2025年大學(xué)化學(xué)工程與工藝（化工分離技術(shù)）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題，共40分）答題要求：每題只有一個正確答案，請將正確答案的序號填在括號內(nèi)。（總共20題，每題2分）1.以下哪種分離方法基于物質(zhì)在兩相之間的分配系數(shù)差異？（）A.蒸餾B.萃取C.過濾D.吸附2.在精餾過程中，回流比增大，塔頂產(chǎn)品純度會（）A.提高B.降低C.不變D.先提高后降低3.對于恒沸精餾，加入的第三組分與原溶液中的組分形成（）A.理想溶液B.恒沸物C.不揮發(fā)物D.低沸點(diǎn)化合物4.以下哪種吸附劑常用于氣體吸附分離？（）A.硅膠B.活性炭C.離子交換樹脂D.以上都是5.萃取操作中，分配系數(shù)K值越大，說明溶質(zhì)在萃取相中的溶解度（）A.越大B.越小C.不變D.與在萃余相中的溶解度關(guān)系不確定6.在吸收過程中，吸收質(zhì)從氣相轉(zhuǎn)移到液相的過程是靠（）A.濃度差B.溫度差C.壓力差D.電位差7.減壓蒸餾的目的主要是（）A.降低蒸餾溫度B.提高蒸餾效率C.增加產(chǎn)品產(chǎn)量D.減少能耗8.對于液-液萃取，若溶質(zhì)在萃取劑中的溶解度遠(yuǎn)大于在原溶劑中的溶解度，則萃取效果（）A.好B.差C.不變D.無法確定9.離子交換樹脂的交換容量與下列因素?zé)o關(guān)的是（）A.樹脂的種類B.樹脂的粒度C.溶液的pH值D.樹脂的交聯(lián)度10.以下哪種分離方法適用于分離熱敏性物質(zhì)？（）A.精餾B.蒸發(fā)C.膜分離D.萃取11.在精餾塔中，進(jìn)料板位置對精餾效果有重要影響，若進(jìn)料中輕組分含量增加，進(jìn)料板位置應(yīng)（）A.上移B.下移C.不變D.不確定12.吸附等溫線可以描述吸附質(zhì)在吸附劑上的吸附平衡關(guān)系，常見的吸附等溫線類型不包括（）A.朗繆爾等溫線B.弗羅因德利希等溫線C.亨利等溫線D.阿累尼烏斯等溫線13.萃取劑的選擇原則不包括（）A.與原溶劑互不相溶B.對溶質(zhì)有較大的溶解度C.價格便宜D.與溶質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)14.對于連續(xù)精餾塔，若進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q=1，則進(jìn)料為（）A.飽和液體B.飽和蒸汽C.氣液混合物D.過冷液體15.在膜分離過程中，截留分子量是衡量膜性能的一個重要指標(biāo)，它表示（）A.能完全截留的最小分子量B.能截留90%以上的最小分子量C.能截留50%以上的最小分子量D.能截留10%以上的最小分子量16.以下哪種分離方法不屬于傳質(zhì)分離過程？（）A.離心分離B.吸收C.精餾D.萃取17.在吸收塔設(shè)計中，為提高吸收效率，可采取的措施不包括（）A.增加塔高B.增加吸收劑用量C.提高吸收溫度D.采用新型填料18.對于精餾塔的塔板效率，下列說法正確的是（）A.全塔效率等于各單板效率之和B.單板效率與塔板結(jié)構(gòu)無關(guān)C.全塔效率反映了整個精餾塔的傳質(zhì)效果D.單板效率只與氣液流量有關(guān)19.離子交換分離中，離子交換樹脂的再生方法主要有（）A.酸堿再生B.加熱再生C.減壓再生D.氧化再生20.在萃取操作中，若出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，可采取的措施不包括（）A.加入電解質(zhì)B.加熱C.離心分離D.加入有機(jī)溶劑第II卷（非選擇題，共60分）21.簡答題（每題10分，共20分）（1）簡述精餾塔的工作原理。（2）說明吸附分離的基本過程及影響吸附效果的因素。22.填空題（每空2分，共20分）（1）蒸餾是利用混合液中各組分的______差異進(jìn)行分離的操作。（2）萃取過程中，溶質(zhì)在萃取相和萃余相中的濃度之比稱為______。（3）膜分離的推動力可以是______、______或電位差等。（4）在吸收操作中，吸收劑的選擇應(yīng)滿足對溶質(zhì)______大、______小等要求。