天津大学高等教育自学考试 过程性考核 答案

过程性考核(一) 答案

一、 填空题（每题4分，共20分）

1. 化学反应工程是化学工程学科的一个分支，其内容可概括为两个方面，它们是

2. 某化学反应，测得该反应的活化能为50kJ/mol，在反应物料组成相同的情况下，则反应温度为80℃的反应速率是反应温度为50℃的反应速率的 4.866 倍。

3. 某液相平行反应错误！未找到引用源。 ，若A 为关键组分，P 为目的产物，则瞬时选择性的表达式S=错误！未找到引用源。。

4. 反应器的类型繁多，按反应器的结构原理的特点划分可分为反应器、流化床反应器、移动床反应器、滴流床反应器 等类型。（写出不少于4中类型）

5. 某液相反应进行的过程中，当关键组分A 的转化率到达95%，目的产物的收率达到94%时，则该反应的选择性为 0.989 。

二、 选择题（每题4分，共20分）

6. 可逆吸热反应，反应速率将随温度的提高而将（ A ）。

A. 提高 B. 降低 C. 不变 D. 也可能提高，也可能下降

7. 平衡转化率随温度提高而下降的是（ B ）。

A. 可逆吸热反应 B. 可逆放热反应 C. 可逆反应 D. 任何化学反应

8. 以下关于理想吸附模型的叙述正确的是（ABD ）。

A. 理想吸附属单分子层吸附

B. 吸附表面在能量上是均一的

C. 吸附分子间作用力为范德华力

D. 被吸附分子间的作用力可以忽略

9. 某化学反应 错误！未找到引用源。，以组分A 表示的反应的速率为：错误！未找到引用源。，则以B 表示的反应速率表达式为（ C ）

A.

B.

C.

D. 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。

10. 以下有关幂函数形式的反应速率方程的叙述正确的是（AC ）。

A. 反应速率常数是所有反应物的浓度均为1时的反应速率

B. 反应速率常数是无因次量

C. 反应速率常数与温度的关系不呈线性关系

D. 反应速率常数的因次只与速率方程的形式有关

三、 判断改错题（每题5分，共20分）

1. 任何化学反应，对于同一状态，无论按哪一种反应物来计算转化率，其数值都是相同的。（ X ）

改为：对于同一状态，当反应物符合化学计量关系，无论按哪一种反应物来计算转化率，其数值都是相同的。

2. 气固相催化反应是以物理吸附为主要特征。（ X ）

改为：气固相催化反应是以化学吸附为主要特征。

3. 化学反应体积即为反应器体积。（ X ）

改为：化学反应体积是确定反应器体积的基础，反应器体积通常不等于反应体积。

4. 可逆反应的正反应活化能高于逆反应活化能时，该反应为放热反应。（ X ）

改为：可逆反应的正反应活化能高于逆反应活化能时，该反应为吸热反应

四、 计算题（每题20分，共40分）

1. 在某固体催化剂上进行气相催化反应 错误！未找到引用源。 。反应步骤如下

若表面反应为速率控制步骤，试推导动力学方程。并简要说明动力学方程中哪些为动力学参数。

解：过程略

动力学方程为

其中，错误！未找到引用源。；错误！未找到引用源。；错误！未找到引用源。；错误！未找到引用源。

动力学参数为：错误！未找到引用源。 等。

2. 用乙炔和氯化氢在氯化汞催化剂作用下合成氯乙烯单体。该反应方程式为

由乙炔和氯化氢组成的原料混合气中氯化氢过量12%。若以乙炔为关键组分，当乙炔的转化率达到98%时，

试计算：（1）该过程是否能按恒容过程处理；

（2）反应器出口的气体组成；

（3）氯化氢的转化率。 解:

(1) 不能按恒容过程处理。此过程为一连续气相反应过程，虽为等温，但反应前后摩尔数不等，即膨胀因子

不为0.

(2) 若用A 表示乙炔，B 表示氯化氢，P 表示氯乙烯

以1mol 的A 为基准

错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。

(3) 氯化氢的转化率为

过程性考核（二）答案

一、 填空题

1.

