化學(xué)工程與工藝專升本2025年高頻考點試卷（含答案）考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題均有四個選項，請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)。）1.下列哪個物理量是狀態(tài)函數(shù)？（）A.功B.熱量C.內(nèi)能D.傳質(zhì)速率2.在恒溫恒壓條件下，一個放熱反應(yīng)自發(fā)進行的判據(jù)是？（）A.ΔS>0B.ΔG<0C.ΔH<0D.Q>03.對于理想氣體，下列敘述正確的是？（）A.摩爾體積在相同溫度壓強下與氣體種類有關(guān)B.氣體分子間存在作用力C.氣體分子永不停息地做無規(guī)則運動D.在等溫過程中，氣體對外做功等于其內(nèi)能的增加4.恒定流速下，流體在圓形管道中做層流流動時，管中心處流體的速度是？（）A.零B.平均速度的一半C.平均速度D.最大速度的兩倍5.下列哪個設(shè)備主要用于利用蒸汽冷凝熱來加熱物料？（）A.泵B.風(fēng)機C.換熱器D.蒸發(fā)器6.在連續(xù)精餾塔中，增加回流比，其他條件不變，下列哪個量會減小？（）A.塔頂產(chǎn)品純度B.塔底產(chǎn)品純度C.理論板數(shù)D.最小回流比7.將一個糖水溶液與純水用半透膜隔開，放置在密閉容器中，靜置一段時間后，下列說法正確的是？（）A.水從溶液側(cè)向純水側(cè)移動B.水從純水側(cè)向溶液側(cè)移動C.水兩側(cè)的液面高度不變D.溶液側(cè)的液面高度始終低于純水側(cè)8.對于一級反應(yīng)，反應(yīng)物濃度減小到初始濃度的1/4所需的時間（t?/?）與反應(yīng)物濃度減小到初始濃度的1/8所需的時間（t?/?）之比是？（）A.1B.2C.4D.89.在恒容條件下，向某氣相反應(yīng)體系中充入不參與反應(yīng)的惰性氣體，體系的總壓會增大，則反應(yīng)的平衡常數(shù)K將？（）A.增大B.減小C.不變D.無法確定10.測量流體流經(jīng)管道某截面的質(zhì)量流量，通常采用？（）A.旋渦流量計B.質(zhì)量流量計C.電磁流量計D.孔板流量計二、填空題（每空2分，共20分。）1.熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達式為________，它表明能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體傳遞給另一個物體，在轉(zhuǎn)化或傳遞過程中，能量的總量保持不變。2.在穩(wěn)定的層流流動中，流體微元的運動軌跡稱為________，流場中各點的速度矢量方向不變。3.對流傳熱的熱阻主要存在于________熱阻層。4.精餾操作基于混合物中各組分________的差異。5.在間歇釜式反應(yīng)器中，進行等溫一級液相反應(yīng)，反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)時間成________比關(guān)系。6.吉布斯自由能（G）是一個狀態(tài)函數(shù)，其微分表達式為________（dG=VdP-SdT，適用于恒溫恒壓過程）。7.傳質(zhì)推動力可以是________差或________差。8.在相圖上，兩相共存的區(qū)域稱為________，單相存在的區(qū)域稱為________。9.物質(zhì)從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程稱為________，這是一個通常吸熱的過程。10.選擇反應(yīng)器類型時，需要綜合考慮________、________、________等因素。三、簡答題（每小題5分，共15分。）1.簡述亨利定律的適用范圍及其物理意義。2.簡述影響對流給熱系數(shù)的主要因素。3.簡述精餾操作中，增大回流比的主要目的。四、計算題（共45分。）1.（8分）已知在298K時，反應(yīng)2SO?(g)+O?(g)?2SO?(g)的ΔH<0,ΔS<0。判斷該反應(yīng)在298K及標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下能否自發(fā)進行（請計算ΔG<0是否成立）。假設(shè)氣體為理想氣體，R=8.314J·mol?1·K?1，標(biāo)準(zhǔn)態(tài)壓力P°=1atm。2.（10分）某液體在圓形管道內(nèi)做層流流動，管徑為0.1m，液體密度為850kg·m?3，粘度為1.2mPa·s。若管中心處液體的速度為0.4m·s?1，試計算：(1)管內(nèi)液體流速的平均值；(2)管壁處液體的速度；(3)1分鐘內(nèi)通過管道某截面的液體流量（m3）。3.（10分）在一連續(xù)精餾塔中分離某二元理想溶液，進料量為100kmol·h?1，組成為0.6（易揮發(fā)組分），進料熱狀態(tài)參數(shù)q=1（即飽和液體進料）。