试卷代号：2629 座位号■ 国家开放大学（中央广播电视大学）2014年秋季学期“开放专科”期末考试 化学反应过程及设备 试题 2015年1月 题 号 三 四 总 分 分 数 得 分 评卷人 一、判断题（在括号内填“/”或“×”，每小题2分，共20分）】 1,为了达到反应釜快速开车的目的，应该降低进料的温度，提高进料的流量。() 2.间歇反应器的一个操作周期的时间分两部分，即准备时间和反应时间。() 3.对于可逆反应，催化剂在加速正反应的同时，也加速了逆反应。() 4.达到同样的转化率，多金串联比单金的体积要大。() 5.活性组分是催化剂的核心部分，是真正起催化作用的部分。() 6.液体在搅拌器作用下，在设备内的流动有两个方向，即轴向和径向。() 7.一般认为液固流化为散式流化，而气固流化为聚式流化。() 8.流体在管内的流动状态通常被概括为层流、过渡流和湍流。() 9.对同-一催化剂来讲：ps<pe<pm() 10.对于反应物面言，无论是化学反应式还是化学计量方程，其计量系数都为正。() 得 分 评卷人 二、填空题（每空1分，共30分） 11.一级反应所需的反应时间与转化率 关，与初始浓度 关。 12.工业鼓泡塔反应器通常在两种流动状态下操作，即安静区和 区。 13.“三传”是指 和 ;“一反”是指 2172
试卷代号 :2629 座位号仁口 国家开放大学(中央广播电视大学)2014 年秋季学期"开放专科"期末考试 化学反应过程及设备试题 2015 「十二十旦~总分| 一、判断题{在括号内填"，..j "或 "X" ，每小题 分，共 20 分) 1.为了达到反应釜快速开车的目的，应该降低进料的温度，提高进料的流量。( 2. 间歇反应器的←·个操作周期的时间分两部分，即准备时间和反应时间。( ) 3. 对于可逆反应，催化剂在加速正反应的同时，也加速了逆反应。( ) 4. 达到同样的转化率，多釜串联比单釜的体积要大。( ) 5. 活性组分是催化剂的核心部分，是真正起催化作用的部分。( ) 6. 液体在搅拌器作用下，在设备内的流动有两个方向，即轴向和径向 ( ) 7. _-般认为液固流化为散式流化，而气固流化为聚式流化。( 8. 流体在管内的流动状态通常被概括为层流、过渡流和揣流。( ) 9. 对同一-催化剂来讲 :ρs< <pp( 10. 对于反应物而言，无论是化学反应式还是化学计量方程，其计量系数都为正。( ) 二、填空题(每空 分，共 30 分) 1.一级反应所需的反应时间与转化率 关，与初始浓度 关。 12. 工业鼓泡塔反应器通常在两种流动状态下操作，即安静区和 区。 13. "三传"是指 ;"一反"是指 2172
14.膨胀因子的含义是指系统中每有1mol某组分发生反应引起系统 的变换量。 15.停留时间是指 16.根据段间反应气体的冷却或加热方式不同，多段绝热式反应器可分为 换热 式和 换热式两类。 17.可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时的状态称 状态。 18.在单直圆柱孔内基本的扩散类型一般有三种，即 和 19.热稳定性是指当反应器受到 后有无自行恢复到 的能力。 20.一个好的催化剂应该具备 及长寿命等特点 21.在一Ra=(一Ts)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。 22.本征动力学是研究消除了 扩散影响下的化学反应动力学。 23.以原料气为换热介质，利用 预热原料，使其达到 反应温度，本身得到冷却，这种反应器称为自热式固定床催化反应器。 24.流化床反应器的内部构件一般设置在 ,有 和 之分。 25.化学反应按相态分 反应和 反应。 得 分 评卷人 三、简答题（每小题6分，共30分） 26.对于反应速率随着反应物浓度升高而增大的反应，应如何来选择反应器？ 27.什么是催化剂的活化和饨化？ 28.气固相反应的模型是什么？ 29.平行反应有什么特征？ 30.多个连续釜式反应器串联的目的是什么？ 2173