2. 在间歇釜式反应器中等温进行某一级不可逆反应错误！未找到引用源。，A 转化率达到40%所需的反应时间

是25min 。若反应条件完全相同，反应时间延长至60min ，A 的转化率将达到 0.7065 。

3. 在连续流动反应器中进行某液相平行反应

错误！未找到引用源。 （1）

错误！未找到引用源。 （2）

若R 为目的产物， E 1和E 2分别表示反应（1）（2）的活化能，若错误！未找到引用源。，则提高反应温度，

P 的选择性将

（上升、下降、不变）。

4. 相同温度条件下，在两个等体积的串联连续釜式反应器中进行某一级不可逆错误！未找到引用源。。第二个

反应器的出口转化率为0.9375。若在一个连续釜式反应器中进行此反应，保持总反应体积、温度、原料处

理量等条件不变，则所能获得的A 的转化率为 0.75 。

二、 选择题

5. 在某间歇釜式反应器中进行液相反应错误！未找到引用源。。以下可作为提高A 的转化率的措施的是（AC ）

A. 提高反应温度

B. 增加反应器体积

C. 延长反应时间

D. 提高反应物浓度

6. 以下关于间歇釜式反应器的叙述正确的是（B ）

A. 在间歇釜式反应器中进行的反应过程均为恒容过程

B. 间歇反应体系为封闭反应体系

C. 延长反应时间，可提高目的产物收率

D. 达到一定转化率所需反应体积器的大小与辅助操作时间无关

7. 在活塞流反应器中进行可逆放热反应，可采用的最佳温度序列是（B ）

A. 从反应器的进口至出口温度逐渐升高

B. 从反应器的进口至出口温度逐渐降低

C. 等温操作

D. 在较高进口温度条件下绝热操作

8. 以下关于连续釜式反应的叙述正确的是（AB ）

A. 连续釜式反应器中无浓度梯度

B. 连续釜式反应器中无温度梯度

C. 绝热操作过程为变温过程

D. 所有物料粒子在反应器中均具有相同的停留时间

三、 判断正误并说明理由（每题6分，共18分）

9. 对于连续操作的反应器，可用空时表示反应时间的长短。（ X ）

说明：空时长短表明反应器物料处理能力。

10. 在连续釜式反应器操作过程中，适当提高搅拌转速可以提高反应组分的转化程度。（ X ）

说明：连续釜式反应器流动呈全混流，即整个反应釜内温度、浓度均一，反应器内宏观混合已达最大。微观

混合状态对反应的影响，与具体的反应动力学规律有关。

11. 在相同的反应条件下，达到相同关键组分的转化率，活塞流反应器所需的空时小于连续釜式反应器。（ X ）

说明：所需空时大小于反应动力学规律有关。对于具有正常反应动力学反应过程上述结论成立。

四、 计算题

12. 在连续釜式反应器中进行下列液相反应

错误！未找到引用源。和错误！未找到引用源。分别表示产物D 和R 的生成速率。反应用的原料为A 和B

的混合液，其中A 的浓度为2kmol/m3。计算：

（1） A 的转化率达到95%时，所需的空时；

（2） A 的转化率达到95%时，D 的收率。

解：（1）错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。

当A 的转化率达到95%时，体系中A 组分的浓度为：

所需空时

(2) D 的收率 错误！未找到引用源。

13. 在活塞流反应器中进行等温气相反应 错误！未找到引用源。

反应速率方程为 错误！未找到引用源。 其中，错误！未找到引用源。的单位为Pa 。

原料为A 与惰性气体B 的混合气，其中A 的摩尔分数为8%，操作压力为0.101MPa ，操作温度为873K 。若

原料气的处理量为错误！未找到引用源。，试计算：（1）当A 的转化率达到30%时，所需的反应体积；

（2）反应器出口的气体组成。

解: 该过程为变容过程 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。

过程性考核（三）答案

一、 填空题（每题6分，共30分）

1. 根据示踪剂加入方法不同，停留时间分布实验测定方法分为：。

2. 若以错误！未找到引用源。表示无因次对比时间，错误！未找到引用源。表示闭式流动反应器的停留时间

分布函数与分布密度，则对于活塞流反应器错误！未找到引用源。 1 ; 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。

