天津大學(xué)2025年化學(xué)工程與工藝專業(yè)競(jìng)賽試題及答案一、選擇題（每題3分，共30分）1.在化工生產(chǎn)中，對(duì)于反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系，以下哪種描述是正確的？()A.反應(yīng)速率總是隨溫度升高而增大B.對(duì)于放熱反應(yīng)，溫度升高反應(yīng)速率減小C.對(duì)于吸熱反應(yīng)，溫度升高反應(yīng)速率增大D.反應(yīng)速率與溫度無(wú)關(guān)答案：C解析：一般情況下，溫度升高，無(wú)論是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)，反應(yīng)速率都會(huì)增大。這是因?yàn)闇囟壬?，分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，活化分子的百分?jǐn)?shù)增加，有效碰撞的次數(shù)增多，從而使反應(yīng)速率加快。對(duì)于吸熱反應(yīng)，升高溫度更有利于反應(yīng)向正方向進(jìn)行，反應(yīng)速率增大；而放熱反應(yīng)雖然升高溫度平衡會(huì)逆向移動(dòng)，但反應(yīng)速率依然是增大的。所以A選項(xiàng)“總是”表述不準(zhǔn)確；B選項(xiàng)錯(cuò)誤；D選項(xiàng)明顯錯(cuò)誤。2.精餾塔中，回流比的大小對(duì)精餾操作有重要影響，當(dāng)回流比增大時(shí)，以下說(shuō)法正確的是()A.塔頂產(chǎn)品純度提高，塔底產(chǎn)品純度降低B.塔頂產(chǎn)品純度降低，塔底產(chǎn)品純度提高C.塔頂和塔底產(chǎn)品純度都提高D.塔頂和塔底產(chǎn)品純度都降低答案：C解析：回流比是精餾塔操作的一個(gè)重要參數(shù)。增大回流比，意味著更多的塔頂蒸汽冷凝后回流到塔內(nèi)，塔內(nèi)的傳質(zhì)推動(dòng)力增大，使得塔頂產(chǎn)品中易揮發(fā)組分的含量增加，純度提高；同時(shí)塔底產(chǎn)品中難揮發(fā)組分的含量也會(huì)增加，純度也提高。所以當(dāng)回流比增大時(shí)，塔頂和塔底產(chǎn)品純度都提高，C選項(xiàng)正確。3.以下哪種分離方法基于物質(zhì)的沸點(diǎn)差異進(jìn)行分離？()A.萃取B.吸附C.精餾D.離子交換答案：C解析：精餾是利用混合物中各組分沸點(diǎn)的不同，使混合物部分汽化和部分冷凝，從而實(shí)現(xiàn)分離的過(guò)程。萃取是利用溶質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中的溶解度差異進(jìn)行分離；吸附是利用吸附劑對(duì)不同物質(zhì)的吸附能力不同進(jìn)行分離；離子交換是利用離子交換樹脂與溶液中離子進(jìn)行交換來(lái)實(shí)現(xiàn)分離。所以基于物質(zhì)沸點(diǎn)差異進(jìn)行分離的是精餾，C選項(xiàng)正確。4.在連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器（CSTR）中進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)溫度和進(jìn)料流量不變時(shí)，增大反應(yīng)器的體積，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率會(huì)()A.增大B.減小C.不變D.無(wú)法確定答案：A解析：對(duì)于連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器中進(jìn)行的一級(jí)不可逆反應(yīng)，其反應(yīng)轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)器的停留時(shí)間有關(guān)。停留時(shí)間等于反應(yīng)器體積除以進(jìn)料流量。當(dāng)進(jìn)料流量不變，增大反應(yīng)器體積時(shí)，停留時(shí)間增大。根據(jù)一級(jí)不可逆反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程，停留時(shí)間增大，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率會(huì)增大。所以A選項(xiàng)正確。