定数量的措板会消除该现象。 4. 理想吸酣模型的假设是什么? 答: (1)偎化剂表面活性中心分布均匀，各处的被前能力桔等 (2) 极附的活化能和胧攒的活化能与吸院的程度元关 (3) 每个活性中心只晓前一个分子，属于单层吸黯; (4)被吸附分子之间无作用力，也不影躏空位对其他分子的赞甜。 5. 什么是固定床的璧效应?如何减小壁效应的影蜗? 催化荆黯散装填完了以店，在困定床向全形成床层中部子 酸事分布均匀，流速分布也 均匀，商在离反应器璧 (1 ~2)dp 处空晾最大，流速tI1.最大的现象。器壁产生的这种效应叫壁 效应。 为了克服壁效应的不利影响，保证空隙率的均匀分布，一般要求床层直径与颗粒直径之比 大于 10 2437
四、计算题（第1小题18分，第2小题7分，本大题共25分） 1.乙酸和丁醇在一搅拌良好的连续操作反应釜中生产乙酸丁酯，原料的总体积流量为 1m3/h,乙酸(A)的初始浓度是c=2kmol/m3,丁醇过量。在少量硫酸做催化剂下，373K时， 动力学方程是（一ra)=kca2,k=0.0174m3/(kmol·min),计算乙酸转化率是0.5时反应器的 有效体积、平均停留时间及反应器体积。单釜，装料系数为0.6。 解：反应器的有效体积 VR-CAO9VOEA 2×1×0.5 (-ra)0.0174×60X2X(1-0.5)=1.92m (6分) 反应器体积： V=yk=92=3.2m p0.6 (6分) 平均停留时间： x=V=1,92=1.92h (6分) 2.某固定床反应器所采用的催化剂颗粒的堆积密度和颗粒表观密度分别为828kg/3和 1300kg/m3,该床层的孔隙率是多少？ 解：6=1-e=1-器=0.36 828 (7分) 2438
由、计算题{第 小题 18 分，第 小题 分，本大题共 25 分} 1.乙酸和丁醇在一挠拌良好的连续操作反应釜中生产乙酸了醋，原料的总体积流量为 1m /h ，乙酸 (A) 的极始放度是 CAO 2kmol/ ，丁肆过量。在少最疏酸做催化剂下， 373 瓦时， 动力学方程是(… rA) kCA =0.0174 /Ckmol. 时的，计算乙酸转化率是 0.5 时反应器的 有放体联、平均停留时间及反应器体积。单楚，装料蕉数为 0.6 解:反应器的有效体积 V~CAoqvoXA2× 1× 0.5 …-一一扫一一…一一一…一一一………~=1. 92m (6 分〉 一( - rA) o. 0174 X 60 X 2 X (1- O. 5) 反应辘体积 VR 1. 92 V=~= ← =3. 2m3 (6 分〉 0. 平均停留时间 VR 1. 92 τ=~= 一←盟1. 92h qvo 1 (6 分〉 2. 菜固定床反应器所果用的模化荆颗坡的堆棋密度和黯拉表现宿度分别为 828kg/m 和 1300kg/m3 该床层的孔隙率是多少? :(;;=1 一但叫一主注 =0.36 (7 分〉 ps - 1300 2438