3. 多釜串联模型的模型参数是，此模型参数越大表明返混程度越无因次方差的关系是 N=1/错误！未找到引用源。 。

4. 在固体催化剂上进行某平行反应错误！未找到引用源。 ，在反应温度下错误！未找到引用源。。若颗粒外

表面与气相主体温度相同，则存在外扩散影响时，与无外扩散影响相比，目的产物P 的瞬时选择性将 增

加 。

5. 在半径为R 的球形催化剂上，等温进行气相反应 错误！未找到引用源。 。若分别以错误！未找到引用源。

表示反应物A 在气相主体、催化剂外表面、催化剂颗粒中心处浓度以及平衡浓度。当处于外扩散控制时，

各浓度的相对大小为 错误！未找到引用源。 。

二、 选择题（每题5分，共30分）

6. 下述原因中可能导致非理想流动现象产生的是（ ACD ）

A. 滞留区的存在

B. 流体的微观混合

C. 循环流动

D. 存在沟流或短路

7. 根据对反应器进行停留时间分布实验测定的结果，以下不属于理想反应器的是（ D ）

A.

B.

C.

D. 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。

8. 以下关于彼可列准数Pe 的相关叙述正确的是（B ）

A. 表示极限反应速率与极限传质速率的相对大小

B. 表示对流流动和扩散传递的相对大小

C. Pe 越大表明返混影响越严重

D. Pe 与固体颗粒床层结构有关

9. 以下关于微观混合对反应的影响叙述正确的是（ AB ）

A. 微观混合对一级反应的反应速率无影响

B. 微观混合对活塞流反应器的工况无影响

C. 微观混合对全混流反应器的工况无影响

D. 微观混合对反应器的影响与返混影响程度无关

10. 消除内扩散影响的措施是（ B ）

A. 提高气体的质量流速

B. 减小催化剂的颗粒粒度

C. 提高温度

D. 减小催化剂颗粒直径与床层直径之比

11. 床层孔隙率是表征固定床结构的主要参数。床层孔隙率与下列哪些因素有关（ ACD ）

A.

B.

C.

D. 颗粒的形状、固体颗粒的粒度分布 颗粒的孔隙结构 颗粒直径与床层直径之比 颗粒的充填方法

三、 计算题（每题20分，共40分）

12. 对某连续流动反应器进行停留时间分布的实验测定，得到离开反应器的示踪剂浓度与时间的关系为

问：

（1） 采用何种方法进行停留时间分布实验测定？

（2） 停留时间小于1.5min 的物料所占的分率

（3） 该反应器是为理想反应器？说明理由

（4） 若在该反应器中进行微观流体的一级不可逆反应错误！未找到引用源。，其反应速率常数为1min -1，

错误！未找到引用源。，则反应器出口物料的浓度为多少？

解：（1）采用升阶法进行停留时间分布实验测定

（2）错误！未找到引用源。

停留时间小于1.5min 的物料所占的分率为：错误！未找到引用源。

（3）

该反应器不是理想反应器。

（4）采用多釜串联模型计算

13. 在固定床反应器中，于0.101MPa ，500℃下进行某气固相催化反应，采用直径5mm 的球形催化剂。此催化

剂的物理性质：比表面110m 2/g，孔容0.36cm 3/g，颗粒密度1.1g/cm3，曲节因子3.3。在上述反应条件下该

反应可按一级不可逆反应处理，本征反应速率常数为0.95cm 3/(g.s)。在忽略外扩散阻力条件下，计算：

（1） 内扩散有效因子

（2） 在相同的操作条件下，若改用直径为3mm 的球形催化剂，是否能增产？增产幅度有多大？假定催

化剂的物理性质均不随颗粒大小而改变。

解：

若将催化剂直径降低至3mm ，可以增产。

增产量是采用直径为5mm 催化剂的1.39倍。

过程性考核（四）答案

一．填空题（本大题共9小题，每小题4分，共36分）

1. 反应器设计最基本的内容是。

2. 某化学反应，测得该反应的活化能为45.94 kJ/mol，频率因子为错误！未找到引用源。。当反应温度为45℃的该反应的反应速率常数为 0.512 s 。

3. 某液相复合反应错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。，若A 为关键组分，P 为目的产物，则组分P 的生成速率的表达式为

