天津大學(xué)化工學(xué)院注冊(cè)化工工程師執(zhí)業(yè)

資格考試仿真習(xí)題及模擬試題

第一章物料能力平衡..........................................................1

第二章熱力學(xué)過(guò)程...........................................................20

第三章流體流動(dòng)過(guò)程........................................................22

第四章傳熱.................................................................33

第五章傳質(zhì).................................................................44

第六章反應(yīng)工程............................................................71

第七章化工工藝設(shè)計(jì)........................................................91

第八章化工工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)....................................................99

第九章工程經(jīng)濟(jì)分析.......................................................110

第十章工程項(xiàng)目管理.......................................................114

模擬試題一...................................................................118

概念題.......................................................................118

概念題答案...................................................................134

案例分析題...................................................................142

案題例答案...................................................................156

模擬試題二...................................................................172

概念題題目...................................................................172

概念題答案...................................................................188

案例題.......................................................................198

案例題答案...................................................................211

元素周期表...................................................................225

1

第一章物料能力平衡

1-1在一個(gè)有化學(xué)反應(yīng)的體系中，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，下列說(shuō)法正確的是（）。

A.體系中某一組分的摩爾數(shù)不變

B.體系總質(zhì)量不變

C.體系中的總摩爾數(shù)不變

D.體系中某一組分的質(zhì)量不變

B.答案正確。

在化學(xué)反應(yīng)的體系中，進(jìn)入體系中的物料（除惰性物質(zhì)外）均參與反應(yīng)。體系中摩爾數(shù)

及某一組分的摩爾數(shù)均發(fā)生了變化。而體系中某一組分進(jìn)入體系中參加反應(yīng)，作為該組分只

能說(shuō)進(jìn)入體系的質(zhì)量等于轉(zhuǎn)化了的質(zhì)量加出口處的質(zhì)量之和，作為該組分本身，進(jìn)口的質(zhì)量

與出口的質(zhì)量是不相同的

1-2在苯氯化生產(chǎn)氯苯過(guò)程中，已知：氯化塔每小時(shí)生產(chǎn)純氯苯800kg,從氯化塔出來(lái)的氯化

液的組成為：C6H668%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同）、C6H5cl30%、C6H1-5%、HCI0.5%。操作

溫度82°C,進(jìn)料苯的純度為100%、氯氣純度為95%（體積百分?jǐn)?shù)）。假定氯氣全部參與反應(yīng),

則排出氣體的質(zhì)量為（）。

A.278.07kg

B.294.67kg

C.291.4kg

D.308.0kg

A.答案正確。

物料計(jì)算基準(zhǔn)為1小時(shí)，

反應(yīng)方程式：C6H6+Cl2-----3C6H5cl+HCI

相對(duì)分子質(zhì)量：7871112.536.5

副反應(yīng)C6H6+2c%——>C6H4c%+2HCI

782X711472X36.5

（1）氯化液質(zhì)量的計(jì)算

已知氯化液中含800kg一氯化苯，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30%。所以氯化液的質(zhì)量為

800

6y=2667kg

氯化液中除氯苯外，其他組分的質(zhì)量為

C6H6：2667X0.68=1813.6kg

C6H4CI2：2667X0.015=40kg

HCI：2667X0.005=13.33kg

（2）參與氯化反應(yīng)的物料的計(jì)算

反應(yīng)苯的量：主反應(yīng)和副反應(yīng)消耗苯量

800x—^-+40x—=576kg

112.5147

消耗CL量為

1

CM7171x2

800x-----+40x------=544kg

112.5147

生成HCI量為

+40x^^=2794kg

800

112.5147

（3）加料量的計(jì)算

加入苯的量為：1817+576=2393kg

把氯氣純度體積分?jǐn)?shù)換算成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（假定氯氣中惰性氣體為空氣，平均相對(duì)分子質(zhì)量為

29）則

71x（）95

氯氣緯唐為?-----------------x100%=97.9%

剝工,七反刃.71x0.95+29x0.05

加入氯氣量為：544x5？79=556kg

其中惰性氣體為556—544=12kg

（4）排出氣體的質(zhì)量計(jì)算

排出氣體的質(zhì)量為

279.4-13.33+12=278.07kg

1-3硫酸鋁可由含AI2O3的混合物與H2s0,反應(yīng)制得。反應(yīng)方程如下：

AI2O3+3H2SO4——*AI2（SO4）3+3H2O

AI2O3混合物中含雜質(zhì)44.6%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù),下同）,原料硫酸為80%H2sO,，其余為應(yīng)用