5.以下關(guān)于化工工藝流程圖的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是()A.工藝流程圖分為方案流程圖、物料流程圖和管道儀表流程圖B.方案流程圖主要用于工藝方案的初步設(shè)計(jì)C.物料流程圖中應(yīng)標(biāo)注物料的流量、組成等信息D.管道儀表流程圖中不需要標(biāo)注閥門的類型和位置答案：D解析：化工工藝流程圖分為方案流程圖、物料流程圖和管道儀表流程圖。方案流程圖主要用于工藝方案的初步設(shè)計(jì)，展示工藝流程的大致框架；物料流程圖中需要標(biāo)注物料的流量、組成等信息，以便進(jìn)行物料衡算等計(jì)算；而管道儀表流程圖是詳細(xì)的工藝流程圖，需要標(biāo)注管道、設(shè)備、閥門、儀表等的類型和位置，用于指導(dǎo)實(shí)際的工程安裝和操作。所以D選項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤。6.某氣體混合物中含有A、B兩種組分，采用吸收分離的方法進(jìn)行分離，若吸收劑對(duì)A的吸收能力強(qiáng)，對(duì)B的吸收能力弱，則以下說(shuō)法正確的是()A.塔頂?shù)玫礁缓珹的氣體，塔底得到富含B的液體B.塔頂?shù)玫礁缓珺的氣體，塔底得到富含A的液體C.塔頂和塔底得到的都是混合氣體D.塔頂和塔底得到的都是混合液體答案：B解析：在吸收分離過(guò)程中，吸收劑與氣體混合物接觸，吸收劑會(huì)優(yōu)先吸收吸收能力強(qiáng)的組分。因?yàn)槲談?duì)A的吸收能力強(qiáng)，對(duì)B的吸收能力弱，所以氣體混合物中的A會(huì)被大量吸收進(jìn)入吸收劑中，而B則大部分留在氣相中。因此，塔頂?shù)玫礁缓珺的氣體，塔底得到富含A的液體，B選項(xiàng)正確。7.對(duì)于列管式換熱器，以下哪種情況會(huì)導(dǎo)致傳熱系數(shù)增大？()A.流體的流速減小B.流體的黏度增大C.換熱器的管徑增大D.流體的湍動(dòng)程度增強(qiáng)答案：D解析：傳熱系數(shù)與流體的流動(dòng)狀態(tài)、物性等因素有關(guān)。流體的湍動(dòng)程度增強(qiáng)，會(huì)使流體內(nèi)部的熱量傳遞更加劇烈，減少熱阻，從而使傳熱系數(shù)增大。流體流速減小會(huì)使傳熱系數(shù)減??；流體黏度增大也會(huì)使傳熱系數(shù)減?。粨Q熱器管徑增大，在其他條件不變的情況下，會(huì)使流體的流速相對(duì)減小，傳熱系數(shù)減小。所以D選項(xiàng)正確。8.在化工生產(chǎn)中，以下哪種物質(zhì)通常作為催化劑使用？()A.氯化鈉B.二氧化錳C.氫氧化鈉D.硫酸答案：B解析：二氧化錳常作為催化劑使用，例如在過(guò)氧化氫分解制取氧氣的反應(yīng)中，二氧化錳可以加快反應(yīng)速率。氯化鈉一般作為鹽類用于化工生產(chǎn)中的一些反應(yīng)或作為原料，但不作為催化劑；氫氧化鈉是一種常用的堿，主要用于中和、皂化等反應(yīng)；硫酸常用于脫水、磺化等反應(yīng)，但一般不作為催化劑。所以B選項(xiàng)正確。9.以下關(guān)于化工過(guò)程安全的說(shuō)法，正確的是()A.只要遵守操作規(guī)程，就不會(huì)發(fā)生安全事故B.化工生產(chǎn)中的安全事故主要是由自然災(zāi)害引起的C.化工過(guò)程安全包括工藝安全和操作安全D.安全事故發(fā)生后，只需要對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理即可答案：C解析：化工過(guò)程安全包括工藝安全和操作安全。工藝安全主要關(guān)注化工工藝本身的安全性，如化學(xué)反應(yīng)的熱穩(wěn)定性、物料的危險(xiǎn)性等；操作安全主要關(guān)注操作人員的操作規(guī)范和安全意識(shí)等。即使遵守操作規(guī)程，也可能由于設(shè)備故障、不可預(yù)見的因素等發(fā)生安全事故；化工生產(chǎn)中的安全事故主要是由人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)等人為因素和設(shè)備因素引起的，而不是自然災(zāi)害；安全事故發(fā)生后，不僅要對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理，還需要進(jìn)行事故調(diào)查、分析原因、采取改進(jìn)措施等，以防止類似事故再次發(fā)生。所以C選項(xiàng)正確。