2025年大學(xué)大二（化學(xué)工程與工藝）化工分離工程階段測(cè)試試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題，共40分）答題要求：每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。(總共20題，每題2分)1.以下哪種分離方法不屬于平衡分離過(guò)程？（）A.精餾B.吸收C.離子交換D.萃取2.精餾塔中，塔頂溫度與塔底溫度相比（）。A.塔頂溫度高B.塔底溫度高C.一樣高D.無(wú)法確定3.對(duì)于二元理想溶液的精餾過(guò)程，相對(duì)揮發(fā)度α越大，分離越（）。A.容易B.困難C.無(wú)影響D.不確定4.吸收操作中，吸收劑的選擇應(yīng)滿足（）。A.對(duì)溶質(zhì)有較大的溶解度B.揮發(fā)性小C.化學(xué)穩(wěn)定性好D.以上都是5.在萃取操作中，萃取劑的選擇性系數(shù)β（）越好。A.越大B.越小C.等于1D.無(wú)要求6.以下哪種不是常用的萃取劑？（）A.水B.乙醇C.乙醚D.苯7.吸附分離過(guò)程中，吸附劑的吸附容量與（）有關(guān)。A.溫度B.壓力C.吸附質(zhì)濃度D.以上都是8.離子交換樹(shù)脂的活性基團(tuán)不包括（）。A.酸性基團(tuán)B.堿性基團(tuán)C.中性基團(tuán)D.兩性基團(tuán)9.膜分離過(guò)程中，哪種膜的孔徑最??？（）A.微濾膜B.超濾膜C.納濾膜D.反滲透膜10.反滲透過(guò)程中，水透過(guò)膜的推動(dòng)力是（）。A.壓力差B.濃度差C.電位差D.溫度差11.對(duì)于精餾塔的進(jìn)料熱狀態(tài)，以下哪種進(jìn)料的q值最大？（）A.冷液進(jìn)料B.泡點(diǎn)進(jìn)料C.氣液混合進(jìn)料D.過(guò)熱蒸汽進(jìn)料12.精餾塔的回流比增大，塔頂產(chǎn)品純度（）。A.提高B.降低C.不變D.不確定13.吸收塔的填料層高度與（）有關(guān)。A.吸收劑用量B.吸收系數(shù)C.氣體流量D.以上都是14.在萃取塔中，分散相的選擇應(yīng)考慮（）。A.傳質(zhì)效率高B.返混小C.操作穩(wěn)定D.以上都是15.吸附等溫線不包括（）。A.朗繆爾等溫線B.弗羅因德利希等溫線C.亨利等溫線D.拉烏爾等溫線16.離子交換過(guò)程中，離子交換速度與（）有關(guān)。A.離子濃度B.樹(shù)脂交聯(lián)度C.溫度D.以上都是17.膜分離過(guò)程中，膜的截留率是指（）。A.被膜截留的溶質(zhì)質(zhì)量與進(jìn)料中溶質(zhì)質(zhì)量之比B.透過(guò)膜的溶質(zhì)質(zhì)量與進(jìn)料中溶質(zhì)質(zhì)量之比C.被膜截留的溶劑質(zhì)量與進(jìn)料中溶劑質(zhì)量之比D.透過(guò)膜的溶劑質(zhì)量與進(jìn)料中溶劑質(zhì)量之比18.反滲透膜的材質(zhì)不包括（）。A.醋酸纖維素B.聚酰胺C.聚砜D.聚乙烯19.精餾塔的塔板效率不包括（）。A.單板效率B.全塔效率C.點(diǎn)效率D.線效率20.吸收操作中，當(dāng)操作溫度升高時(shí)，亨利系數(shù)E（）。A.增大B.減小C.不變D.不確定第II卷（非選擇題，共60分）（一）填空題（每題2分，共10分）1.化工分離過(guò)程按分離原理可分為平衡分離過(guò)程、速率分離過(guò)程和______。2.精餾塔的回流比分為最小回流比和______。3.吸收操作中，亨利定律表達(dá)式為p=______。4.萃取操作中，分配系數(shù)k=______。5.膜分離過(guò)程中，濃差極化會(huì)導(dǎo)致膜的______下降。（二）簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述精餾塔的工作原理。2.吸收操作中，影響吸收速率的因素有哪些？3.萃取劑的選擇原則是什么？4.簡(jiǎn)述離子交換樹(shù)脂的工作過(guò)程。（三）計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某二元理想溶液在連續(xù)精餾塔中進(jìn)行分離，進(jìn)料量為100kmol/h，進(jìn)料組成xF=0.5，塔頂產(chǎn)品組成xD=0.95，塔底產(chǎn)品組成xW=0.05，回流比R=2，泡點(diǎn)進(jìn)料。求塔頂產(chǎn)品量D、塔底產(chǎn)品量W以及精餾段操作線方程。2.在逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣中的溶質(zhì)A，混合氣流量為1000m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），溶質(zhì)A的摩爾分?jǐn)?shù)為0.05，要求吸收率為95%。已知吸收劑用量L=1500kmol/h，平衡關(guān)系為y=2x。求塔底排出液的組成x1以及所需的填料層高度（已知?dú)庀嗫傮w積吸收系數(shù)Kya=100kmol/(m3·h)）。（四）分析題（每題10分，共10分）材料：在某化工分離過(guò)程中，采用了精餾塔進(jìn)行二元混合物的分離。在操作過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)塔頂溫度逐漸升高，塔頂產(chǎn)品純度下降。問(wèn)題：請(qǐng)分析可能導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因，并提出相應(yīng)的解決措施。（五）綜合題（每題10分，共10分）材料：某化工廠需要分離一種含有A、B、C三種組分的混合溶液。已知A、B、C的沸點(diǎn)分別為120℃、150℃、180℃，且A與B的相對(duì)揮發(fā)度αAB=2.0，A與C的相對(duì)揮發(fā)度αAC=3.0，B與C的相對(duì)揮發(fā)度αBC=1.5。問(wèn)題：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)合理的分離方案，說(shuō)明采用的分離方法及流程，并分析各分離步驟的作用。答案：1.C2.B3.A4.D5.A6.B7.D8.C9.D10.A11.A12.A13.D14.D15.D16.D17.A18.D19.D20.A填空題答案：1.機(jī)械分離過(guò)程2.操作回流比3.Ex4.yA/xA5.通量簡(jiǎn)答題答案：1.精餾塔利用混合物中各組分揮發(fā)度不同，在塔內(nèi)多次進(jìn)行氣液兩相的接觸傳質(zhì)傳熱，使易揮發(fā)組分不斷從液相轉(zhuǎn)移到氣相，難揮發(fā)組分從氣相轉(zhuǎn)移到液相，從而實(shí)現(xiàn)混合物的分離。2.影響吸收速率的因素有：吸收劑的性質(zhì)、吸收劑用量、氣液兩相的接觸面積和傳質(zhì)系數(shù)、溫度、壓力、氣體流速等。3.萃取劑的選擇原則：對(duì)溶質(zhì)有較大的溶解度和選擇性系數(shù)；與稀釋劑互溶度小且分層良好；化學(xué)穩(wěn)定性好，不與溶質(zhì)和稀釋劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；沸點(diǎn)與溶質(zhì)相差較大，便于回收；價(jià)格低廉，來(lái)源廣泛。4.離子交換樹(shù)脂的工作過(guò)程：樹(shù)脂預(yù)處理后裝柱，待分離溶液通過(guò)樹(shù)脂柱，溶液中的離子與樹(shù)脂上的活性基團(tuán)進(jìn)行交換，離子被吸附在樹(shù)脂上，樹(shù)脂上的可交換離子進(jìn)入溶液，當(dāng)樹(shù)脂吸附飽和后，用再生劑進(jìn)行再生，恢復(fù)樹(shù)脂的交換能力。計(jì)算題答案：1.由物料衡算可得：F=D+W，F(xiàn)xF=DxD+WxW，代入數(shù)據(jù)解得D=50kmol/h，W=50kmol/h。精餾段操作線方程：y=(R/(R+1))x+(xD/(R+1))=(2/3)x+0.317。2.混合氣中溶質(zhì)A的摩爾流量：G=1000×0.05/22.4=2.232kmol/h。吸收率η=95%，則吸收的溶質(zhì)A的摩爾流量：GA=Gη=2.12kmol/h。由物料衡算可得：GA=L(x1-0)，解得x1=0.0014。由平衡關(guān)系y=2x，可得塔頂氣相組成y2=2x1=0.0028。由傳質(zhì)單元高度公式HOG=G/(Kya)=2.232/100=0.0223m，傳質(zhì)單元數(shù)NOG=(y1-y2)/Δym，其中y1=0.05，Δym=((y1-2x1)-(y2-2x2))/ln((y1-2x1)/(y2-2x2))，x2=0，解得NOG=4.61。則填料層高度H=HOG×NOG=0.103m。分析題答案：可能原因：回流比減小，導(dǎo)致精餾段分離能力下降；進(jìn)料組成變化，輕組分含量降低；塔內(nèi)出現(xiàn)漏液、液泛等異常現(xiàn)象；再沸器加熱量不足，塔底溫度降低，影響氣液傳質(zhì)。解決措施：檢查回流比控制系統(tǒng)，適當(dāng)增大回流比；分析進(jìn)料組成變化原因，調(diào)整操作；檢查塔內(nèi)件，消除漏液、液泛等問(wèn)題；檢查再沸