1100kgAI2O3,2510kg80%H2s0,。則過(guò)量的一種原料的轉(zhuǎn)化率是（）?假定AI2O3全部轉(zhuǎn)化。

A.70.42%

B.87.4%

C.69.96%

D.29.13%

B.答案正確。

按反應(yīng)方程式和已知條件計(jì)算如下：

AI2O3相對(duì)分子質(zhì)量為102,ALISON相對(duì)分子質(zhì)量為342,H2s0,相對(duì)分子質(zhì)量為98。

加入硫酸量（80%）為2510kg,含純H2SO4量為

2510X0.8=2008kg=20.49kmol

加入原料AI2O3混合物1100kg,含純AI2O3為

1100X0.554=609.4kg=5.97kmol

參加反應(yīng)的H2sO,量應(yīng)為5.97X3=17.91kmol

在反應(yīng)系統(tǒng)中H2sO,過(guò)量，過(guò)量20.49—17.91=2.58kmol

1791

H2s0,轉(zhuǎn)化率為元而x100%=87.4%

1-4在利用硫化礦提煉鋅時(shí)，硫酸是副產(chǎn)物。該礦中含ZnS65%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同），其他

35%為惰性物質(zhì)。生產(chǎn)過(guò)程如下反應(yīng)方程所示，最后可以得到98%的硫酸，硫的回收率為99

%,每天處理硫化礦186t。

反應(yīng)方程式為

2

3

ZnS+-O2------->ZnO+SO2

2

so2+1o2——>S03

S03+H20——>H2SO4

則每天需要水的量是（）o

A.24.67t

B.22.2t

C.2.47t

D.24.92t

A.答案正確。

根據(jù)反應(yīng)方程式可知當(dāng)1摩爾的ZnS反應(yīng)時(shí)，就可以產(chǎn)生1摩爾的H2s0,，即可以產(chǎn)生98%的

H2sO4100g。

根據(jù)題意硫的回收率為99%,再進(jìn)行計(jì)算。

（1）每天處理186t礦石，則內(nèi)含ZnS量為

186X1000X0.65=120900kg

實(shí)際反應(yīng)能得到硫酸的ZnS量為120900X0.99=119691kg

119691kgZnS為1233.9kmol,即可生成1233.9kmolH2s0,，質(zhì)量為120922.2kg,可以得

1209222

到Ogg，=123390.0kg98%的硫酸

（2）用水量計(jì)算：吸收S03形成H2sO,用水量為1233.9X18=22.2t,形成98%H2s0,用水

量為123390.0—120922.2=2.471

每天消耗水量為22.2+2.47=24.67t

1-5在年生產(chǎn)1500t乙苯脫氫制取苯乙烯裝置中，加入水蒸氣量為2.6kg水蒸氣/kg苯乙烯，

進(jìn)入溫度650℃下乙苯轉(zhuǎn)化率為44.4%。苯乙烯收率為40%,其余副產(chǎn)為苯3%、甲苯5%、焦

炭2%。裝置年工作日為300天，已知原料乙苯的純度為98%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)），其余為甲苯。則

反應(yīng)后氣體的產(chǎn)生總量為（）。

A.8.62kg

B.8.35kg

C.8.53kg

D.7.676kg

C.答案正確。

化學(xué)反應(yīng)方程式

C6H5C2H5-C6HSCH=CH24-H2

1061042

C6H502H5+H2T6H5cH3+C%

10629216

C6H5C2H5-C6H6+C2H4

1067828

C6H5c2H5f7C+3H2+CH4

3

1067X123X216

(1)每小時(shí)苯乙烯的產(chǎn)量為

1500x1000、，兒

---------------=208.3kg=2kmol/h

300x24

每小時(shí)需要乙苯量為：^-xl()6=530kg/h

0.4

每小時(shí)轉(zhuǎn)化的乙苯的量：530X0.444=235.32kg/h=2.22kmol/h

未反應(yīng)的乙苯量：530—235.3=294.7kg/h

每小時(shí)需要水蒸氣的量：530X2.6=1378kg

530

每小時(shí)需要工業(yè)原料乙苯量：--=540.8kg,甲苯量10.8kg

U.J7O

(2)產(chǎn)物中各組分的量

苯乙烯：208.3kg

23532

甲苯:x0.05x92+10.8=21kg

106

苯量:2.22X0.03X78=5.23kg

焦炭:2.22X0.02X7X12=3.72kg

乙苯:294.7kg

乙烯(氣)2.22X0.03X28=1.86kg

甲烷(氣)(2.22X0.05+2.22X0.02)X16=2.49kg

氫(氣)(2+2.22X0.02X3-2.22X0.02)X2=4.177kg

氣體總量為1.86+2.49+4.177=8.53kg

1-6在含苯38%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同)和甲苯62%的混合液連續(xù)精微過(guò)程中，要求微出物中

