2025年專升本化工試題及答案1.單項選擇題（每題2分，共20分）1.1在常壓連續(xù)精餾塔中分離苯甲苯理想溶液，若進(jìn)料熱狀況參數(shù)q=1.2，則進(jìn)料中液相分率為A.0.20?B.0.83?C.1.00?D.1.20答案：B1.2下列哪種泵在輸送高黏度液體時容積效率下降最顯著A.離心泵?B.齒輪泵?C.螺桿泵?D.隔膜泵答案：A1.3對一級不可逆反應(yīng)A→P，在相同溫度下，間歇反應(yīng)器與平推流反應(yīng)器達(dá)到相同轉(zhuǎn)化率所需時間之比為A.1∶1?B.2∶1?C.1∶2?D.無法確定答案：A1.4在列管式換熱器中，若管程流體被加熱，殼程為飽和蒸汽冷凝，為減少管壁熱應(yīng)力，應(yīng)優(yōu)先采用A.固定管板式?B.浮頭式?C.U形管式?D.填料函式答案：B1.5某二元理想溶液在101.3kPa下的相對揮發(fā)度α=2.45，若塔頂產(chǎn)品組成xD=0.95，則最小回流比Rmin為A.0.63?B.0.81?C.1.22?D.1.55答案：C1.6對于氣固相催化反應(yīng)，內(nèi)擴(kuò)散影響可忽略的判斷依據(jù)是A.達(dá)姆科勒數(shù)Da?1?B.席勒模數(shù)φ?1?C.彼克列數(shù)Pe?1?D.雷諾數(shù)Re?1答案：B1.7在吸收塔設(shè)計中，若操作線斜率大于平衡線斜率，則A.塔高無限大仍無法達(dá)到分離要求?B.最小液氣比為零?C.吸收率可達(dá)100%?D.塔底出現(xiàn)夾點(diǎn)答案：A1.8下列關(guān)于萃取的描述，正確的是A.選擇性系數(shù)β=1時仍可分離?B.分配系數(shù)kA越大越易分離?C.回流萃取可提高萃余相純度?D.溫度升高總是有利于萃取答案：B1.9某氣體在20℃、101.3kPa下的黏度為1.8×10??Pa·s，若溫度升至80℃（壓力不變），其黏度變化趨勢為A.顯著增大?B.顯著減小?C.基本不變?D.先增后減答案：A1.10在干燥速率曲線中，恒速干燥階段結(jié)束的標(biāo)志是A.物料表面溫度驟降?B.干燥速率降為零?C.物料表面含水率等于臨界含水率?D.物料內(nèi)部含水率等于平衡含水率答案：C2.多項選擇題（每題3分，共15分；多選少選均不得分）2.1下列措施可提高填料塔傳質(zhì)效率的有A.減小填料尺寸?B.提高液體噴淋密度至泛點(diǎn)?C.選用親水填料?D.增加操作壓力?E.采用規(guī)整填料答案：ACE2.2關(guān)于非牛頓流體，下列說法正確的有A.賓漢流體屈服應(yīng)力為零?B.脹塑性流體表觀黏度隨剪切速率增大而增大?C.觸變性流體在恒定剪切下表觀黏度隨時間減小?D.冪律流體n<1時為假塑性?E.卡森模型適用于血液答案：BCDE2.3在管式反應(yīng)器中進(jìn)行放熱反應(yīng)時，為防止飛溫，可采取A.分段冷卻?B.降低入口溫度?C.減小管徑?D.加入惰性填料?E.采用循環(huán)比大的返混答案：ABD2.4下列屬于相平衡常數(shù)K的獲取方法有A.露點(diǎn)方程迭代?B.拉烏爾定律?C.亨利定律?D.威爾遜方程?E.查壓焓圖答案：BCD2.5關(guān)于離心壓縮機(jī)發(fā)生喘振的機(jī)理，正確的有A.流量小于喘振流量時旋轉(zhuǎn)失速?B.出口壓力突降造成倒流?C.管網(wǎng)容量越大喘振頻率越高?D.提高轉(zhuǎn)速可消除喘振?E.設(shè)置旁路閥可拓寬穩(wěn)定工作區(qū)答案：ABE3.填空題（每空2分，共20分）3.1某液體在φ50mm×3.5mm鋼管內(nèi)流動，體積流量為8m3·h?1，則管內(nèi)平均流速為______m·s?1。（保留兩位小數(shù)）答案：1.233.2在恒壓過濾中，若過濾常數(shù)K=2.5×10??m2·s?1，當(dāng)量濾液體積Ve=0.25m3，欲獲得濾液體積V=2m3，所需過濾時間為______s。答案：144003.3某反應(yīng)器出口物料中含A2mol·L?1，含P8mol·L?1，若反應(yīng)為A→P，則A的轉(zhuǎn)化率為______%。答案：803.4某精餾塔理論板數(shù)為10，進(jìn)料板為第4塊，則精餾段理論板數(shù)為______。答案：33.5在單效蒸發(fā)中，若生蒸汽經(jīng)濟(jì)性E=0.85，則蒸發(fā)1kg水需生蒸汽______kg。（保留兩位小數(shù)）答案：1.183.6依據(jù)GB1502011，Q345R鋼板在常溫下的最低許用應(yīng)力為______MPa。