题目
【单选题】在实际生产中,有时需要对釜式反应器进行串联操作。若 α 级反应, α > 1 ,要达到最佳效果,对串联的各釜有一定的要求,即A. 各釜体积相等B. 大釜在前,小釜在后C. 小釜在前,大釜在后D. 都不是
【单选题】在实际生产中,有时需要对釜式反应器进行串联操作。若 α 级反应, α > 1 ,要达到最佳效果,对串联的各釜有一定的要求,即
A. 各釜体积相等
B. 大釜在前,小釜在后
C. 小釜在前,大釜在后
D. 都不是
题目解答
答案
C. 小釜在前,大釜在后
解析
考查要点:本题主要考查对釜式反应器串联操作中反应级数与釜体积配置关系的理解,重点在于如何根据反应级数α(α > 1)优化反应器的排列顺序,以达到最佳反应效果。
解题核心思路:
对于α级反应(α > 1),反应速率与反应物浓度的α次方成正比。由于α > 1,浓度越高时反应速率越快。在串联操作中,高浓度阶段反应迅速,需要较小体积以减少停留时间;而低浓度阶段反应变慢,需要较大体积以延长停留时间,从而提高转化率。因此,小釜应配置在前,大釜在后。
破题关键点:
- 明确反应级数α > 1时,反应速率随浓度变化的特性。
- 理解釜体积与停留时间的关系(体积越大,停留时间越长)。
- 结合反应速率与浓度的关系,合理分配各釜体积顺序。
对于α级反应(α > 1),反应速率公式为:
$v = kC^\alpha$
其中,$C$为反应物浓度,$\alpha > 1$。随着反应进行,浓度$C$逐渐降低,反应速率也随之下降。
在串联釜式反应器中:
- 高浓度阶段:反应速率快,反应物消耗迅速,此时需要较小体积的釜(小釜),以减少停留时间,避免过度反应或副反应。
- 低浓度阶段:反应速率显著降低,需要较大体积的釜(大釜)延长停留时间,充分利用剩余反应物,提高整体转化率。
因此,小釜应配置在前(处理高浓度),大釜在后(处理低浓度),即选项C正确。