能回收原料中97%的苯。釜?dú)堃褐泻讲桓哂?%,進(jìn)料流量為10000kg/h,則塔頂苯的摩爾

百分?jǐn)?shù)為()。

A.98%

B.87.5%

C.86%

D.86.8%

B.答案正確

苯的相對(duì)分子質(zhì)量為78,甲苯的相對(duì)分子質(zhì)量為92。

進(jìn)料中苯的摩爾分?jǐn)?shù)為與，釜?dú)堃罕侥柗謹(jǐn)?shù)設(shè)為七

38

Xb=38762=°-4196

78+92

釜?dú)堃褐斜降哪柗謹(jǐn)?shù)為

2

4=~y%=002351

----1----

7892

4

進(jìn)料液平均相對(duì)分子質(zhì)量為M=0.4196x78+(1-0.4196)x92=86.13

進(jìn)料物料的摩爾流量為F=1二以=116.1kmol/h

86.13

按照題給定的條件，儲(chǔ)出液中回收原料中97%的苯，則塔頂儲(chǔ)出液中苯的摩爾數(shù)為

116.1X0.4196X0.97=47.25kmol/h

塔底苯的摩爾數(shù)為116.1X0.4196—47.25=L46kmol/h

塔底流出液摩爾數(shù)為W,塔頂流出液摩爾數(shù)為。，則

116.1=W+D

W=I"=62.10kmol/h

0.02351

D=54.0kmol/h

4775

塔頂苯的摩爾分?jǐn)?shù)為耳=-^-=87.5%

1-7在由乙烯水合生產(chǎn)乙醇的反應(yīng)中，其主、副反應(yīng)方程為：

主反應(yīng)C2H4+H2O——>C2H50H

副反應(yīng)2c2H50H>(C2H5)2。+H2O

假若反應(yīng)器進(jìn)料中含C2H553.7%(摩爾百分?jǐn)?shù)，下同)，H2036.7%,其余為惰性氣體。乙烯

的轉(zhuǎn)化率為5%,乙醇的產(chǎn)率為90%,以消耗乙烯為基準(zhǔn)。則反應(yīng)器輸出物料的總摩爾數(shù)為

()。

A.87.72mol

B.87.98mol

C.88.12mol

D.87.58mol

A.答案正確。

選擇計(jì)算基準(zhǔn)為進(jìn)料100mol

對(duì)過(guò)程進(jìn)行物料衡算

輸入乙烯為53.7mol

生成乙醇的摩爾數(shù)為53.7X0.05X0.9=2.42mol

生成二乙醛的摩爾數(shù)為：乙烯理論上轉(zhuǎn)化為乙醇的摩爾數(shù)減去實(shí)際得到的乙醇摩爾數(shù)差

的二分之一。因?yàn)楦鶕?jù)反應(yīng)方程式每2moi乙醇生成1mol的二乙醛。所以，生成二乙醛的量為

53.7x0.05-2.42

=0.133mol

2

輸入水的摩爾數(shù)為36.7mol

參加反應(yīng)的水的摩爾數(shù)為36.7—53.7X0.05=36.7—2.685=34.015mol

由副反應(yīng)生成的水量為：0.133mol

最后水的摩爾數(shù)為:33.815+0.133=34.15

輸出物組成：乙烯53.7X(1—0.05)=51.02mol58.26%

乙醇2.42mol2.76%

二乙醴0.133mol0.15%

水:34.15mol38.8%

總摩爾數(shù)為：87.72mol

5

1-8乙烯在銀催化劑上用過(guò)量空氣部分氧化制取環(huán)氧乙烷。

反應(yīng)方程如下：

主反應(yīng)：2c2H4+02——>2c2HQ

2X28322X44

副反應(yīng)：C2H4+302——>2c。2+2H2。

反應(yīng)器進(jìn)口混合氣體的流量為45000m3(標(biāo)準(zhǔn))/h,組成如下表所示。

附表物料組成

物料組成CH0合計(jì)