（5）離子交換樹脂的活性基團(tuán)分為______和______兩類。23.分析題（20分）某二元混合液，其中A為易揮發(fā)組分，B為難揮發(fā)組分。采用連續(xù)精餾塔進(jìn)行分離，進(jìn)料量為100kmol/h，進(jìn)料組成xA=0.5（摩爾分?jǐn)?shù)），塔頂餾出液組成xD=0.95，塔底釜液組成xW=0.05?；亓鞅萊=3。試求：（1）塔頂餾出液量D和塔底釜液量W；（2）精餾段操作線方程；（3）提餾段操作線方程。24.材料分析題（20分）材料：在化工生產(chǎn)中，經(jīng)常需要對含有多種雜質(zhì)的混合氣體進(jìn)行分離。例如，某混合氣體中含有氫氣、氮?dú)?、一氧化碳和二氧化碳等。現(xiàn)采用吸附分離技術(shù)對該混合氣體進(jìn)行處理。已知該吸附劑對不同氣體的吸附選擇性不同，對氫氣的吸附能力最弱，對二氧化碳的吸附能力最強(qiáng)。問題：（1）請分析該吸附分離過程中，各氣體在吸附劑上的吸附順序。（2）簡述該吸附分離過程對混合氣體分離的原理及優(yōu)點(diǎn)。25.設(shè)計題（20分）設(shè)計一個從含乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的水溶液中分離出乙醇的精餾塔。要求塔頂產(chǎn)品乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到95%，塔底產(chǎn)品乙醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過5%。已知進(jìn)料流量為1000kg/h，回流比R=3，泡點(diǎn)進(jìn)料。請確定：（1）塔頂餾出液量D和塔底釜液量W；（2）精餾段和提餾段的理論塔板數(shù)（可參考相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式或圖表）。答案：1.B2.A3.B4.D5.A6.A7.A8.A9.C10.C11.A12.D13.D14.A15.B16.A17.C18.C19.A20.B21.（1）精餾塔工作原理：混合液在精餾塔中受熱部分汽化，蒸汽上升過程中與下降的回流液進(jìn)行多次部分冷凝和部分汽化，使易揮發(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，從而實(shí)現(xiàn)混合液的分離。（2）吸附分離基本過程：氣體或液體混合物與吸附劑接觸，吸附質(zhì)被吸附在吸附劑表面。影響吸附效果因素：吸附劑性質(zhì)（比表面積、孔徑等）、吸附質(zhì)性質(zhì)（分子大小、極性等）、溫度、壓力、氣體或液體流速等。22.（1）揮發(fā)度（2）分配系數(shù)（3）壓力差、濃度差（4）溶解度、選擇性（5）陽離子交換基團(tuán)、陰離子交換基團(tuán)23.（1）由物料衡算F=D+W，F(xiàn)xA=DxD+WxW可得：100=D+W，100×0.5=D×0.95+W×0.05，解得D=50kmol/h，W=50kmol/h。（2）精餾段操作線方程：y=(R/(R+1))x+(xD/(R+1))，R=3，xD=0.95，所以y=3/4x+0.95/4=0.75x+0.2375。（3）提餾段操作線方程：L'=L+qF，V'=V-(1-q)F，q=1，L=RD=3×50=150kmol/h，V=(R+1)D=4×50=200kmol/h，L'=150+100=250kmol/h，V'=200-(1-1)×100=200kmol/h，y=(L'/V')x-(WxW/V')=250/200x-50×0.05/200=1.25x-0.0125。24.（1）吸附順序：二氧化碳>一氧化碳>氮?dú)?gt;氫氣。（2）原理：利用吸附劑對不同氣體吸附選擇性不同，使混合氣體中各組分在吸附劑上吸附量不同而分離。優(yōu)點(diǎn)：分離效果好，可實(shí)現(xiàn)對特定氣體的高純度分離，操作相對簡單，能耗較低等。25.（1）由物料衡算F=D+W，F(xiàn)xF=DxD+WxW可得：1000=D+W，1000×0.5=D×0.