14. 膨胀因子的含义是指系统中每有 1mol 某组分发生反应引起系统 的变换量。 15. 停留时间是指 16. 根据段间反应气体的冷却或加热方式不同，多段绝热式反应器可分为 换热 式和 换热式两类。 17. 可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时的状态称 状态。 18. 在单直圆柱孔内基本的扩散类型一般有三种，即 19. 热稳定性是指当反应器受到 的能力。 20. 一个好的催化剂应该具备 及长寿命等特点。 后有无自行恢复到 1.在- RA =r; rAS) 中，平称一一一一→一 一一一一一一←一'反映了一一一一一 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。 22. 本征功力学是研究消除了 扩散影响下的化学反应动力学。 23. 以原料气为换热介质，利用 预热原料，使其达到 反应温度，本身得到冷却，这种反应器称为自热式固定床催化反应器。 24. 流化床反应器的内部构件一般设置在 ，有 之分。 25. 化学反应按相态分 反应和 反应。 三、简答题(每小题 分，共 30 分) 26. 对于反应速率随着反应物浓度升高而增大的反应，应如何来选择反应器? 27. 什么是催化剂的活化和钝化? 28. 气固相反应的模型是什么? 29. 平行反应有什么特征? 30. 多个连续釜式反应器串联的目的是什么? 2173
得分 评卷人 四、计算题（每小题10分，共20分） 3l.等温下在间歇反应器中进行一级液相不可逆分解反应A一→B+C,在6min内有 60%的A分解，要达到分解率80%，问需要多少时间？ 32.某二级液相反应A十B→C,已知c。=c,在全混流反应器中进行，当达到xA=0.99 时，需反应的时间为500m,问：如果反应在间歇反应器中进行，要达到相同的转化率需要的 时间是多少？ 2174
四、计算题{每小题 10 分，共 20 分) 1.等温下在间歇反应器中进行一级液相不可逆分解反应 一→ ，在 6min 内有 60% 分解，要达到分解率 80%. 问需要多少时间? 32. 某二级被相反应A+B 一→ ，已知ICAO =凶，在全混流反应器中进行，当达到XA =0.99 时，需反应的时间为 500min ，问:如果反应在间歇反应器中进行，要达到相同的转化率需要的 时间是多少? 2171
试卷代号：2629 国家开放大学（中央广播电视大学）2014年秋季学期“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) 2015年1月 一、判断题（在括号内填“/”或“×”，每小题2分，共20分） 1.× 2.× 3./ 4.× 5./ 6.X 7.√ 8./ 9.× 10.× 二、填空题（每空1分，共30分） 11.有 无 12.湍动 13.质量传递 热量传递 动量传递 化学反应 14.总摩尔数 15.流体元从进入反应器开始计时，直到离开反应器为止所经历的时间 16.间接 直接 17.平衡 18.分子扩散 努森扩散 综合扩散 19.热扰动 原热平衡状态 20.高活性 高选择性 高强度 21.催化剂的有效因子 催化剂颗粒内表面 22.内 外 23.反应后的高温气体 24.浓相段 水平构件 垂直构件 25.均相 非均相 2175
试卷代号 :2629 国家开放大学(中央广播电视大学 )2014 年秋季学期"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) 2015 一、判断题(在括号内填"，1" "X" ，每小题 分，共 20 分) l. X 2. X 3. .J 4. X 5. ,J 6. X 7. .J 8. .J 9. X 10. X 二、填空题{每空 分，共 30 分) 1.有 12. 揣动 13. 质量传递 热量传递 动量传递 化学反应 14. 总摩尔数 15. 流体元从进入反应器开始计时，直到离开反应器为止所经历的时间 16. 间接 直接 17. 平衡 18. 分子扩散 努森扩散 综合扩散 19. 热扰动 原热平衡状态 20. 高活性 高选择性 高强度 1.催化剂的有效因子 催化剂颗粒内表面 22. 内外 23. 反应后的高温气体 24. 浓相段 水平构件 垂直构件 25. 均相 非均相 2175
