化學(xué)工程與工藝專升本2025年強(qiáng)化練習(xí)試卷（含答案）考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)。）1.對(duì)于一個(gè)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)，下列說(shuō)法正確的是（）。A.系統(tǒng)內(nèi)各點(diǎn)狀態(tài)隨時(shí)間變化B.系統(tǒng)邊界上的質(zhì)量流量隨時(shí)間變化C.系統(tǒng)內(nèi)能量保持不變D.系統(tǒng)與外界無(wú)能量和物質(zhì)交換2.在恒定壓強(qiáng)下，氣體體積減小的過(guò)程，其熱力學(xué)能（）。A.一定增加B.一定減少C.不變D.無(wú)法確定3.下列物質(zhì)中，屬于理想溶液的是（）。A.水和乙醇混合物（常溫下）B.硝酸和硫酸混合物C.氯化鈉和硫酸鈉水溶液D.氫氣和氧氣混合物4.對(duì)于單程流過(guò)列管式換熱器的管內(nèi)流體，其流動(dòng)類型由（）決定。A.流體的物理性質(zhì)B.流體的流量和管徑C.換熱器的結(jié)構(gòu)D.傳熱要求5.離心泵啟動(dòng)前，必須先向泵內(nèi)（）。A.充滿液體B.充滿氣體C.填加潤(rùn)滑油D.空載運(yùn)轉(zhuǎn)6.以下操作中，屬于氣液傳質(zhì)過(guò)程的是（）。A.水的蒸餾B.空氣冷卻C.水的過(guò)濾D.固體干燥7.在間歇釜式反應(yīng)器中，進(jìn)行一級(jí)不可逆液相反應(yīng)A→P，反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系為（）。A.t=(C?-C)/kC?B.t=1/kC?ln(C?/C)C.t=kC?ln(C?/C)D.t=k(C?-C)/C8.下列關(guān)于塔板效率的說(shuō)法，正確的是（）。A.塔板效率總小于100%B.塔板效率總大于100%C.理想塔板的效率為100%D.塔板效率與操作條件無(wú)關(guān)9.在連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器（CSTR）中，進(jìn)行等溫一級(jí)液相反應(yīng)，為提高反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)（）。A.增大反應(yīng)體積B.減小反應(yīng)體積C.提高反應(yīng)溫度D.增加反應(yīng)物濃度10.在進(jìn)行物料衡算時(shí)，衡算范圍的選擇（）。A.只能是整個(gè)系統(tǒng)B.只能是控制體C.可以是整個(gè)系統(tǒng)或控制體D.取決于計(jì)算目的，但必須明確二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填寫在橫線上。）1.恒溫、恒壓下，氣體向真空容器中膨脹，系統(tǒng)的________不變，系統(tǒng)的________減少。2.理想氣體狀態(tài)方程為________，其中p為壓強(qiáng)，V為體積，n為物質(zhì)的量，R為摩爾氣體常數(shù)，T為熱力學(xué)溫度。3.流體在圓形直管內(nèi)做強(qiáng)制層流流動(dòng)時(shí)，管中心處流體的速度為管壁處速度的________倍，沿徑向速度呈________分布。4.傳熱的基本方式有________、________和________。5.某流體的密度為1200kg/m3，運(yùn)動(dòng)粘度為2.5×10??m2/s，其動(dòng)力粘度為________Pa·s。6.簡(jiǎn)單蒸餾是利用混合物中各組分________的差異，使其分離的操作。7.在吸收過(guò)程中，氣相中溶質(zhì)的分壓與液相中溶質(zhì)的平衡濃度之比稱為________。8.對(duì)于理想氣體，其焓H僅是________的函數(shù)。9.化工生產(chǎn)中常用的過(guò)濾操作，根據(jù)濾餅層結(jié)構(gòu)，可分為________過(guò)濾和________過(guò)濾。10.進(jìn)行能量衡算時(shí)，系統(tǒng)輸入的熱量Q_in、輸出的熱量Q_out、系統(tǒng)對(duì)外做的功W_out和系統(tǒng)熱力學(xué)能的增加ΔU的關(guān)系為________。三、判斷題（每小題2分，共10分。