错误！未找到引用源。= 错误！未找到引用源。 。

4. 停留时间分布函数错误！未找到引用源。的物理意义为

5. 连续流动釜式反应器定态操作稳定的必要条件是。

6. 在间歇釜式反应器中，等温下进行液相2级反应。反应动力学方程为：错误！未找到引用源。。若组分A 起始反应浓度为错误！未找到引用源。。当A 的转化率达到错误！未找到引用源。时，所需的反应时间为 错误！未找到引用源。 h 。

7. 一级不可逆反应的丹克莱准数Da 表达式为Da 的增加而 降低 。

8. 某等温闭式液相反应器中停留时间分布密度函数错误！未找到引用源。, 平均停留时间为

9. 采用脉冲法进行停留时间分布实验测定，停留时间分布密度E(t)与示踪剂浓度C(t)的关系式为 ：

二．选择题

10. 采用多个连续釜式反应器组合操作进行一级不可逆反应，达到一定转化率。若使所需的总反应体积 最小，应采用的方式（ C ）

A. 采用不同体积反应器串联，反应釜体积依次增大

B. 采用不同体积反应器串联，反应釜体积依次减小

C. 采用等体积反应器串联

D. 采用等体积反应器并联

11. 某基元反应错误！未找到引用源。，该反应的反应级数为（ D ）

A. 0 B. 0.5 C. 1 D. 1.5

12. 在半径为R 的球形催化剂上，等温进行气相反应 错误！未找到引用源。 。若分别以错误！未找到引用源。 表示反应物A 在气相主体、催化剂外表面、催化剂颗粒中心处浓度以及平衡浓度。当各浓度的相对大小为错误！未找到引用源。，该过程属于（ B ）

A. 外扩散控制

B. 内扩散控制

-1

C. 化学反应控制

D. 内外扩散均有影响

13. 某流动反应器停留时间分布实验测定的结果：错误！未找到引用源。。则该反应器为（ BC ）

A. 活塞流反应器

三．判断改错题

14. 化学反应器的控制容积应等于反应体积。（ ⨯ ）

改为：釜式反应器可取整个反应体积为控制容积

15. 减小催化剂颗粒粒度是消除外扩散影响的有效措施。（ ⨯ ）

改为：减小催化剂颗粒粒度是消除内扩散影响的有效措施。或

提高流体的质量流速是消除外扩散影响的有效措施

16. 绝热操作的连续釜式反应器反应温度应高于反应器进口温度。（ ⨯ ）

改为：绝热操作的连续釜式反应器，若反应为放热反应，则反应温度应高于反应器进口温度。

四．计算题

317．在反应体积为1.5m 的釜式反应器中，环氧丙烷的甲醇溶液与水反应生成1,2-丙二醇：

该反应对环氧丙烷为1级，反应温度下的反应速率常数为0.98h -1，原料中环氧丙烷的浓度为2kmol/m3，环氧丙烷的最终转化率90%。

（1） 若反应在间歇釜式反应器中进行，辅助时间为0.65h ，则1,2-丙二醇的产量是多少？

（2） 若反应在连续釜式反应器中进行，其他条件不变，则1,2-丙二醇的产量是多少？

解： 该反应的动力学方程为错误！未找到引用源。

(1) 在间歇反应器中，转化率达到90%所需的反应时间为：

B. 全混流反应器 C. 理想反应器 D. 非理想反应器

在间歇釜式反应器中，每批次物料操作时间为

则环氧丙烷的产量为

(2) 若在连续釜式反应器中，转化率达到90%所需的空时为

则环氧丙烷的产量为

18. 在固定床反应器中等温条件下进行某气固相催化反应 错误！未找到引用源。。操作压力0.1MPa ，操作温度

500℃。该反应在上述反应条件下可按一级不可逆反应处理。本征反应速率方程为：错误！未找到引用源。 ,kmol/(kg.h), 错误！未找到引用源。的单位为kmol/m3。原料气为的处理量为2.5m 3/s。催化剂为球形催化剂，其物理性质：直径 5mm ；比表面 150m 2/g；孔容 0.40 cm 3/g；颗粒密度1.2g/cm3；曲节因子2.8；床层空隙率0.40；A 的分子量58。计算：

（1） 内扩散有效因子；

（2） 忽略外扩散阻力，A 的转化率达到90%时，所需的催化剂体积

错误！未找到引用源。 近似按努森扩散处理。

(1) 内扩散有效因子 错误！未找到引用源。

(2) 催化剂用量

错误！未找到引用源。