答案：1853.7某離心泵在額定點(diǎn)的必需汽蝕余量NPSHr=3.2m，若吸入液面壓力為101.3kPa，液體飽和蒸汽壓為4.5kPa，密度為980kg·m?3，則最大允許安裝高度為______m。（g=9.81m·s?2）答案：6.73.8在二元體系汽液平衡中，若活度系數(shù)模型采用Margules方程，則對稱體系的A??與A??關(guān)系為______。答案：A??=A??3.9某固定床催化反應(yīng)器，床層空隙率ε=0.45，顆粒密度ρp=1200kg·m?3，則床層堆積密度為______kg·m?3。答案：6603.10依據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB501602008），甲B類可燃液體儲罐與明火地點(diǎn)的防火間距不應(yīng)小于______m。答案：254.判斷改錯題（每題2分，共10分；先判斷對錯，若錯則給出正確表述）4.1在理想管式反應(yīng)器中，空時τ等于平均停留時間t，因此二者在任何情況下均可互換使用。答案：錯；只有在密度恒定且無體積變化反應(yīng)時二者才相等。4.2對于氣膜控制的吸收過程，提高液體流量可顯著降低總傳質(zhì)阻力。答案：錯；氣膜控制時總阻力主要在氣相，提高液體流量幾乎無效。4.3在萃取操作中，若分配系數(shù)kA>1，則A組分在萃取相中的濃度一定大于萃余相。答案：對。4.4依據(jù)亨利定律，氣體溶解度隨溫度升高而增大。答案：錯；亨利系數(shù)隨溫度升高而增大，溶解度減小。4.5對于同一離心泵，輸送水時的軸功率一定大于輸送汽油時的軸功率。答案：錯；若汽油密度小于水，在相同流量揚(yáng)程下軸功率更小。5.簡答題（每題8分，共24分）5.1簡述采用熱耦精餾（HIDiC）節(jié)能的機(jī)理，并指出其適用條件。答案：熱耦精餾通過壓縮機(jī)將塔頂蒸汽升溫升壓后作為塔底再沸器熱源，實現(xiàn)塔頂冷凝潛熱向塔底再沸器的直接耦合，減少外部公用工程。節(jié)能機(jī)理為：①回收塔頂?shù)蜏匚粷摕?；②降低冷卻負(fù)荷與加熱負(fù)荷。適用條件：①塔頂塔底溫差較?。ㄒ话?lt;20℃）；②物系非熱敏性；③壓縮機(jī)效率較高；④規(guī)模較大以攤薄設(shè)備投資。5.2寫出席勒模數(shù)φ的定義式，并說明如何利用φ判斷內(nèi)擴(kuò)散影響程度。答案：φ=(dp/6)√(k/Dp·ρp/ρb)，其中dp為顆粒直徑，k為反應(yīng)速率常數(shù)，Dp為有效擴(kuò)散系數(shù)，ρp為顆粒密度，ρb為床層密度。若φ<0.3，內(nèi)擴(kuò)散影響可忽略；若φ>3，內(nèi)擴(kuò)散嚴(yán)重，需減小顆粒尺寸或改進(jìn)孔結(jié)構(gòu)。5.3比較并流與逆流干燥在恒速階段與降速階段的傳熱傳質(zhì)差異。答案：恒速階段：并流與逆流均受表面汽化控制，傳質(zhì)速率相近，但并流氣體溫度高，物料表面溫度略高于逆流，熱通量略大。降速階段：逆流氣體濕度低、溫度高，傳質(zhì)推動力（濕度差）與傳熱推動力（溫差）均大于并流，故逆流干燥速率更快，最終含水率更低；并流則因氣體溫度逐漸降低，對熱敏性物料更溫和。6.計算題（共61分）6.1流體輸送（12分）用φ108mm×4mm鋼管將密度為1250kg·m?3、黏度為15mPa·s的液體從敞口儲槽送至高位槽，流量為36m3·h?1，提升高度為18m，管路總長（含當(dāng)量長度）為120m，摩擦系數(shù)λ按布拉修斯公式計算。泵效率為68%，求泵的軸功率。答案：流速u=4Q/(πd2)=4×36/3600/(π×0.12)=1.27m·s?1Re=ρud/μ=1250×1.27×0.1/0.015=10583λ=0.3164/Re^0.25=0.031hf=λ(L/d)(u2/2g)=0.031×120/0.1×1.272/(2×9.81)=3.05mH=Δz+hf=18+3.05=21.05mP=ρgQH/η=1250×9.81×36/3600×21.05/0.68=3.81kW答：軸功率3.8kW。6.2精餾設(shè)計（15分）分離苯甲苯混合物，進(jìn)料F=100kmol·h?1，xF=0.45，泡點(diǎn)進(jìn)料，要求xD=0.97，xB=0.03，相對揮發(fā)度α=2.47，回流比R=1.3Rmin。求：(1)最小回流比Rmin；(2)理論板數(shù)N（采用吉利蘭關(guān)聯(lián)）；(3)再沸器熱負(fù)荷QR（苯汽化潛熱r=30.8kJ·mol?1，甲苯r=33.2kJ·mol?1，按進(jìn)料組成加權(quán)平均）。