請(qǐng)將判斷結(jié)果填在題后的括號(hào)內(nèi)，正確的填“√”，錯(cuò)誤的填“×”。）1.理想氣體恒溫壓縮過(guò)程，外界對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)必定向外界放熱。（）2.對(duì)于同一混合物，其汽化熱等于其冷凝熱。（）3.在管殼式換熱器中，管程流體走管內(nèi)，殼程流體走管外。（）4.離心泵的揚(yáng)程隨流量的增大而增大。（）5.對(duì)于液相反應(yīng)，增大反應(yīng)物濃度可以提高反應(yīng)速率。（）四、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共15分。）1.簡(jiǎn)述流體靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用條件及其物理意義。2.簡(jiǎn)述影響對(duì)流給熱系數(shù)的主要因素。3.簡(jiǎn)述全混釜反應(yīng)器（CSTR）和間歇釜反應(yīng)器（BatchReactor）在反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率計(jì)算上的主要區(qū)別。五、計(jì)算題（每小題10分，共30分。）1.有一絕熱剛性容器，內(nèi)盛100kg、20°C的水?，F(xiàn)自容器頂部緩慢加入100kg、80°C的熱水，使混合后的水溫達(dá)到50°C。假設(shè)過(guò)程絕熱，水的比熱容為4.18kJ/(kg·K)。試計(jì)算此過(guò)程的傳熱量Q和水的熵變?chǔ)_total。（提示：計(jì)算熵變時(shí)需考慮水和熱源，但熱源溫度可視為不變）。2.某液體以層流狀態(tài)在直徑為50mm的水平圓管內(nèi)流過(guò)，流量為60m3/h。液體的密度為850kg/m3，粘度為8×10?3Pa·s。試計(jì)算：（1）管中心處流體的速度u_c；（2）管內(nèi)流體流動(dòng)的雷諾數(shù)Re；（3）若管長(zhǎng)為5m，沿管道長(zhǎng)度的壓強(qiáng)降Δp。（假設(shè)流動(dòng)是充分發(fā)展的層流，λ=64/Re，流體不可壓縮）。3.在連續(xù)精餾塔中分離某二元理想混合物。進(jìn)料流量為100kmol/h，組成為0.4（摩爾分?jǐn)?shù)，下同），要求塔頂產(chǎn)品純度為0.95，塔底產(chǎn)品純度為0.05。操作回流比為最小回流比的1.5倍。試計(jì)算：（1）塔頂產(chǎn)品的流量D和塔底產(chǎn)品的流量W；（2）若塔頂采用全凝器，塔底采用間接蒸汽加熱，請(qǐng)寫出進(jìn)料板（假設(shè)為第2塊塔板）的物料衡算式和操作線方程。（假設(shè)進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q=1）。---試卷答案一、選擇題1.C2.B3.D4.B5.A6.A7.C8.A9.B10.C二、填空題1.熱力學(xué)能；焓2.pV=nRT3.2；拋物線4.傳導(dǎo)；對(duì)流；輻射5.8.0×10?36.沸點(diǎn)（或飽和蒸汽壓）7.相平衡常數(shù)（或亨利常數(shù)）8.溫度9.深層；濾餅10.ΔU=Q_in-Q_out+W_out三、判斷題1.√2.√3.√4.×5.√四、簡(jiǎn)答題1.答：應(yīng)用條件為：（1）流體處于靜止或相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)；（2）流體內(nèi)部及流體與容器壁面之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)（即無(wú)宏觀流動(dòng)）；（3）處于同一水平面上的各點(diǎn)壓強(qiáng)相等。物理意義：該方程表達(dá)了靜止流體中壓強(qiáng)隨深度變化的規(guī)律，即單位重量流體所受重力與壓力差相等。2.答：影響對(duì)流給熱系數(shù)的主要因素包括：（1）流體的物理性質(zhì)（如密度、粘度、熱導(dǎo)率、比熱容）；（2）流體的流型（層流或湍流）；（3）流動(dòng)狀態(tài)（強(qiáng)制對(duì)流或自然對(duì)流）；（4）傳熱面的幾何形狀、大小和位置；（5）流體的雷諾數(shù)、普朗特?cái)?shù)、努塞爾數(shù)等物性準(zhǔn)數(shù)。3.答：主要區(qū)別在于物料出口狀態(tài)和轉(zhuǎn)化率計(jì)算方法。