塔頂采出率為50kmol·h?1，塔頂產(chǎn)品組成為0.95（易揮發(fā)組分）。試求：(1)塔底產(chǎn)品流量；(2)塔底產(chǎn)品組成（假設(shè)進料為泡點進料，操作線方程適用）。4.（17分）在一間歇釜式反應(yīng)器中進行等溫一級液相反應(yīng)A→P。反應(yīng)在300K下進行，反應(yīng)速率常數(shù)k=0.1min?1。若反應(yīng)開始時，反應(yīng)物A的濃度為2mol·L?1。試計算：(1)反應(yīng)物A轉(zhuǎn)化率為20%所需的時間；(2)反應(yīng)物A轉(zhuǎn)化率為80%所需的時間；(3)在上述轉(zhuǎn)化率下，反應(yīng)物A和產(chǎn)物P的濃度。---試卷答案一、選擇題1.C2.B3.C4.D5.C6.B7.B8.B9.C10.D二、填空題1.ΔU=Q+W或ΔU=Q-W2.流線3.對流4.揮發(fā)性（或汽化難易程度）5.反比6.dG=VdP-SdT7.濃度（或分壓）、溫度8.相區(qū)、單相區(qū)9.沸騰（或汽化）10.生產(chǎn)規(guī)模、操作條件、經(jīng)濟性三、簡答題1.亨利定律的適用范圍：適用于稀溶液或低壓氣體。物理意義：在一定溫度下，稀溶液中氣體的溶解度與其在氣相中的平衡分壓成正比。2.影響對流給熱系數(shù)的主要因素：流體的物理性質(zhì)（密度、粘度、熱導(dǎo)率、比熱容）、流體的流型（層流或湍流）、流體的流動狀態(tài)（強制對流或自然對流）、傳熱面的幾何形狀與位置、傳熱面的粗糙度等。3.增大回流比的主要目的：提高塔頂產(chǎn)品的純度；降低塔底產(chǎn)品的雜質(zhì)含量；在一定范圍內(nèi)，可以提高分離效率，減少理論板數(shù)。四、計算題1.解：(1)計算ΔG<0是否成立需要知道標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的吉布斯自由能變ΔG°。但題目未給出ΔG°，通常在無法直接計算ΔG°時，可以通過ΔG<0的判斷條件輔助分析。對于放熱（ΔH<0）且熵減（ΔS<0）的反應(yīng)，在低溫下更有可能自發(fā)進行（ΔG=ΔH-TΔS<0）。298K時，若ΔH和ΔS的數(shù)值相差不大，ΔG有可能小于零，反應(yīng)可能自發(fā)。若ΔH和TΔS的絕對值相差很大，則ΔG可能大于零，反應(yīng)非自發(fā)。本題未給ΔG°，無法精確計算，但可判斷其自發(fā)性與溫度有關(guān)，低溫下可能自發(fā)。(2)若題目能給出ΔG°或ΔG的計算值，則直接判斷ΔG<0是否成立即可。例如，若計算得到ΔG<0，則反應(yīng)自發(fā)；若ΔG>0，則反應(yīng)非自發(fā)。2.解：(1)對于層流流動，管中心速度u_max與平均速度u的平均值關(guān)系為：u=u_max/2。故平均速度u=0.4m/s/2=0.2m/s。(2)管壁處速度u_r=0時，根據(jù)牛頓粘性定律，速度梯度du/dr=(u_max-0)/(R-0)=u_max/R。管壁處的速度u_w=u_max-R*(u_max/R)=0。但在管壁處，流體速度為0的情況只發(fā)生在滯流（完全層流）且r=R的位置。對于一般層流，管壁處速度不為零，但接近于零。若按層流速度分布式u_r=(u_max/R2)*(R2-r2)，則u_w=(u_max/R2)*(R2-R2)=0。這里題目給的是管中心速度，按標(biāo)準(zhǔn)層流模型，管壁速度理論上為0。但更常見的理解是管壁處速度不為零，接近于零。若題目意圖是求管中心速度的一半，則為0.2m/s。此處按標(biāo)準(zhǔn)層流模型，管壁處速度為0。(3)體積流量Q_v=A*u=π*(R2)*u=π*(0.1/2)2*0.2m3/s=π*0.0052*0.2m3/s=1.57*10??πm3/s≈4.93×10??m3/s。1分鐘流量為4.93×10??m3/s*60s=0.0296m3。若按平均速度計算流量，Q_v=A*u=π*(0.1/2)2*0.2m3/s=4.93×10??m3/s。1分鐘流量為0.0296m3。3.解：(1)根據(jù)全塔物料衡算：F=D+B，即100=50+B，解得B=50kmol·h?1。(2)對易揮發(fā)組分的物料衡算：Fx_F=Dx_D+Bx_B，即100*0.6=50*0.95+50*x_B。解得x_B=(60-47.5)/50=0.05。塔底產(chǎn)品組成為0.05。4.解：(1)對于等溫一級反應(yīng)，ln(C_A/C_A0)=-kt。轉(zhuǎn)化率X_A=(C_A0-C_A)/C_A0=1-C_A/C_A0。故C_A=C_A0*(1-X_A)。當(dāng)X_A=20%=0.2時，C_A=2*(1-0.2)=1.6mol/L。ln(C_A/C_A0)=ln(1.6/2)=ln(0.8)=-0.2231。代入公式-kt=-0.2231，得t=0.2231/k=0.2231/0.1min?1=2.23min。(2)當(dāng)X_A=80%=0.8時，C_A=2*(1-0.