24N22

摩爾百分?jǐn)?shù)/%3.582.014.5100

乙烯的轉(zhuǎn)化率為32%,反應(yīng)選擇性為69%,則反應(yīng)器出口氣體的流量為()kg/ho

A.57107.5

B.57414.5

C.56981.95

D.11289.9

B.答案正確。計(jì)算基準(zhǔn)為1小時(shí)

根據(jù)已知條件可計(jì)算出環(huán)氧乙烷的收率Y=X-S

r=0.32X0.69=0.2208=22.08%

乙烯轉(zhuǎn)化量為HFX().32X().()35=22.5kmol/h

乙烯轉(zhuǎn)化為環(huán)氧乙烷摩爾數(shù)為22.5X0.69=15.53kmol/h

二氧化碳摩爾數(shù)為32x(1-0.69)x2x0.035=13.95kmol/h

生成水的摩爾數(shù)為13.95kmol/h

15533

反應(yīng)消耗氧的摩爾數(shù)為丁?+5X13.95=28.7()kmol/h

原料氣中氧的摩爾數(shù)為繆Fx().145=291.3kmol/h

出口物料中氧含量為291.3-28.70=262.6kmol/h

出口氣體中氮的含量為學(xué)學(xué)XS82=1647.3kmol/h

出口物料的質(zhì)量為

乙烯：^222x0.035-22.5|x28=47.81x28=1338.7kg

k224J

環(huán)氧乙烷：15.53X44=683.3kg

二氧化碳:13.95X44=613.8kg

水：13.95X18=251.1kg

氮：1647.3X28=46124.4kg

氧：262.6X32=8403.2kg

出口物料總質(zhì)量為57414.5kg,即流量為57414.5kg/h

6

1-9將含碳88%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）和水12%的液體汽化，并在燃燒裝置中經(jīng)催化燃燒得到煙道

氣，其組成為C02：13.4%（摩爾百分?jǐn)?shù)，下同），02：3.6%,N2：83.0%。如下圖所示。

液體燃料-------T催化，化器-------CO213.4%

C88%f空氣023.6%

H2O12%Nj83.0%

附圖燃燒示意圖

則100kg燃料燃燒氧氣過(guò)量為（）0

A.16.34%

B.42.6%

C.19.5%

D.29.8%

c.答案正確。

本題物料平衡計(jì)算，利用惰性氣體氮因不參加反應(yīng)，所以出口的氣體中氮的量與空氣中

氮?dú)饬肯嗟龋时绢}用N2作聯(lián)系物進(jìn)行計(jì)算。

①根據(jù)元素平衡計(jì)算干煙道氣量

對(duì)碳進(jìn)行元素平衡

輸入C的質(zhì)量=輸出C的質(zhì)量

設(shè)100kmol干煙道氣，含C量為

100X0.134X12=161kg

88

100kg燃料含C量為88kg：—xl00=54.65kmol

所以100kg燃料可以產(chǎn)生干煙道氣54.65kmol

②用M作聯(lián)系物，計(jì)算出燃燒反應(yīng)過(guò)量空氣百分?jǐn)?shù)

取基準(zhǔn)54.65kmol干煙道氣

干煙道氣中氧氣量為54.65X0.036=1.97kmol

干煙道氣中有54.65X0.83=45.35kmol氮

1.00kmol空氣中有0.79kmol氮

4535

54.65kmol煙道氣中空氣的摩爾數(shù)為前■=57.4kmol

進(jìn)入空氣中含氧量為57.4X0.21=12.05kmol

氧氣過(guò)量12.05—1.97=10.08kmol

197

氧氣過(guò)量率為浙x100%=19.5%

1-10在硫酸生產(chǎn)過(guò)程中，二氧化硫催化氧化為三氧化硫。初始?xì)怏w組成（體積百分?jǐn)?shù)）為SO?