CSTR中，物料在反應(yīng)器內(nèi)混合均勻，出口物料濃度等于反應(yīng)器內(nèi)主體濃度，轉(zhuǎn)化率計(jì)算需考慮反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和物料衡算；間歇釜中，物料在反應(yīng)器內(nèi)混合均勻，不同時(shí)刻濃度不同，轉(zhuǎn)化率是時(shí)間函數(shù)，計(jì)算只需考慮間歇過(guò)程的物料衡算。五、計(jì)算題1.解：（1）計(jì)算傳熱量Q：Q=m_water*c_water*(T_m-T_water_initial)+m_hot_water*c_water*(T_hot_water_initial-T_m)=100kg*4.18kJ/(kg·K)*(50-20)K+100kg*4.18kJ/(kg·K)*(80-50)K=16720kJ+16720kJ=33440kJ（過(guò)程絕熱，Q_in=0，加入熱水放熱，Q_out=-33440kJ。熱源溫度視為不變，其熵變?yōu)榱悖?。水的總熵變?chǔ)_total=ΔS_water+ΔS_sourceΔS_water=m_water*c_water*ln(T_m/T_water_initial)+m_hot_water*c_water*ln(T_m/T_hot_water_initial)=100*4.18*ln(323.15/293.15)+100*4.18*ln(323.15/353.15)=100*4.18*0.1002+100*4.18*(-0.0748)=421.68-312.22=109.46J/KΔS_source=Q_out/T_source=-33440kJ/353.15K=-94.57J/KΔS_total=109.46J/K-94.57J/K=14.89J/K（注意單位換算：1kJ=1000J）（2）計(jì)算水的熵變：ΔS_total=ΔS_water=14.89J/K（近似，忽略熱源熵變）2.解：（1）計(jì)算管中心處速度u_c：u_c=Q/(π*(D/2)2*ρ)=(60m3/h*1h/3600s)/(π*(0.05m/2)2*850kg/m3)=(60/3600)/(π*0.000625*850)=1/(π*0.00053125*850)=1/1.4242=0.704m/s（或u_c=0.705m/s）（2）計(jì)算雷諾數(shù)Re：Re=u_c*D*ρ/μ=0.704m/s*0.05m*850kg/m3/(8×10?3Pa·s)=0.704*0.05*850/0.008=0.0352*850/0.008=30.08*850/0.8=25668/0.8=32085（或Re≈3.21×10?）（3）計(jì)算壓強(qiáng)降Δp：對(duì)于充分發(fā)展的層流，λ=64/Re=64/32085≈0.001987Δp=λ*(L/D)*(ρ*u_c2/2)=0.001987*(5m/0.05m)*(850kg/m3*(0.704m/s)2/2)=0.001987*100*(850*0.4958/2)=0.1987*(850*0.2479)=0.1987*211.72=42.08Pа（或Δp≈42.1Pа）3.解：（1）計(jì)算D和W：全塔物料衡算：F=D+WF*x_F=D*x_D+W*x_W100*0.4=D*0.95+W*0.05100*0.4=0.95D+0.05W40=0.95D+0.05W(式1)解得：W=100-D代入式1：40=0.95D+0.05(100-D)40=0.95D+5-0.05D40=0.90D+535=0.90DD=35/0.90=38.89kmol/hW=100-38.89=61.11kmol/h（2）計(jì)算進(jìn)料板物料衡算式和操作線方程：進(jìn)料板（第2塊塔板）下方為提餾段，上方為精餾段。提餾段操作線方程：L'*y'=F*x_F+W*x_WL'=L+q*F（L為精餾段下降液相流量，假設(shè)為L(zhǎng)）q=1（等溫進(jìn)料）L'=L+F=L+100方程為：(L+100)*y'=100*0.4+61.11*0.05(L+100)*y'=40+3.06(L+100)*y'=43.06y'=43.06/(L+100)(式2)精餾段操作線方程：L*y=D*x_D+W*x_wL=R*D（R為回流比，R=L/D）R=1.5*(R_min)（R_min為最小回流比）假設(shè)x_D=0.95代入上題式1：40=0.95D+0.05W=>40=0.95*38.89+0.05*61.11=>40≈37.15+3.06=>40≈40.21（驗(yàn)證）成立。L=R*D=