2010 年云南昆明理工大学化学反应工程考研真题 A 卷 请考生注意，本试题为专业学位考生（工程硕士）及学术型学位考生共用试题。请考 生根据报考学位类别，严格按照题目说明及要求答题，多答漏答均不得分。 特别提示： 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 分，共 15 分。所 有考生答此题） 1. 均相反应的宏观反应速率就等于其本征反应速率。 2. 选择性的大小可表明目的产物的相对生成量。 3. 一般在反应器进出口压差较大时，须考虑流体的动量衡算式。 4. 对连续过程，反应速率是指某一瞬间状态下的瞬时反应速率。 5. 对不可逆反应，反应速率总是随关键组分反应率的增加而降低。 6. 对于一级连串反应 A 率 XA 增 加而增加。 k  1 P ( 副产物）  2 k M （主产物） ，反应产物 M 的收率总是随反应 7. 年龄是指流体粒子从进入系统起到离开系统止，在系统内停留的时间。 8. 在气固相流化床反应器中，可采用多层流化床即将反应器横向分割来限制返混。 9. 多级理想混合模型的模型参数 N 代表实际反应器的个数。 10. 对放热反应，在绝热条件下进行，绝热温升Λ大于 0。 11. 若其他操作参数不变，增大进料体积流量 Q0，移热速率直线 qr 的斜率不变，直线平行 移动。 12. 气固相催化表面过程一般可分为外扩散、内扩散和表面反应过程三个步骤。 13. 催化剂的比表面积 Sg 增大，粒径减小，孔数增加，微孔半径减小，不利于内扩散。 14. 可逆放热催化反应中，在最佳温度下反应率最大。 15. 对绝热式多段原料气冷激式催化反应器，各段冷却线平行于横轴。 二、填空题（每空 1 分，共 15 分。所有考生答此题） 1．化学反应按机理可分为（ ）和（ ）两类。 2．反应 Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + mH2O = 3H3PO4 + 5CaSO4·0.2mH2O↓ + HF↑的关键组分为（ ）。 3. 广义和狭义的化学反应速率的区别在于（ ）。 4. 已知反应速率常数 k=0.02(kmol/m3)-1·h-1，说明该反应为（ ）级反应。 5. 在管式反应器内，常采用（ ）和（ ）的措施来限制返混。 6. 间歇反应器的实际体积与（ ）、（ ）、（ ）、（ ）等因素有关。 7．影响固定床空隙率的因素有（ ）、（ ）、（ ）等。 8. 对可逆放热反应，计入扩散影响时的最佳温度较之化学动力学控制时的最佳温度 ( )。 三、简答题（第 1 题 16 分，第 2 题 10 分，第 3 题 12 分，第 4 题 10 分，第 5 题 10 分，其 

中报考 081701 化学工程、081702 化学工艺、081704 应用化学、081705 工业催化的考生必 做 1、2、3、4 题，共 48 分；报考 430117 化学工程的考生必做 1、2、3、5 题，共 48 分） 1．（所有考生答此题）由图 1 可反映出哪些信息？ 2．（所有考生答此题）停留时间分布函数和停留时间分布密度 函数是如何描述的？ 3．（所有考生答此题）在连续流动的 CSTR 内进行双反应组分平 行反应：A+B→L(主反应)，A+B→M(副反应)，A 在主副反应的 级数为α1 和α2，B 在主副反应的级数为β1 和β2 ，应如何选择 加料方式？ 4．（学术型学位考生请答此题）绘出四段非原料气直接冷激式 催化反应器的 T-XA 图，并说明 T-XA 图的特点。 5．（专业学位考生请答此题）气固相催化反应的最佳操作参数 主要包括哪些？ (主产物）  k 2 M k 1 L  rA=k1cA rM=k2cL k2/k1=0.1 k2/k1=1 A 1.0 0.8 0.6 YL 0.4 0.2 k2/k1=10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 XA 图1 四、推导题（所有考生答此题，第 1 题 14 分，第 2 题 10 分，共 24 分。） 1．有一气固催化反应过程 A+B C+D，（1）若已知其反应机理为：A+2σ 2 1A σ，B+σ B 2 σ,2 1A σ+ Bσ Cσ + Dσ + σ，Cσ C+σ， Dσ D+σ，并知 B 的吸附过程为反应 2 控 制 步 骤 ， 试 导 出 相 应 的 反 应 速 率 方 程 式 。（ 2 ） 若 已 知 其 反 应 速 率 方 程 式 为 ： S ppKKk 1 A 1)( pK ( A B pK  DD A A  pp C K pK B B B  r  1(  D ) pK C  ，试写出相应的反应机理和控制步骤。 ) C 2．设气流主体与颗粒外表面间不存在温度差，试推导一级不可逆反应的外扩散效率因子计 算式。 五、计算题（第 1 题 9 分，第 2 题 13 分，第 3 题 13 分，第 4 题 13 分，第 5 题 9 分，其中 报考 081701 化学工程、081702 化学工艺、081704 应用 化学、081705 工业催化的考生必做 1、2、3、4 题，共 48 分；报考 430117 化学工程的考生必做 2、3、4、5 题，共 48 分） 1．（学术型学位考生请答此题）A rocket engine, Fig.2, burns a stoichiometric mixture of fuel (liquid hydrogen) The combustion chamber is cylindrical, 75 cm long and 60 cm in diameter, and the combustion process produces 108 kg/s of exhaust gases. If combustion is complete, find the rate of reaction of hydrogen and of oxygen. 2．（所有考生答此题）镍催化剂在 200℃时进行苯加氢反应，若催化剂微孔的平均孔径为 5 ×10-9 m，孔隙率εP=0.43，曲节因子τ=4，求系统总压为 1 atm 及 30 atm 时，氢在催化剂 内的有效扩散系数 De。 oxygen). oxidant (liquid 图2 in 已知氢在苯中的分子扩散系数计算式： 1  D AB  3  10 07.7( P 75.1 MT  ( 3/1 5.01 1   M  ）苯 （cm2/s） H 2 23/1 ) 68.90 （A） 3．（所有考生答此题）有自催化反应 A+P→P+P 在稀溶液中进行，若假定反应维持在 105℃ 恒温下操作，反应的速率方程为 rA=kcAcP，k=4.0×10-3 m3/(kmol·s)，已知溶液中含有 1 kmol/m3 的 A，在反应器系统中有 90％的 A 被分解，试计算每小时处理 10 m3 溶液时所需的 

反应器的最小体积为多少? 4．（所有考生答此题）乙醛气相分解生成甲烷与一氧化碳 CH3CHO → CH4 + CO，0.1 kg/s 的乙醛蒸气在 520℃，0.1MPa(即 1 atm)于管式反应器内分解，已知反应对于乙醛为二级不 可逆反应，k=4.3 m3/(kmol·s)。 计算：（1）35%乙醛分解所需反应器体积。 （2）若为 CSTR，则（1）的结果如何? （3）分析计算结果。 2 5 5 NO   k 1.39 5. （ 专 业 学 位 考 生 请 答 此 题 ） 在 223 ℃ 等 温 下 进 行 亚 硝 酸 乙 酯 的 气 相 分 解 反 应 ： ，设反应为一级不可逆反应，反应速率常数与温度的关 NOHC 2 系为： 采用的纯亚硝酸乙酯，试计算亚硝酸乙酯的分解率为 80%时，亚硝酸乙酯的分解速率及乙醇 的生成速率。 ，假设反应在恒容下进行，系统总压为 1atm， CHO  0.5C 2  37700/1.98 exp( OHH 0.5CH 3  14 10 7T)，s  1