2025年化學(xué)工程與工藝考試試卷及答案1.單項(xiàng)選擇（每題1分，共20分）1.1在理想管式反應(yīng)器中進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)A→B，若空時(shí)τ=10min，則出口轉(zhuǎn)化率X最接近A.0.632?B.0.865?C.0.950?D.0.993答案：B1.2某二元理想溶液在101.3kPa下形成最低恒沸物，其恒沸組成x1=0.65。若進(jìn)料xF=0.50，采用常壓精餾，塔頂產(chǎn)品將A.純組分1?B.純組分2?C.恒沸物?D.無法判斷答案：C1.3下列哪種泵在輸送高黏度液體時(shí)容積效率下降最慢A.離心泵?B.齒輪泵?C.軸流泵?D.旋渦泵答案：B1.4在氣固流化床中，若顆粒平均直徑減小而其余條件不變，則臨界流化速度umfA.增大?B.減小?C.不變?D.先增后減答案：B1.5對(duì)放熱可逆反應(yīng)，最佳溫度序列應(yīng)滿足A.沿反應(yīng)器逐漸升高?B.沿反應(yīng)器逐漸降低?C.先升后降?D.恒定答案：B1.6亨利定律適用于A.高壓高溫下的非理想氣體?B.低壓下的稀溶液?C.濃電解質(zhì)溶液?D.任意系統(tǒng)答案：B1.7在萃取過程中，若選擇性系數(shù)β=1，則A.萃取劑與原溶劑互溶度為零?B.萃取相與萃余相組成相同?C.分配系數(shù)為零?D.萃取無法分層答案：B1.8對(duì)于板框過濾機(jī)，若濾餅不可壓縮，過濾壓差提高一倍，則過濾速率變?yōu)锳.1倍?B.1.414倍?C.2倍?D.4倍答案：B1.9在雙膜理論中，氣相傳質(zhì)分系數(shù)kg與總系數(shù)KG的關(guān)系為A.1/KG=1/kg+H/kL?B.KG=kg+HkL?C.KG=kgkL/(kL+Hkg)?D.KG=kg答案：A1.10若反應(yīng)速率rA=kCA^0.5CB^1.5，則反應(yīng)總級(jí)數(shù)為A.0.5?B.1.0?C.1.5?D.2.0答案：D1.11在列管式換熱器中，若管程流體被加熱，殼程為飽和蒸汽，則總傳熱系數(shù)K近似等于A.管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)?B.管外對(duì)流傳熱系數(shù)?C.管壁導(dǎo)熱系數(shù)?D.污垢熱阻答案：A1.12對(duì)于理想氣體，若溫度升高10%，則黏度約A.升高10%?B.升高5%?C.升高2%?D.不變答案：A1.13在吸收塔設(shè)計(jì)中，若液氣比L/G等于最小液氣比(L/G)min，則A.塔高無限大?B.塔徑無限大?C.操作線斜率為零?D.吸收因子為零答案：A1.14下列哪種干燥器適合熱敏性膏狀物料A.氣流干燥器?B.噴霧干燥器?C.廂式干燥器?D.回轉(zhuǎn)干燥器答案：B1.15對(duì)于一級(jí)連串反應(yīng)A→B→C，若k1=2k2，則B的最大收率出現(xiàn)在A.t=0?B.t=ln2/k1?C.t=1/k1?D.t=∞答案：B1.16在精餾塔中，若進(jìn)料熱狀態(tài)q=0.5，則進(jìn)料線斜率為A.1?B.0.5?C.0?D.1答案：B1.17對(duì)于非牛頓冪律流體，若流動(dòng)指數(shù)n<1，則其表觀黏度隨剪切速率增大而A.增大?B.減小?C.不變?D.先增后減答案：B1.18在氣液反應(yīng)中，若八田數(shù)Ha>>1，則反應(yīng)主要發(fā)生在A.液膜內(nèi)?B.液相主體?C.氣膜內(nèi)?D.相界面答案：A1.19若某離心泵工作點(diǎn)揚(yáng)程為20m，管路特性曲線為H=10+0.02Q^2(Q單位m^3/h)，則流量Q為A.10?B.20?C.22.4?D.30答案：C1.20在催化劑顆粒內(nèi)擴(kuò)散反應(yīng)問題中，西勒模數(shù)φ減小，則有效因子ηA.增大?B.減小?C.不變?D.先增后減答案：A2.多項(xiàng)選擇（每題2分，共20分；多選少選均不得分）2.1下列措施可提高恒壓過濾速率A.提高過濾壓差?B.降低濾液黏度?C.增大濾布阻力?D.預(yù)涂助濾劑?E.升高溫度答案：ABDE2.2關(guān)于精餾塔靈敏板溫度，下列說法正確的是A.對(duì)進(jìn)料組成變化敏感?B.通?？拷?C.可用于推斷塔底組成?D.可用于自動(dòng)控制?E.與回流比無關(guān)答案：ACD2.3造成離心泵汽蝕的原因包括A.吸入液面下降?B.液體溫度升高?C.吸入管路阻力增大?D.泵轉(zhuǎn)速降低?E.