在一实验室规模的填充床反应器中，进料速率固为定qnA0＝10kmol/h，改...

问答题 在一实验室规模的填充床反应器中，进料速率固为定q_nA0＝10kmol/h，改变催化剂质量m，获得反应A→R的下列一些动力学数据：

（1）求转化率为40％时的反应速率。
（2）在设计进料速率为q_nA0＝400kmol/h的大填充床反应器时，在转化率为40％时需要多少催化剂？
（3）假如采用大量产物循环的反应器，q_nA0＝400kmol/h，x_A＝0.4，-r_Am取（1）中的计算结果，则需要多少催化剂？（大量产物循环的反应器，可看作是CSTR反应器）

参考答案：

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1.问答题某一级不可逆气固相催化反应，当c_A＝10^-2mol/L，0.1013MPa及400℃时，其反应速率为-r_A＝kc_A＝10^-6mol/（s˙cm³），如果要求催化剂内扩散对总速率基本上不发生影响，问催化剂粒径如何确定（已知De＝10^-3cm²/s）。

参考答案：

2.问答题某气相反应2A→R+S在固体催化剂存在下进行，该反应的速率方程为-r_A=k_Cc_A²。已知纯A的体积流量为2.5m³/h时，在350℃，2MPa下加入装有3升催化剂的中试管式反应器中，反应物A的转化率为70.0%。现要求设计一反应器，在350℃，4MPa下处理体积流量为150m³/h的原料气，原料气中A和稀释剂的体积分数分别为0.70和0.30，求A的转化率为90.0%时，所需催化剂的床层体积。

参考答案：

3.问答题根据催化剂有效系数η与西勒模数Ф_s的关系式，在双对数坐标上画出η-Ф_s曲线，并根据该曲线讨论Ф_s对η以及反应速率的影响。

参考答案：根据催化剂有效系数η与西勒模数Фs的关系式

如图有（1）Φ_S...

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4.问答题系统分析总结化学催化反应的特点，并说明为什么可逆反应的催化剂在加快正反应的同时也将同样加快逆反应？

参考答案：（1）化学催化反应的特点：
①催化剂本身在反应前后不发生变化，催化剂能够反复利用，所以一般情况下催化剂的用量很...

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5.问答题 某液相反应在体积为V的CSTR反应器中进行，反应为一级不可逆反应，速率常数为k，进料流量为q_V。
（1）试求反应物转化率x_A；
（2）若将进料流量变为0.5q_V，出口处物料回流，回流比为0.5，试求转化率有何变化？

参考答案：

6.问答题 一气相热分解反应A→P＋Q的反应速率方程为
r（mol·m^－3·min^－1）=kp_A
该反应在内径为0.0127m，长3.0m的管式反应器内进行。反应物料流量（标准状态，273K，101.3KPa）为1.50×10^-4m³/min。在反应过程中温度恒定，压力保持10.13KPa，在反应温度下的反应速率常数为0.465mol/（KPa·m³·min），反应物料只含有A，不含其他组分，试求反应器出口处的A的转化率。

参考答案：

由于反应器的长径比很大，可以认为是平推流反应器。
根据一级恒温恒压反应的设计方程可得

7.问答题某等温平推流反应器中，发生二级液相反应2A→2R，回流比γ=1，现有转化率x_A=2/3。试求停止回流时反应物A转化率。

参考答案：

8.问答题 研究表明，在215℃下，均相气体反应A→3R的速率方程为：
-r_A（mol˙L^-1˙s^-1）=10^-2c_A
在215℃、5.065×10⁵Pa条件下，等温平推流反应器进料气中反应物A和惰性气体各占50％（c_A0=0.0625mol/L），要使转化率x_A达到80％，试求所需的空间时间。

参考答案：

9.问答题 三个等体积CSTR反应器串连，进行二级液相反应，速率常数为0.0070L/（mg˙h）。进料浓度为150mg/L，流量为380L/min。
（1）试在坐标纸上以-r_A对C_A作反应曲线图，其中C_A和-r_A分别为横纵坐标；
（2）设总转化率x_A为80％，试用（1）中曲线图求单个反应器容积、平均空间时间，并求出每个反应器混和液浓度C_A和转化率x_A。

参考答案：

10.问答题在同一温度下，两CSTR反应器均稳定发生一级液相反应，其中一个反应器容积是另一个2倍。进料按一定比例分配到两反应器中，使总转化率达到最大值0.7。假定总进料流量保持不变而小反应器因维修停止进料，试求此时大反应器的转化率。

参考答案：

如图（a），当流量分配正比于反应器体积时，两个反应器停留时间相同，出口浓度相同，此时总转化率最大。