一、基本概念。
1.化学计量式的定义，化学计量式是研究化学反应系统中反应物和产物组成改变关系的数学表达式。
2.催化剂的基本特征，（1）改变反应途径，降低反应的活化能；（2）不改变平衡状态，同时加速正逆反应；（3）有选择性。
均与表面吸附层模型基本要点有哪些？并写出langmuir吸附速率方程。
参***：1，催化剂表面是均匀的，即具有均匀的吸附能力，每个活性位都有相同的吸附热和吸附活化能（2）吸附分子间没有相互的作用（3）吸附和脱附可以建立动态平衡。
r=kapa(1-θa)-kdθa
4.写出膨胀因子的定义。
参***：转化1摩尔关键组分，反应混合物增加或减少的物质的量。
5.气固相催化反应的步骤：
反应物外扩散、反应物内扩散、表面吸附的反应物进行表面反应、产物脱附、产物内扩散、产物外扩散。
6.孔隙率：是催化剂颗粒的孔容积与颗粒的总体积之比，许多催化剂的孔隙率为0.5，θ=bvg
7.平推流反应器的设计方程，或
8.收率，得率与选择性的概念，收率：以φp记之。它表示生成的目的产物p的摩尔数与反应掉的着眼反应组分a的摩尔数之比值。即。
得率：以xp记之，它表示生成的目的产物p的摩尔数与着眼反应物a的起始摩尔数之比，即。
xp ＝ np－np0）/ na0
选择性：以sp记之，它是目的产物p所生成的摩尔数与某副产物s生成的摩尔数之比sp ＝ np－np0）/（ns－ns0）
9.全混流反应器的热衡算方程，v（－ra）（－h r）＝v0ρcp（t－t0）＋ ua（t－tm）
扩散系数，11.写出总选择性s和目的产物收率的定义，并列出选择性，收率和转化率之间的关系。
参***：s=反应结束时生成目的产物所消耗的关键组分的量/反应结束时已转化的关键组分的总量。
y=反应结束时生成目的产物所消耗的关键组分的量/反应开始时加入反应体系中关键组分的总量。
y=sxa12.空时，反应时间，停留时间的定义，空时：以τ记之，是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比；
反应时间：以t记之，是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度（如某个转化率）时所需的反应时间；
停留时间：是指反应物从进入反应器的时刻起到它们离开反应器的时刻为止在反应器内共停留了多少时间。
13.停留时间分布密度函数e(t)的定义，停留时间分布密度函数e（t）：在定常态下的连续流动的系统中，相对于瞬间t＝0的流入反应器的流体，在反应器出口流体的质点中在器内停留了t与t+dt之间的流体的质点所占的分率。
即。14.变温操作热量衡算式，ua（tm－t）＋（hr）（－ra）v ＝ d（cvρtv）/ dt
对于恒容过程：
其中：β＝h r）ca0 /ρcv
15.催化剂的制备方法可分为哪几类，混合法；浸渍法；沉淀法或共沉淀法；共凝胶法；喷涂法及滚涂法；溶蚀法；热溶法。
16.比孔容：是每克催化剂内部孔道所占的体积，常用氦-汞置换法来测定。
二、简答。1在建立反应机理式和推导速率方程时常采用的三点基本假定。
a：假定反应实际上是由一系列反应步骤依次地进行，并最后获得其反应产物，而组成反应机理的每一步发应均为基元反应，可以直接用质量作用定律来确定它们的速率。
b：在构成反应机理的诸个基元反应中，如果有一个基元反应的速率较之其他基元反应慢得多，则它就成整个反应的速率控制步骤，它的反应速率即代表整个反应的速率。其他的各基元反应因其速率较快，而视为处于“拟平衡态”。
c：当构成反应机理的诸个基元反应的速率具有相同数量级时，即不存在速率控制步骤时，可假定所有各步基元反应都处于“拟定衡态”。即假定在构成机理式的诸基元反应中生成的中间产物的浓度在整个反应过程中维持恒定。
2建立流动模型时通常采用的四个步骤，a：通过冷态模型实验测定装置的停留时间分布；
b：根据所得的e（t）或f（t）的结果通过合理的简化提出可能的流动模型，并根据停留时间分布的实验数据来确定所提出的模型中所引入的模型参数；
c：结合反应动力学数据通过模拟计算来**反应结果；
d：通过一定规模的热模实验来验证模型的准确性。
3.简述气固流化床反应器气泡两相模型的特点？、
4.简述双模理论？
5.何为物理示踪，根据示踪剂的不同可将其大致分为哪几种，所谓物理示踪是指采用一种易检测的化学反应活性的物质按一定的出入方式加入稳定的流动系统，通过观测该示踪物质在系统出口的浓度随时间的变化来确定系统物料的停留时间分布。