吸入液面壓力升高答案：ABC2.4在氣固催化反應(yīng)中，消除外擴(kuò)散影響的實(shí)驗(yàn)判據(jù)有A.改變催化劑粒徑測速率不變?B.提高線速度測速率不變?C.提高溫度測速率不變?D.改變催化劑裝填量測速率不變?E.改變反應(yīng)物濃度測速率不變答案：AB2.5下列屬于絕熱反應(yīng)器特點(diǎn)的是A.無徑向換熱?B.存在軸向溫度梯度?C.適合強(qiáng)放熱反應(yīng)?D.適合強(qiáng)吸熱反應(yīng)?E.催化劑床層溫度均勻答案：AB2.6關(guān)于萃取塔泛點(diǎn)速度，下列因素使其降低的是A.增大界面張力?B.增大連續(xù)相黏度?C.增大分散相密度?D.增大填料比表面積?E.增大塔徑答案：BCD2.7在干燥速率曲線中，恒速階段結(jié)束的標(biāo)志包括A.物料表面溫度升高?B.干燥速率下降?C.物料含水率降至臨界含水率?D.空氣濕度增大?E.物料表面出現(xiàn)干區(qū)答案：ABCE2.8下列屬于膜分離推動(dòng)力的是A.壓力差?B.濃度差?C.溫度差?D.電位差?E.重力差答案：ABD2.9對(duì)于管殼式換熱器，采用折流擋板可A.提高殼程傳熱系數(shù)?B.減小殼程壓降?C.防止誘導(dǎo)振動(dòng)?D.減小傳熱面積?E.提高管程傳熱系數(shù)答案：AC2.10在反應(yīng)器穩(wěn)定性分析中，下列參數(shù)出現(xiàn)多態(tài)解的是A.放熱CSTR?B.吸熱CSTR?C.絕熱PFR?D.等溫PFR?E.非絕熱CSTR答案：AE3.填空題（每空1分，共30分）3.1某液體在圓管內(nèi)層流流動(dòng)，管徑增大一倍而流量不變，則壓降變?yōu)樵瓉淼腳_____倍。答案：1/163.2在恒壓過濾中，若濾餅體積與濾液體積之比為0.2m^3/m^3，則濾餅比阻r與過濾常數(shù)K的關(guān)系為K=______。答案：2ΔP/(μrv)3.3精餾塔最小回流比Rmin=______，當(dāng)相對(duì)揮發(fā)度α=2.5，進(jìn)料xF=0.5，q=1時(shí)，Rmin=______。答案：(xDαxF)/(αxFxF)；1.253.4對(duì)于一級(jí)反應(yīng)A→P，在CSTR中達(dá)到90%轉(zhuǎn)化率，若k=0.1min^1，則空時(shí)τ=______min。答案：903.5在氣液平衡中，若系統(tǒng)服從拉烏爾定律，則相對(duì)揮發(fā)度αAB=______。答案：PA°/PB°3.6某離心泵特性曲線為H=300.01Q^2，管路曲線為H=10+0.02Q^2，則工作點(diǎn)流量Q=______m^3/h。答案：31.63.7在流化床中，若實(shí)際氣速u=0.3m/s，顆粒終端速度ut=0.5m/s，則床層空隙率ε_(tái)_____0.4（填>、=、<）。答案：>3.8對(duì)于平板式換熱器，其傳熱系數(shù)與管殼式相比通常______（填高、低、相等）。答案：高3.9若反應(yīng)速率常數(shù)k=1.2×10^7exp(8000/T)s^1，則活化能E=______kJ/kmol。答案：66.53.10在吸收塔中，若操作線斜率為1.2，平衡線斜率為0.8，則吸收因子A=______。答案：1.53.11某干燥過程恒速階段干燥速率為2kg/(m^2·h)，物料表面積為0.5m^2，則每小時(shí)除去水量為______kg。答案：13.12在萃取中，若分配系數(shù)m=3，溶劑比S/F=1，則單級(jí)萃取理論收率為______。答案：0.753.13對(duì)于管式反應(yīng)器，佩克萊特?cái)?shù)Pe=______，當(dāng)返混可忽略時(shí)Pe→______。答案：uL/D；∞3.14若催化劑有效因子η=0.8，則內(nèi)擴(kuò)散阻力使反應(yīng)速率下降______%。答案：203.15在精餾塔中，若進(jìn)料板下移，則塔頂產(chǎn)品純度將______（填升、降、不變）。答案：降3.16某氣體在20℃、101.3kPa下黏度為1.8×10^5Pa·s，若溫度升至80℃，則黏度約______×10^5Pa·s。答案：2.23.17在氣固分離中，旋風(fēng)分離器臨界粒徑dc與入口氣速u的關(guān)系為dc∝______。答案：1/u^0.53.18若某泵必需汽蝕余量NPSHr=3m，吸入管路損失為1.5m，則實(shí)際安裝高度應(yīng)比吸入液面低至少______m。答案：4.53.19對(duì)于一級(jí)可逆反應(yīng)A?B，平衡常數(shù)K=4，則正逆反應(yīng)速率常數(shù)比k1/k1=______。