11%,0210%,M79%,氧化過(guò)程是在570℃,120kPa下進(jìn)行，轉(zhuǎn)化率為70%。則計(jì)算并選

擇反應(yīng)混合物氣體中S03的分壓為（）。

A.9.6kPa

7

B.10.01kPa

C.9.24kPa

D.53.87kPa

A.答案正確。

SO2氧化反應(yīng)方程式為

S0

2+g5-----S03

設(shè)原料氣為100molo

根據(jù)題意進(jìn)料氣中SO2為11mol,O2為10moL1為79moI。

反應(yīng)后氣體

S03=11X0.7=7.7niol

S02=11-7.7=3.3mol

02=10-0.5X11X0.7=6.15mol

N2=79mol

反應(yīng)后總摩爾數(shù)為96.15mol

其中：803^^x100%=8%

Vo.1J

33

SO2為^^xl00%=3.4%

296.15

。2為生旦X100%=6.4%

"J96.15

79

N2為-----x100%=82.2%

96.15

各組分的分壓

Pm=0.08x120=9.6kPa

p溝=0.034x120=4.08kPa

p。,=0.064x120=7.68kPa

1-11合成氨廠用銅氨液吸收脫碳?xì)庵形⒘康腃O和CO?,經(jīng)脫碳后，出塔氣體中C0的含量小于

15mL/m,脫碳?xì)獾慕M成如下表。

附表脫碳?xì)饨M成

脫碳?xì)饨M成H2N2COCO2(CH4+Ar)合計(jì)

摩爾百分?jǐn)?shù)/%72.623.72.00.21.5100

脫碳?xì)獾南亩~為3070m，（標(biāo)準(zhǔn)）/tN%,工廠生產(chǎn)能力為5000tNH3/a。生產(chǎn)過(guò)程中氨損失率

為10%,年工作日300天。當(dāng)吸收劑的吸收能力為14.3m3CO/irf銅氨液時(shí)，計(jì)算并選擇銅氨液

的入塔流量為（）。

A.3.278m7h

B.3.280m7h

C.2.98m7h

D.71.53m3/h

A.答案正確。

8

以每小時(shí)為計(jì)算基準(zhǔn)。

計(jì)算氣體入塔的流量，根據(jù)題意每一噸氨消耗3070n?脫碳?xì)?，為完成生產(chǎn)任務(wù)每小時(shí)需要

5000x1.1八”“

生產(chǎn)氨的量為--------=0.764t

300x24

每小時(shí)消耗脫碳?xì)饬?.764X3070=2345m3

脫碳?xì)庵泻瑸榱?=2345X0.02=46.9m3

7

CO占脫碳?xì)庵卸栊詺怏w的分?jǐn)?shù)y=」一=0.()204m3C0/m3惰性氣體

,100-2

脫碳后CO占脫碳?xì)庵卸栊詺怏w的分?jǐn)?shù)%

15x10-5

:-------------r-1.5xl()-/m3C0/m3惰性氣體

y2=-1-0--0-1.5x10-5/

需要脫掉(吸收)C0量

7

G2=2345X(1-0.02)X(0.0204-1.5X10)

=2345X0.98X0.0204=46.88m3

完成吸收任務(wù)需要的銅氨液為竺&=3.278m3/h

14.3

1-12有乙烯和丙烯的氣體混合物，摩爾分率分別為70%和30%。已知乙烯和丙烯的Gm-T函

數(shù)式如下：

362

乙烯Cp.m\=2.830+28.601X10-T-8.726X10-T(kcal/kmoI?K)

36

丙烯C?,m2=2.253+45.116X10-T-13.740X10-7"(kcal/kmoI?K)

則上述混合氣體100℃時(shí)的定壓摩爾熱容Cp.m為()。

A.6.01kJ/kmol?K

B.57.53kJ/kmol?K

C.50.3kJ/kmol?K

D.70.42kJ/kmol?K

B.答案正確。

設(shè)2和M表示乙烯和丙烯的摩爾分?jǐn)?shù)，以G，M和Cp.m2表示乙烯和丙烯100℃時(shí)理想氣體定

壓摩爾熱容?，F(xiàn)根據(jù)題中所給定的乙烯和丙烯的定壓摩爾熱容C晶-T函數(shù)關(guān)系，將100℃代入

計(jì)算，則得

Gm=2.830+28.601X10-3X373-8.726X10-6X3732

=2.830+10.67-1.21

=12.29kcal/kmol,K=51.42kJ/kmol,K

G，.m2=2.253+45.116X10”13.740X10-6T4

=2.253+45.116X10-3X373-13.740X10-6X3732

=2.253+16.83-1.91

9

=17.17kcal/kmol?K=71.8kJ/kmol?K

CP.m=0.7x51.42+0.3x71.8=35.99+21.54=57.53kJ/kmol-K

所以給定的混合氣體理想氣體定壓摩爾熱容為57.53kJ/kmol?K

1-13氣體經(jīng)燃燒后從燃燒室排出的氣體組成(體積百分?jǐn)?shù))為：C027.8%、CO0.6%、023.4

%、H2015.6%、N272.6%。則該氣體從800℃冷卻至200℃所需移出的熱量為()。混合氣

體中各組分在200C和800℃下的摩爾熱容數(shù)值見(jiàn)下表。

附表混合氣體各組分的摩爾熱容

C/J*mol-1?C

z/cvm

Nz02C0zCOH?0

20029.2429.9540.1529.5234.12

80030.7732.5247.9431.1037.38

A.20.38kJ/mol

B.6.76kJ/mol

C.2038.54kJ/moI

D.203.85kJ/moI

A.答案正確。

計(jì)算每一組分。從800℃冷至200℃時(shí)，從氣體中移走的熱量為

Q=￡M(G*m800X800-G，,m200X200)

