2018年云南昆明理工大学化学反应工程考研真题A卷.doc

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提示：(1) k、k’分别为正逆反应的反应速率常数，K为平衡常数，令cA0/K=M；

2018 年云南昆明理工大学化学反应工程考研真题 A 卷一、判断题（正确的请打√，错的打×，全打一种符号的不得分，每题 1.5 分，共 15 分） 1.1 如果化学反应 A+B→L 的速率方程为 rA=kcAcB，则说明化学反应是基元反应。 1.2 对于等温过程，不需要使用热量衡算式。 1.3 对于有物料循环的反应系统，全程转化率应大于单程转化率。 1.4 对于反应级数大于零的反应，级数越高，反应速率越低。 1.5 由阶跃注入法可以直接测出停留时间分布密度函数。 1.6 出现沟流现象时，实测的平均停留时间τM 实测＜VR/Q0。 1.7 二级反应的无因次互积因子为 cA0kt。 1.8 对反应物 A 恒速加料到含有 B 的半间歇反应器，其产物浓度与时间的关系曲线存在极大值。 1.9 催化剂颗粒的颗粒密度大于它的骨架密度。 1.10 外扩散阻力可忽略的气固催化反应 A B，其反应物的浓度关系为 cAg≈cAs＞cAc＞cAe。二、填空题（每空 1 分，共 15 分） 2.1 化学反应按热特性可分为（）和（）两类，按此分类反应 N2+3H2 2NH3 为（）反应。 2.2 对于化学反应 A+2B→3L，rB=（）rL；速率方程式有（）和（）两种形式。 2.3 对于平推流模型，无因次停留时间θ=0.8 时，F(θ)=（）、E(θ)=（）， =（）。 2.4 对可逆吸热反应，非绝热变温操作时最佳温度序列遵循（）原则；反应级数 n=2 时，容积效率（），应选（）反应器。 2.5 固定床与外界介质间的传热阻力是（）、（）和（）。三、简答题（每题 12 分，共 48 分） 3.1 写出膨胀因子和膨胀率的定义式，说明它们的物理意义及与惰性气体存在的关系。对于气相反应 A→L+M，要求转化率达到 80%，恒容时计算出反应器的体积为 100 L。若利用 100 L 的反应器，在其他条件均相同下，变容时出口转化率将如何变化？ 3.2 说明实际反应器中的混合现象及其含义 3.3 写出图1的横、纵坐标和线条的符号和名称，判断哪些点是热稳定点？判断依据是什么？说明温差ΔT＝T-Tw，ΔT＝T-T0和ΔT＝T-Tc的含义及对应的反应器。 3.4 说明蒂勒模数的物理意义及影响因素。四、推导题（4.1：10 分，4.2：5 分，4.3：9 分，共 24 分） 4.1 由下列机理式导出动力学方程式：(Ⅰ) A+σ1 (Ⅲ) Aσ1+2B1/2σ2 Cσ2+Dσ2+σ1，(Ⅳ) Cσ2 Aσ1，(Ⅱ) B+2σ2 C+σ2，(Ⅴ) Dσ2 2B1/2σ2， D+σ2

4.2 由动力学方程式导出机理式： r  ppKk 1 A A S 1( pK  A B A   C ppKKk 2 S DCD ) pK pK CC DD  2 4.3 基元液相反应 A L+M（cL0=cM0=0），写出该反应用浓度表示的速率方程，并推导其用转化率表示的等温积分形式。提示：(1) k、k’分别为正逆反应的反应速率常数，K为平衡常数，令 cA0/K=M； (2)  du bu  a  2 cu  1  2 b ln 4 ac 2 2 b b   4 4 ac ac   2 cu 2 cu   b b  C 五、计算题（5.1 题 8 分，5.2 题 16 分，5.3 题 12 分，5.4 题 12 分，共 48 分） 5.1 基元液相反应A+B→L的初始速率为5.0×10-7 kmol/(m3·s)，且两反应物的初始浓度皆为0.2 kmol/m3。求以下列单位所表示之反应速率常数为多少？(1) L/(mol·s)；(2) m3/(kmol·h)。 5.2 在间歇反应器中进行某液相一级反应 A  2B，当反应时间为 2.302 min 时，反应器内 A 的转化率为 90%。现改为连续流动反应器，操作温度不变，纯 A 进料，反应器入口处原料的体积流量为 Q0 = 0.2 L/min。求下列情况的体积或转化率，并分析计算结果。 (1) 当反应器为 PFR 时，转化率达 80%时，所需反应器体积为多少？ (2) 当反应器为 CSTR 时，反应器体积为 0.8 L 时，反应器出口转化率为多少？ (3) 当 2 个体积分别为 0.4 L 的 CSTR 串联时，第二个 CSTR 出口的转化率为多少？ (4) 当不同体积的 PFR 和 CSTR 串联时，PFR 出口转化率为 50%，CSTR 出口转化率为 80%，求各个反应器的体积。 5.3 在PFR中于1 atm、650 ℃等温进行反应C4H8(A)→C4H6(L)+H2(M)，反应速率方程rA=kpA kmol/(m3·h)，k=106.48 kmol/(m3·h·atm)。原料气为丁烯和水蒸气的混合物，其摩尔比为1。若要求丁烯转化率为0.9，空时应为多少？ 5.4 70 ℃、1atm 条件下，在高和直径相等的圆柱形催化剂上进行某一级反应，反应速率 rA=kcA=10-5 mol/(s·cm3 cat)。已知孔容为 0.5 cm3/g，比表面积为 160 m2/g，曲节因子为 4.8，孔隙率为 0.33，分子量为 58。如要求催化剂内扩散对总速率基本上没有影响，试计算此时催化剂的粒度。R=82.06 atm·cm3/(mol·K)=0.08206 atm·m3/(kmol·K)

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