答案：43.20在干燥曲線中，臨界含水率越高，則恒速階段______（填長、短、不變）。答案：短3.21若換熱器逆流布置，熱流體從120℃降至60℃，冷流體從30℃升至80℃，則對(duì)數(shù)平均溫差ΔTm=______℃。答案：43.33.22在氣液反應(yīng)中，若液相體積遠(yuǎn)大于液膜體積，則反應(yīng)為______控制。答案：主體3.23某反應(yīng)器體積為2m^3，進(jìn)料流量為0.5m^3/min，則空速SV=______min^1。答案：0.253.24對(duì)于非理想流動(dòng)，停留時(shí)間分布函數(shù)F(t)在t→∞時(shí)趨近于______。答案：13.25在萃取塔中，若連續(xù)相密度ρc=1000kg/m^3，分散相ρd=800kg/m^3，則分散相液滴上升速度方向?yàn)開_____（填上、下）。答案：上3.26若某板框過濾機(jī)框厚40mm，過濾面積2m^2，則單框容積為______m^3。答案：0.083.27在精餾塔中，若回流比R=2，塔頂產(chǎn)品D=50kmol/h，則塔內(nèi)上升蒸汽量V=______kmol/h。答案：1503.28對(duì)于氣固催化反應(yīng)，若西勒模數(shù)φ=1，則有效因子η≈______。答案：0.763.29在吸收塔中，若填料高度無限高，則出口氣體濃度將趨近于______濃度。答案：入口液體平衡3.30若某反應(yīng)熱ΔH=200kJ/mol，則反應(yīng)器應(yīng)采用______（填加熱、冷卻、絕熱）方式操作。答案：冷卻4.簡答題（共40分）4.1（封閉型，6分）寫出恒壓過濾基本方程，并說明各符號(hào)含義。答案：t/V=K1V+K2，其中t為過濾時(shí)間，V為濾液體積，K1=μrv/(2A^2ΔP)，K2=μRm/(AΔP)，μ濾液黏度，r濾餅比阻，v濾餅體積與濾液體積比，A過濾面積，ΔP壓差，Rm濾布阻力。4.2（開放型，8分）說明在CSTR中進(jìn)行放熱反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生多態(tài)解的原因，并給出實(shí)驗(yàn)上避免“飛溫”的兩條措施。答案：原因：放熱速率隨T指數(shù)上升，移熱速率線性上升，兩者交點(diǎn)可多于一個(gè)。措施：1.采用小直徑冷卻盤管增大傳熱面積；2.設(shè)置緊急冷卻旁路或聯(lián)鎖切斷進(jìn)料。4.3（封閉型，6分）寫出雙膜理論吸收速率方程，并指出何時(shí)可認(rèn)為氣膜控制。答案：NA=KG(PGP),1/KG=1/kg+H/kL；當(dāng)H/kL<<1/kg即液膜阻力遠(yuǎn)小于氣膜時(shí)，為氣膜控制。4.4（開放型，8分）比較噴霧干燥與氣流干燥的適用物料、能耗與產(chǎn)品質(zhì)量差異。答案：噴霧干燥適合熱敏性、漿狀或溶液物料，顆粒中空、速溶性好，但熱效率低；氣流干燥適合顆粒狀、非熱敏物料，熱效率高，但產(chǎn)品易破碎，粉末多。4.5（封閉型，6分）給出管殼式換熱器設(shè)計(jì)步驟前三步。答案：1.計(jì)算熱負(fù)荷Q；2.選擇流體走向；3.初估總傳熱系數(shù)K并計(jì)算對(duì)數(shù)平均溫差。4.6（開放型，6分）解釋為何在流化床中設(shè)置內(nèi)部換熱器可提高反應(yīng)收率。答案：內(nèi)部換熱器及時(shí)移走反應(yīng)熱，避免局部高溫導(dǎo)致副反應(yīng)或催化劑失活，使床層溫度均勻，提高主反應(yīng)選擇性。5.計(jì)算題（共40分）5.1（反應(yīng)器計(jì)算，12分）在等溫PFR中進(jìn)行液相反應(yīng)A+B→C，速率方程rA=0.5CACBkmol/(m^3·min)，進(jìn)料CA0=CB0=2kmol/m^3，體積流量Q0=0.1m^3/min，要求出口CA=0.2kmol/m^3。求所需反應(yīng)器體積V。解：因CA=CB，則rA=0.5CA^2，積分式τ=∫dCA/(rA)=∫(1/(0.5CA^2))dCA從2到0.2，得τ=1/0.5(1/0.21/2)=9min，V=Q0τ=0.1×9=0.9m^3。答案：0.9m^35.2（精餾計(jì)算，14分）用常壓精餾分離苯甲苯，進(jìn)料F=100kmol/h，xF=0.4，q=1，要求xD=0.9，xB=0.05，相對(duì)揮發(fā)度α=2.5，回流比R=1.5Rmin。求：1.Rmin；2.塔頂蒸汽量V；3.提餾段操作線方程。解：1