為氣體中某一組分的摩爾量。

計(jì)算基準(zhǔn)為100mol氣體，基準(zhǔn)溫度為0C。

C02：7.8X(47.94X800—40.15X200)=236.51X1()3j

CO：0.6X(31.10X800-29.52X200)=11.39X103J

02：3.4X(32.52X800—29.95X200)=68.09X1()3J

3

H20：15.6X(37.38X800-34.12X200)=360.05X10J

3

N2：72.6X(30.77X800-29.24X200)=1362.5X10J

Q=20.38kJ/mol

每一摩爾氣體從800C冷卻至200C,移出的熱量為20.38kJ。

1-14配制NaOH溶液是在帶有夾套的攪拌釜中進(jìn)行的?，F(xiàn)用50%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同)NaOH溶

液,配制得到濃度為5%的NaOH水溶液2500kg。假定溶液進(jìn)料、出料溫度均為25C,則冷卻水

移出的熱量為()。

A.2.18X106kJ

B.54.38kJ

C.54.38X1()3kJ

D.5.44X103kJ

C.答案正確。

計(jì)算時(shí)選擇基準(zhǔn)溫度為25℃。本題用積分溶解熱進(jìn)行計(jì)算。

先將50%NaOH水溶液和5%NaOH水溶液換算成molH20/molNaOH。

10

5()

50%NaOH：11=2.22molH2O/molNaOH

40

95

5%NaOH：號(hào)=42.22molH2O/molNaOH

40

查得2.22molH20/molNa0H#42.22mol%0/111012(^溶液的積分溶解熱分別為25.5

kJ/molNaOH和42.9kJ/molNaOH

被稀釋的溶液含溶質(zhì)量為2500X0.05=125kg

溶質(zhì)的摩爾數(shù)為12坦5kmol

40

稀釋過(guò)程的熱效應(yīng)

2=_1^25xl000x(42.9-25.5)=^12x5l000xl7.4=54.38xl03kJ

由于取基準(zhǔn)溫度為25℃,進(jìn)料帶入的熱量與物料離開(kāi)釜帶出的熱量均等于0,故冷卻水需

要移出的熱量為54.38X1()3kJ。

1-151000kg65%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同）的發(fā)煙硫酸和3000kg20%的發(fā)煙硫酸于20c下混合

時(shí)所發(fā)生的熱效應(yīng)為（）。

A.8.866X104kJ

B.9.16X105kJ

C.5.14X103kJ

D.5.77X102kJ

A.答案正確。

本題用S03和水的混合熱進(jìn)行計(jì)算。液態(tài)S03和水的混合熱可按下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算

504.2().714?-15)

q=(kcal/kgH2O)

\-m八八1—m八,

----+0.2013-----+0.062

mm

式中：4為液態(tài)SO3和水的混合熱，kcal/kg^O；，〃為配得酸中S03的含量，%；r為混合溫度,

℃o

現(xiàn)在把含量為65%的發(fā)煙硫酸稱a酸，20%發(fā)煙硫酸稱b酸。a酸含S03設(shè)旗，8酸含S03設(shè)為

孫＞。兩酸混合以后的酸稱c酸，其含量為牡。根據(jù)蓋斯定律混合過(guò)程熱效應(yīng)?？砂聪率接?jì)算Q

=Qc-（Qa+Qb）

配制的最終酸的質(zhì)量=1000+3000=4000kg

①現(xiàn)在計(jì)算65%和20%的發(fā)煙硫酸及配制成的c酸含SO3的量

1000x0.65+(1-0.65)—

a酸含SOs量：加,------!=--------------&98x1“00%=93.6%

100()

11

on

3000x0.2+(1-0.2)—

b酸含SO3量：m=------L------------也xlOO%=85.3%

b3000

混合后的c酸濃度

1000x0.936+3000x0.853_....

