题目

质量传递、热量传递、动量传递和化学反应称为三传一2.物料衡算和能量衡算的一般表达式为 输入-输出二累反.3•着眼组分 A 转化率 力的定义式为XF (/7ao_/7a) / A¾o O4.总反应级数不可能大于 _o5.反应速率-XkCG的单位为kmoI∕m3・h,速率常数k的因次为 m'/kmol ・ h 。6.反应速率-Γa= Λβ的单位为kmoI∕kg・h,速率常数Zr的因次为m'/kg ・ h o7.反应速率F= kCf的单位为mol/L・s,速率常数斤的因次为 (mo I)"・ L"・ S 。8.反应速率常数斤与温度厂的关系为呼=_罟9 + 10.2,其活化能为mo I9.某反应在500K时的反应速率常数幺是400K时的10'倍,则600K 时的反应速率常数k时是400K时的 忖 倍。10.某反应在450°C时的反应速率是400°C时的10倍,则该反应的活 化能为(设浓度不变) mol O11.非等分子反应2S02+02==2S03的膨胀因子L等于 o12.非等分子反应2+3出=2朋3的膨胀因子5“等于- 2/3 。13.反应 N2+3H2==2NH3 中(-r,) = 1/3 (-%)二 1/2 心“14.在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应,反应物初浓度为 Go,转化率为当反应器体积增大到n倍时,反应物A的出口浓度 为Go(DtI ,转化率为I-(I-Xy 。15.在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应,反应物初浓度为Go,转化率为当反应器体积增大到n倍时,反应物A的出口浓度 为 7 ,转化率为—些—O1 + (/7-I)XI 1 + (H - I)XyI16.反应活化能F越大,反应速率对温度越敏感。17.对于特定的活化能,温度越低温度对反应速率的影响越大。18.某平行反应主副产物分别为P和S,选择性3的定义为(存-金)/(λ⅛-∕⅛o)19.某反应目的产物和着眼组分分别为P和力其收率Op的定义为(∕7p-Z⅜θ) / SAoFA) o20.均相自催化反应其反应速率的主要特征是随时间非单调变化,存 在最大的反应速率 。16. 对于反应速率方程为-心=RC;的液相反应,为达到 一定的生产能力,试讨论当门>0、卢0和n

质量传递、热量传递、动量传递和化学反应称为三传一
反.
3•着眼组分 A 转化率 力的定义式为
XF (/7ao_/7a) / A¾o O
4.总反应级数不可能大于 _o
5.反应速率-XkCG的单位为kmoI∕m3・h,速率常数k的因次为 m'/kmol ・ h 。
6.反应速率-Γa= Λβ的单位为kmoI∕kg・h,速率常数Zr的因次为
m'/kg ・ h o
7.反应速率F= kCf的单位为mol/L・s,速率常数斤的因次为 (mo I)"・ L"・ S 。
8.反应速率常数斤与温度厂的关系为呼=_罟9 + 10.2,其活化能为
mo I
9.某反应在500K时的反应速率常数幺是400K时的10'倍,则600K 时的反应速率常数k时是400K时的 忖 倍。
10.某反应在450°C时的反应速率是400°C时的10倍,则该反应的活 化能为(设浓度不变) mol O
11.非等分子反应2S02+02==2S03的膨胀因子L等于 o
12.非等分子反应2+3出=2朋3的膨胀因子5“等于- 2/3 。
13.反应 N2+3H2==2NH3 中(-r,) = 1/3 (-%)二 1/2 心“
14.在平推流反应器中进行等温一级不可逆反应,反应物初浓度为 Go,转化率为当反应器体积增大到n倍时,反应物A的出口浓度 为Go(DtI ,转化率为I-(I-Xy 。
15.在全混流反应器中进行等温一级不可逆反应,反应物初浓度为
Go,转化率为当反应器体积增大到n倍时,反应物A的出口浓度 为 7 ,转化率为—些—O
1 + (/7-I)XI 1 + (H - I)XyI
16.反应活化能F越大,反应速率对温度越敏感。
17.对于特定的活化能,温度越低温度对反应速率的影响越大。
18.某平行反应主副产物分别为P和S,选择性3的定义为(存-金)/
(λ⅛-∕⅛o)
19.某反应目的产物和着眼组分分别为P和力其收率Op的定义为
(∕7p-Z⅜θ) / SAoFA) o
20.均相自催化反应其反应速率的主要特征是随时间非单调变化,存 在最大的反应速率 。
16. 对于反应速率方程为-心=RC;的液相反应,为达到 一定的生产能力,试讨论当门>0、卢0和n

题目解答

答案

解:当产O时,反应速率与反应物浓度无关,故与反应器型式无关。 当门>0时,反应速率与反应物浓度呈正效应,而平推流反应器的
浓度水平明显高于全混流型式,故选择平推流反应器。
当/7Vo时,及应速率与反应物浓度呈负效应,而平推流反应器的
浓度水平明显高于全混流型式,故选择全混流反应器。

解析

考查要点：本题主要考查反应器体积与反应级数的关系，重点在于理解不同反应级数下平推流反应器（PFR）和全混流反应器（CSTR）的体积差异。
核心思路：

  1. 反应速率与浓度的关系：反应级数ν决定了反应速率随浓度变化的趋势。
  2. 反应器浓度分布特点：平推流反应器中浓度梯度大，平均浓度较高；全混流反应器中浓度均匀，平均浓度较低。
  3. 体积最小化原则：根据反应级数ν的正负，选择能使反应速率更快达到目标转化率的反应器型式。

当ν=0时

反应速率与浓度无关（零级反应），两种反应器的体积计算公式相同，因此反应器型式不影响体积。

当ν>0时

反应速率随浓度升高而加快（正级数反应）。

  • 平推流反应器：浓度从初始值逐渐降低，平均浓度较高，反应速率更快，所需体积更小。
  • 全混流反应器：浓度始终等于出口浓度，平均浓度较低，反应速率较慢，所需体积更大。
    结论：选择平推流反应器。

当ν<0时

反应速率随浓度升高而减慢（负级数反应）。

  • 平推流反应器：初始高浓度导致反应速率骤降，后续浓度降低也无法补偿，总体效率低。
  • 全混流反应器：均匀的低浓度分布使反应速率更稳定，总体效率更高。
    结论：选择全混流反应器。