三、简答题（每小题6分，共30分） 26.答：这类反应的特点是反应物浓度越高，反应速率越大。因为平推流反应器中的物料 不发生返混，其反应物浓度沿物料流动方向的变化是反应过程的浓度的分布，即它维持了反应 物浓度的最高水平，所以这类反应应选择平推流反应器。 27.答：成品催化剂-一般是没有活性的，在使用之前要进行活化。活化过程就是除去表面 吸附和沉积的外来杂质，使金属氧化物还原成金属微晶后均匀地分散在载体的内外表面上，从 而提供较大的活性表面积。 所谓钝化，就是用含一定氧气的气体，使催化剂表面的金属氧化成一层致密的金属氧化物 保护膜，以阻止催化剂内部的金属和空气里的氧气直接接触，避免燃烧反应。 28.答：①气体分子A的外扩散过程：反应物分子A从气体主体向催化剂外表面扩散。 ②气体分子A的内扩散过程：反应物分子A从催化剂外表面进一步向孔内扩散 ③反应物分子的吸附：反应物分子在孔内被催化剂表面化学吸附。 ④表面化学反应：反应物分子A在催化剂表面进行化学反应生成产物B. ⑤产物分子的脱附：生成的产物分子B从催化剂表面脱附下来。 ⑥产物的内扩散：脱附下来的产物分子B由催化剂孔内向外扩散。 ⑦产物分子的外扩散：扩散到催化剂外表面的分子B进一步扩散到气流主体，并被带出 反应器。 29.答：平行反应一般分为主反应和副反应，如： A一→P(目的产物) A+S(副产物) 平行反应有如下基本特征： (1)动力学效应。当主、副反应级数相同时，有T。/r,=c。/c,=k:/k:,从动力学上看，要想 改变产物的分布，可以通过调整k,/k2之值来实现。 (2)温度效应。当主反应的活化能大于副反应的活化能，即E1>E,时，提高温度有利于 提高平行反应的选择性，从而使得目的产物的收率增大；反之，当E,<E2时，降低温度有利于 提高目的产物的收率。 2176
三、简答题(每小题 分，共 30 分} 26. 答:这类反应的特点是反应物被度越高，反应速率越大。因为平推流反应器中的物料 不发生返混，其反应物浓度沿物料流动方向的变化是反应过程的浓度的分布，即它维持了反应 物浓度的最高水平，所以这类反应应选择平推流反应器。 27 几时，提高温度有利于 提高平行反应的选择性，从而使得目的产物的收率增大;反之，当 El<Ez 时，降低温度有利于 提高目的产物的收率。 2176
(3)浓度效应。当主反应的级数大于副反应的级数时，提高物料中的C有利于目的产物 的生产：反之，降低物料中的Ca有利于目的产物的生产。 30.答：在工业上，采用多釜串联操作的目的是为了抑制逆向混合。 四、计算题（每小题10分，共20分） 31.解：对于一级反应有：1一（己云，代入已知条件得： 6=h1-0.6} 解得：k=0.1527min- (5分) 要达到分解率80%需要的时间为： t=0.1527lh1-0.8=10.5min (5分) 32.解：由于初始浓度相同，因而，二级反应的动力学方程可写为： (-rA)=kcn2=kcno2(1-A) (2分) 对于全混流反应器：x=工A (-ra) 即r-芒-c089=d×P88g×10.=50 0.99 1×,0.99 求得：d×巴8 0.99 =5 (4分) 对于间歌反应器有：一×云×83=5mn (4分) 2177
(3) 浓度效应。当主反应的级数大于副反应的级数时，提高物料中的 有利于目的产物 的生产 反之，降低物料中的 有利于目的产物的生产。 30. 答:在工业上，采用多釜串联操作的目的是为了抑制逆向混合。 四、计算题{每小题 10 分，共 20 分) 1.解:对于一级反应有 tt=iln(-i A""1-XA一) ，代人已知条件得: 1" 1 6=-;~ln( 一一一一一) k A ..., O. 6 解得 :kA =0. 1527min- 1 (5 分) 要达到分解率 80% 需要的时间为: t=-i-ln( 一止一)=10.5min (5 分) 0.1527'''']• 0.8 32. 由于初始浓度相同，因而，二级反应的动力学方程可写为: (--rA) =kCA2 =kCAQ2 (1 -XA)Z (2 分) 对于全混流反应器 :r= 工也王立 ( -rA) ~OXA 0.99 1 " 0.99 r= 一~~...!:_==一-一→←一一---一 ~x-=-一一一×一一一一 =500 (--rA) kCA (1一 0.99)2 kCAo"]-O.99"1-0.99 1 " 0.99 求得·一一×一一一一 =5 (4 分) . kc AO ' , 0.99 对于间歇反应器有 :T=L ×二LzJ一× idL=5rnirI 分) kCM"l-XA kCAO '1 O. 99 21 7'1