m---------------------------------------=8o7.4%

c4000

②計(jì)算a、b、c酸的S03和水的混合熱

504.20.714x(25-15)1OO......?n

=-———--------+-—；--------=1924.3kcal/kgHO

1-09361-093672

+0.2013+0.062

0.9360.936

504.20.714x(25-⑸

1-0.853+()20131-0.853+()()62

().8530.853

1349.6+30.5=1380kcal/kgH2O

504.20.714x(25-15)

q，~1-0874+=1493.9kcal/kgH2O

+0.2013

0.874

混合過(guò)程熱效應(yīng)為

。=以一(念+為)

100—87.4rxr\i\

=---------x4000x1493.9-

100

100—85.3._1

+---------x3000x138o0n

100J

=0.126X4000X1493.9-(0.064X1000X1924.3+0.147X3000X1380)

=21190.4kcal=8.866X104kJ

1-16流量為250kg/h的氣體苯從600K、4.053MPa,降壓冷卻至300K、0.1013MPa時(shí)的焰變?yōu)?/p>

()。

A.-1.03X105kJ/h

B.-1.19X105kJ/h

C.-1.96X105kJ/h

D.1.35X105kJ/h

A.答案正確。

假設(shè)如下熱力學(xué)途徑：第1步是氣體苯在600K等溫下，壓力由4.053MPa降至0.1013MPa,

焰變?yōu)锳M,第2步是在0.1013MPa壓力下從600K降溫至300K,焰變?yōu)椤鞒?過(guò)程總?cè)圩優(yōu)椤?/p>

Ho

12

先求△昆，即理想氣體從600K降溫到300K的焰變，從常用物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)焙變數(shù)據(jù)表中查到：

600K,淀一諼8=8.89kcal/mol=37.20kj/mol

300K,講-超8=0.04kcal/mol=0.1674kj/mol

25()x1n3

所以AH2=x(0.1674-37.20)=-118700kJ/h

78

第2步是計(jì)算氣體苯在600K等溫下，從4.053MPa降壓到0.1013MPa的焰變從相關(guān)資

料中查到苯的臨界溫度為288.95C(562.1K),臨界壓力為4.898MPa(48.34atm),因而

3-=1.067

562.1

竺&=0.8275

Pr

4.898

查焰與對(duì)比溫度、對(duì)比壓力圖得(月。一”)/或=2.1cal/(mol-K)=8.786J/(mol?K),

所以

月e-4=8.786X562.1=4939J/mo1=4939kJ/kmoI

250

\H,=——x4939=1583()kJ/h

178

因此△H=△a+△氏=15830—118700=-102871.0kJ/h^-1.03X105kJ/h

一差A(yù)H為負(fù)值,說(shuō)明苯從600K、4.053MPa冷卻降壓到300K、0.1013MPa這一過(guò)程是放

熱的。

1-17在一個(gè)0.05of的容器內(nèi)放置0.5mol的苯蒸氣。若溫度降至27c時(shí)，則苯此時(shí)冷凝量是

()。

A.0.2mol

B.0.47mol

C.0.2kmol

D.0.166mol

A.答案正確。

首先計(jì)算苯在27℃時(shí)蒸氣壓，可以用公式計(jì)算，也可以查相關(guān)手冊(cè)，從手冊(cè)中查到27℃

時(shí)苯蒸氣壓0.015MPa(化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè))。

再應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程式，計(jì)算此時(shí)氣體摩爾數(shù)

PV=nRT

PV

~RT

15X1()3X5()XH)T

=0.3mol

8.314X103X300

冷凝苯的量為：0.5-0.3=0.2moL

1-18物料分流時(shí)混合氣體流量和組成見(jiàn)下表。

附表混合氣體流量與組成

混合氣體組成乙煥酯酸乙酯乙醛N2HeO合計(jì)

流量/(kg■h-1)5364189.494.72183.588.805920

組成/%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))90.603.201.603.101.50100

13

此股氣體分成兩路，主線氣體經(jīng)換熱器加熱到140C,副線氣體不加熱。在換熱器出口處，被

加熱到140c的主線氣體和副線氣體匯合成為112℃的氣體。求主、副線氣體每小時(shí)流量。兩

股氣體如本題附圖所示?；旌蠚庠贏點(diǎn)分成兩股，被加熱的一股在5點(diǎn)與不加熱氣體匯合成為

112℃o

140C

換熱器

83C

混合器

AB112"C

A.主線3046kg/h,副線2874kg/h

B.主線3073kg/h,副線2847kg/h

C.主線81L9kg/h,副線5108.1kg/h

D.主線3021kg/h,副線2899kg/h

A.答案正確。

熱量衡算基準(zhǔn)取0C氣體?；旌蠚庵懈鹘M分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和0℃、83℃、112℃和140℃的比