10.在化工廢水處理中，以下哪種方法屬于生物處理法？()A.沉淀法B.過(guò)濾法C.活性污泥法D.中和法答案：C解析：活性污泥法是利用活性污泥中的微生物來(lái)分解廢水中的有機(jī)物，屬于生物處理法。沉淀法是利用重力作用使廢水中的懸浮物沉淀下來(lái)；過(guò)濾法是通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)去除廢水中的懸浮物；中和法是通過(guò)酸堿中和來(lái)調(diào)節(jié)廢水的pH值。所以C選項(xiàng)正確。二、填空題（每題3分，共30分）1.化工生產(chǎn)中常用的“三傳一反”是指______、______、______和化學(xué)反應(yīng)工程。答案：動(dòng)量傳遞、熱量傳遞、質(zhì)量傳遞2.精餾塔的操作線方程是基于______原理推導(dǎo)出來(lái)的。答案：物料衡算3.在吸收過(guò)程中，吸收劑的選擇應(yīng)考慮______、______、______等因素。答案：溶解度大、選擇性好、易于再生4.化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素主要有______、______、______和催化劑。答案：溫度、濃度、壓力5.連續(xù)精餾塔中，塔頂冷凝器的作用是______。答案：將塔頂蒸汽冷凝為液體，一部分作為回流液返回塔內(nèi)，一部分作為塔頂產(chǎn)品采出6.化工工藝流程圖中，設(shè)備通常用______表示。答案：圖形符號(hào)7.在攪拌釜式反應(yīng)器中，攪拌器的作用是______。答案：使物料充分混合，提高傳熱和傳質(zhì)效率8.化工生產(chǎn)中的節(jié)能措施主要有______、______、______等。答案：提高能源利用效率、回收利用余熱、采用節(jié)能設(shè)備9.化工廢水的處理方法可分為______、______、______和生物處理法。答案：物理處理法、化學(xué)處理法、物理化學(xué)處理法10.在化工管道設(shè)計(jì)中，管道的直徑應(yīng)根據(jù)______和______來(lái)確定。答案：流量、流速三、判斷題（每題2分，共20分）1.化工生產(chǎn)中，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率越高，產(chǎn)品收率一定越高。()答案：×解析：反應(yīng)轉(zhuǎn)化率是指反應(yīng)物轉(zhuǎn)化的程度，而產(chǎn)品收率是指實(shí)際得到的產(chǎn)品量與理論上可得到的產(chǎn)品量的比值。即使反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高，但如果存在副反應(yīng)等情況，實(shí)際得到的產(chǎn)品量可能并不高，產(chǎn)品收率也不一定高。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。2.精餾塔的塔板數(shù)越多，分離效果越好，因此塔板數(shù)越多越好。()答案：×解析：精餾塔的塔板數(shù)越多，分離效果通常會(huì)越好，但塔板數(shù)過(guò)多會(huì)增加設(shè)備投資和操作成本。而且當(dāng)塔板數(shù)增加到一定程度后，分離效果的提升會(huì)變得不明顯。所以不是塔板數(shù)越多越好，需要綜合考慮經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等因素來(lái)確定合適的塔板數(shù)。因此該說(shuō)法錯(cuò)誤。3.吸收過(guò)程中，吸收劑的用量越大，吸收效果越好。()答案：×解析：吸收劑用量增大，吸收推動(dòng)力增大，吸收效果會(huì)有所提高。但吸收劑用量過(guò)大，會(huì)增加設(shè)備投資和操作成本，同時(shí)還可能導(dǎo)致后續(xù)再生等過(guò)程的難度增加。所以需要根據(jù)具體情況選擇合適的吸收劑用量，而不是用量越大越好。故該說(shuō)法錯(cuò)誤。4.在連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器中，反應(yīng)物的濃度處處相等。()答案：√解析：連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器的特點(diǎn)是物料在反應(yīng)器內(nèi)充分混合，使得反應(yīng)器內(nèi)各處的反應(yīng)物濃度、溫度等參數(shù)都相同。