答案：(1)q=1，xe=xF=0.45，ye=αxe/(1+(α1)xe)=2.47×0.45/(1+1.47×0.45)=0.67Rmin=(xDye)/(yexe)=(0.970.67)/(0.670.45)=1.36(2)R=1.3×1.36=1.77，(RRmin)/(R+1)=0.14吉利蘭：X=0.14，Y=0.46，(NNmin)/(N+1)=0.46芬斯克：Nmin=ln[(xD/(1xD))((1xB)/xB)]/lnα=ln[(0.97/0.03)(0.97/0.03)]/ln2.47=7.9解得N≈15.2，取16塊（含再沸器）。(3)D=F(xFxB)/(xDxB)=100(0.450.03)/(0.970.03)=44.7kmol·h?1L=RD=1.77×44.7=79.1kmol·h?1V=L+D=123.8kmol·h?1ravg=0.45×30.8+0.55×33.2=32.1kJ·mol?1QR=V·ravg=123.8×32.1=3974MJ·h?1=1.10MW答：Rmin=1.36，N=16，QR=1.10MW。6.3反應(yīng)器分析（12分）液相反應(yīng)A+B→P，rA=kCACB，k=0.8L·mol?1·min?1，進(jìn)料CA0=CB0=2mol·L?1，體積流量υ=10L·min?1，要求轉(zhuǎn)化率xA=0.9。(1)求CSTR所需體積；(2)若采用兩個等體積CSTR串聯(lián)，求總體積；(3)比較兩種方案體積比。答案：(1)單CSTR：V=υxA/(kCA0(1xA)2)=10×0.9/(0.8×2×0.12)=562.5L(2)雙CSTR：設(shè)單釜x1，則第二釜x2=0.9，聯(lián)立得x1=0.684，單釜V=υx1/(kCA0(1x1)2)=10×0.684/(0.8×2×0.3162)=42.8L，總體積=85.6L(3)體積比562.5/85.6=6.6，雙釜串聯(lián)顯著減小體積。6.4傳熱計算（10分）單殼程雙管程換熱器，用冷卻水將80℃、流量2.5kg·s?1的有機(jī)液降至45℃，冷卻水由20℃升至35℃，比熱容分別為2.1kJ·kg?1·K?1、4.2kJ·kg?1·K?1，總傳熱系數(shù)K=450W·m?2·K?1，逆流布置。求所需換熱面積。答案：熱負(fù)荷Q=mhCphΔT=2.5×2.1×35=183.75kWmc=Q/(CpcΔTc)=183.75/(4.2×15)=2.92kg·s?1ΔT1=8035=45K，ΔT2=4520=25KΔTm=(4525)/ln(45/25)=33.6KA=Q/(KΔTm)=183750/(450×33.6)=12.1m2答：12.1m2。6.5萃取計算（12分）用純水逆流萃取丙酮氯仿溶液，F(xiàn)=500kg·h?1，含丙酮30%，要求萃余相丙酮≤5%，平衡關(guān)系Y=1.8X（質(zhì)量比），純?nèi)軇┯昧繛樽钚∮昧康?.4倍。求：(1)最小溶劑用量Smin；(2)實際溶劑用量；(3)理論級數(shù)（采用圖解法或Kremser方程）。答案：(1)XF=0.3/(10.3)=0.4286，XN=0.05/(10.05)=0.0526Y1max=1.8XF=0.771，Smin=F(XFXN)/(Y1max0)=500(0.42860.0526)/0.771=244kg·h?1(2)S=1.4×244=342kg·h?1(3)實際Y1=F(XFXN)/S=500×0.376/342=0.55Kremser：A=KS/F=1.8×342/500=1.23N=ln[(XFY1/K)/(XN0)(11/A)+1/A]/lnA=4.2，取5級答：Smin=244kg·h?1，S=342kg·h?1，N=5。7.綜合設(shè)計題（30分）7.1某年產(chǎn)30萬噸乙烯裝置需配套建設(shè)急冷油水換熱器，將急冷油由180℃冷卻至110℃，流量為250t·h?1，比熱容2.4kJ·kg?1·K?1；冷卻水由32℃升至50℃。現(xiàn)場允許壓降≤80kPa，污垢系數(shù)Rf=0.0006m2·K·W?1。請完成：(1)計算熱負(fù)荷與冷卻水流量；(2)選擇換熱器型式并說明理由；(3)估算總傳熱系數(shù)K；(4)計算對數(shù)平均溫差與所需面積；(5)提出防止急冷油側(cè)結(jié)焦的2項工藝措施；(6)給出清洗方案。答案：(1)Q=250×1000/3600×2.4×70=11.67MWmc=11.67/(4.2×18)=154kg·s?1=554t·h?1(2)選用浮頭式管殼換熱器，理由：溫差大、易熱應(yīng)力、允許機(jī)械清洗、