熱容數(shù)據(jù)列于下表。表中比熱容的單位是kJ/(kg?K)o

附表混合氣各組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)及容表

乙煥醋酸乙酯乙醛

N2H2O

溫度rc質(zhì)量質(zhì)量質(zhì)量質(zhì)量質(zhì)量

Cp分?jǐn)?shù)Cp分?jǐn)?shù)Cp分?jǐn)?shù)CPCp分?jǐn)?shù)

分?jǐn)?shù)

01.6090.98281.1461.0381.841

831.8350.90611.1950.0321.3840.0161.0500.0311.8830.015

1121.8991.2641.4611.0501.904

1401.9311.3291.5331.0671.925

0℃的混合氣定壓比熱容為

◎=0.9061X1.609+0.032X0.9828+0.016X1.146+0.031X1.038+0.015X1.841=

1.568kJ/(kg?K)

83°C的混合氣定壓比熱容為

cp=0.9061X1.835+0.032X1.195+0.016X1.384+0.031X1.05+0.015X1.883

=1.784kJ/(kg?K)

112C的混合氣定壓比熱容為

cp=0.9061X1.899+0.032X1.264+0.016X1.461+0.031X1.050+0.015X1.904

=1.845kJ/(kg?K)

140℃的混合氣定壓比熱容為

c>=0.9061X1.931+0.032X1.329+0.016X1.533+0.031X1.067+0.015X1.925

=1.863kJ/(kg?K)

設(shè)主線氣體的質(zhì)量流量為W,kg/h,匯合處主線氣體的溫度為140℃,熱量為Q,,即

儲(chǔ)=叱x_0)=240.2叱kJ/h

匯合處副線氣體的溫度為83℃,熱量為。2,即

14

Q2=(5920—叱)xL568；L784(83_0)=82352()-139.1%kJ/h

匯合后氣體溫度為112C,熱量為。3，即

Q、=5920x1-568+1-845(112-0)=1131478kJ/h

2

忽略熱損失，則有

+。2=。3

代入數(shù)據(jù)得

240.2^+823519-139.1^=1131478

解得W=3046kg/h

因此可知，主線氣體流量為3046kg/h,副線氣體流量為(5920—3046)=2874kg/h。

1-19如本題附圖所示，1106.58kg/h的提濃液以40c進(jìn)入分解釜。丙酮以每小時(shí)277kg,30

℃連續(xù)進(jìn)入分解釜，在釜內(nèi)發(fā)生主、副反應(yīng)。主反應(yīng)反應(yīng)熱為：△/22=-250287kJ/kmol。

如圖所示，反應(yīng)熱依靠丙酮部分蒸發(fā)移出，分解釜蒸發(fā)的丙酮進(jìn)入冷凝器，假設(shè)全部冷凝至

45c返回釜內(nèi)。分解釜操作溫度85℃。出口分解液組成為如本題附表1所示。

85C分解液

分

解

釜

附圖過(guò)程不意圖

附表1分解液組成

組成丙酮苯酚異丙苯合計(jì)

質(zhì)量含量/%413326100

附表2進(jìn)釜提濃液組成

組成過(guò)氧過(guò)異丙苯異丙苯節(jié)醇合計(jì)

質(zhì)量含量/%72.4021.655.95100

分解為苯酚和丙酮的過(guò)氧化異丙苯的量為5.133kmol/h。

主反應(yīng)：

15

(1)+H2O(1)

、醇

反應(yīng)熱：△H2le=-167850kJ/kmol芳醇，分解量為0.306kmol/h。

過(guò)氧化異丙忝節(jié)醒

反應(yīng)熱：△H2M=-74894kJ/kinol過(guò)氧化異丙苯，分解為茶醇和過(guò)氧化異丙苯量為

0.127kmol/ho

00

III

（3）2cH3-------C-------CH3―?CH3--------C-------CHC--------CH3+H2O

丙酮異亞丙基丙酮

反應(yīng)熱：△必聶=-6359kJ/kmol丙酮，此反應(yīng)丙酮消耗量為0-028kmol/h。

對(duì)分解釜進(jìn)行熱量衡算，則冷凝器的熱負(fù)荷為（）。

A.