所以反應(yīng)物的濃度處處相等，該說(shuō)法正確。5.化工工藝流程圖中的方案流程圖不需要標(biāo)注設(shè)備的尺寸。()答案：√解析：方案流程圖主要用于工藝方案的初步設(shè)計(jì)，側(cè)重于展示工藝流程的大致框架和主要設(shè)備的連接關(guān)系，不需要標(biāo)注設(shè)備的具體尺寸。詳細(xì)的設(shè)備尺寸等信息會(huì)在后續(xù)的設(shè)計(jì)圖紙中體現(xiàn)。所以該說(shuō)法正確。6.催化劑可以改變反應(yīng)的平衡常數(shù)。()答案：×解析：催化劑只能改變反應(yīng)的速率，加快或減慢反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，但不能改變反應(yīng)的平衡常數(shù)。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。7.化工生產(chǎn)中的安全事故都是可以預(yù)防的。()答案：√解析：雖然化工生產(chǎn)中存在一定的不確定性和風(fēng)險(xiǎn)，但通過(guò)采取合理的安全措施，如完善的安全管理制度、先進(jìn)的安全技術(shù)、員工的安全培訓(xùn)等，可以有效地預(yù)防大多數(shù)安全事故的發(fā)生。所以說(shuō)化工生產(chǎn)中的安全事故都是可以預(yù)防的，該說(shuō)法正確。8.化工廢水處理中的物理處理法只能去除廢水中的懸浮物。()答案：×解析：化工廢水處理中的物理處理法除了可以去除廢水中的懸浮物外，還可以通過(guò)調(diào)節(jié)溫度、利用密度差異等方法去除廢水中的油類等物質(zhì)。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。9.在化工管道設(shè)計(jì)中，管道的材質(zhì)選擇只需要考慮輸送介質(zhì)的腐蝕性。()答案：×解析：在化工管道設(shè)計(jì)中，管道材質(zhì)的選擇需要綜合考慮多個(gè)因素，除了輸送介質(zhì)的腐蝕性外，還需要考慮介質(zhì)的溫度、壓力、流量等操作條件，以及管道的使用環(huán)境、成本等因素。所以該說(shuō)法錯(cuò)誤。10.精餾操作中，進(jìn)料熱狀況會(huì)影響精餾塔的操作線方程。()答案：√解析：進(jìn)料熱狀況不同，進(jìn)料的焓值不同，會(huì)影響精餾塔內(nèi)的物料衡算和熱量衡算，從而影響精餾塔的操作線方程。不同的進(jìn)料熱狀況（如冷液進(jìn)料、泡點(diǎn)進(jìn)料、氣液混合進(jìn)料、露點(diǎn)進(jìn)料、過(guò)熱蒸汽進(jìn)料）對(duì)應(yīng)的操作線方程是不同的。所以該說(shuō)法正確。四、簡(jiǎn)答題（每題10分，共20分）1.簡(jiǎn)述精餾塔的工作原理。(1).精餾塔是一種利用混合物中各組分沸點(diǎn)不同進(jìn)行分離的設(shè)備。它主要由塔體、塔板（或填料）、冷凝器、再沸器等組成。(2).混合物從精餾塔的中部某一塊塔板（進(jìn)料板）進(jìn)入塔內(nèi)。再沸器對(duì)塔底液體進(jìn)行加熱，使其部分汽化，產(chǎn)生的蒸汽沿塔上升。(3).塔頂蒸汽進(jìn)入冷凝器，被冷凝為液體。一部分冷凝液作為回流液返回塔內(nèi)，另一部分作為塔頂產(chǎn)品采出。(4).在塔內(nèi)，上升的蒸汽與下降的液體在塔板（或填料）上充分接觸，進(jìn)行熱量和質(zhì)量交換。易揮發(fā)組分不斷從液相轉(zhuǎn)移到氣相，難揮發(fā)組分不斷從氣相轉(zhuǎn)移到液相。(5).經(jīng)過(guò)多次的部分汽化和部分冷凝過(guò)程，塔頂?shù)玫捷^純的易揮發(fā)組分，塔底得到較純的難揮發(fā)組分，從而實(shí)現(xiàn)混合物的分離。2.簡(jiǎn)述化工過(guò)程中節(jié)能的重要性及主要節(jié)能措施。(1).節(jié)能的重要性：(1).降低生產(chǎn)成本：化工生產(chǎn)是能源消耗大戶，節(jié)能可以減少能源的使用量，降低能源成本，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。(2).緩解能源緊張：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源需求不斷增加，節(jié)能可以減少對(duì)能源的依賴，緩解能源供應(yīng)緊張的局面。(3).減少環(huán)境污染：能源的生產(chǎn)和使用會(huì)產(chǎn)