根据示踪剂输入方式的不同大致可分为四种：脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入示踪法。
6.简述等温恒容平推流反应器空时，反应时间，停留时间，三者关系。
7 通常所指的理想反应器分哪两类，并加以说明，通常所指的反应器有两类：理想混合（又称完全混合）反应器与平推流（又称活塞流或挤出流）反应器。所谓完全混合反应器是指器内的反应流体处于完全混合状态，并意味着反应流体在器内混合是瞬间完成的，反应流体之间进行混合所需的时间是可忽略的。
所以器内的物料具有完全相同的温度和浓度且等于反应器出口物料的温度和浓度。换言之，理想混合反应器内的返混为无限大。所谓平推流反应器是指器内反应物料以相同的流速和一致的方向进行移动，完全步存在不同停留时间的物料的混合（即返混为零），所以所有的物料在器内具有相同的停留时间。
8.什么是催化剂失活及其原因：
由于各种物质及热的作用，催化剂的组成及结构渐起变化，导致活性下降及催化性能劣化，这种现象称为失活。原因：中毒，结焦，赌塞，烧结和热失活。
三、证明。1. 某一气相催化反应a + b = r + s，符合langmuir-hinshelwood机理，反应a的吸附是控制步骤，反应机理如下：
a + a1）
b + b2）
aσ +bσ ≒sσ +rσ （3）
rσ ≒r4）
sσ ≒s5）
其中，δ为活性位。试推导langmuir-hinshelwood反应方程。
反应为r生成p1，p2，p3的反应，p1为目的产物，各反应均为一级不可逆放热反应，相应的反应速率指前因子为k1，k2，k3，试证明最佳反应温度top = e3-e2）/（rgln（k3（e3-e1）/（k2（e1-e2）））
证明：rpi=ki exp（-ei/rt）cr
s = rp1/（rp1+rp2+rp31)
最佳温度时，s/δt= 0
1）式对t求偏导。--
top = e3-e2）/（rgln（k3（e3-e1）/（k2（e1-e2）））
四．计算题。
1、在全混釜反应器中进行等温一级不可逆反应，反应前后体积不变，xa0 = 0，出口转化率为50%, 将该反应移到一个平推流反应器中进行， 操作条件不变， 问出口转化率为多少？
解： cstr: vr/fa0 = xaf/(kca0(1-xaf)) 1)
xaf = 0.52)
pfr: dvr/fa0 = dxa/(kca0(1-xa)) 3)
由方程(1)、(2)、(3) 联立可得：
xapfr = 0.63
2、一级不可逆液相反应：a ＝ 2r
其中：k＝9.52×109exp[(-7448.4)/t] (h－1)
已知：△hr＝51047 j /mol ，a（吸热反应）； 2.09j/g 反应物料·℃
cr0＝0， r的分子量mr＝60， ca0＝2.30 kmol/m3
要求反应终了a的转化率xa为0.7，装置的生产能力为50000kgr/天。根据该生产规模估算得用于非生产性的时间t0＝0.75h，试求：
a） 用分批式完全混合反应器内进行反应，在50℃下进行等温操作所需反应器的有效容积？
b）应用全混流反应器在50℃下进行该反应，试求此全混流反应器的有效容积和它的容积效率η。
解：（a）（i）反应时间t的计算。
最后得：每批操作实际所需的时间为（t＋t0）＝1.31＋0.75＝2.06h
ii）反应器有效容积的确定。
在反应终了时r的浓度为
故得： b）（i）进料速度v0的计算：
cr＝2ca0xa
故，以ca0＝2.2；xa＝0.70；mr＝60代入上式可得：
50000/(24×60×2×2.3×0.70)＝10.78 m3/h
ii）反应器有效容积v2的计算。
由于 τ故
或 τ＝27.34/10.78＝2.54 h
iii）η的计算：在分批式操作中t＝1.31
所以 η＝t/τ＝1.31/2.54＝0.516
3.间歇反应器中反应的实验研究。
醋酐稀水溶液的液相水解是两级不可逆反应：
ch3co）2+h2o 2ch3cooh
在15℃下将200l的浓度为2.16×10-4mol/cm3的醋酐溶液加入间歇反应器进行水解。反应混合物的密度假设为常数1.05g/ cm3。在不同温度下速率表达式为。
式中ca为醋酐浓度，以mol/cm3表示。
解释该反应为二级反应，为什么反应速率可以用表中所列方式表示。
倘若在15℃下等温操作，当醋酐的转化率为0.7时，需要多少时间？
确定该反应速率表达式。
（a） (bp)
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