2025年化學(xué)工程與工藝師考試試卷及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分。每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.在連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器（CSTR）中進(jìn)行一級(jí)不可逆反應(yīng)，若進(jìn)料濃度不變，僅將體積流量加倍，則出口轉(zhuǎn)化率將（）A.升高B.降低C.不變D.先升后降答案：B2.某二元理想溶液在常壓下相對(duì)揮發(fā)度α=2.5，若采用平衡蒸餾，塔頂產(chǎn)品摩爾分?jǐn)?shù)為0.9，則塔釜液摩爾分?jǐn)?shù)約為（）A.0.36B.0.25C.0.18D.0.10答案：C3.在氣體吸收塔設(shè)計(jì)中，若操作線斜率大于平衡線斜率，則該塔（）A.液相阻力控制B.氣相阻力控制C.操作彈性大D.必發(fā)生液泛答案：A4.下列關(guān)于非牛頓流體的表述，正確的是（）A.表觀粘度與剪切速率無(wú)關(guān)B.脹塑性流體n<1C.假塑性流體n>1D.賓漢流體存在屈服應(yīng)力答案：D5.對(duì)管殼式換熱器，若冷流體走管程且流量增加20%，則總傳熱系數(shù)K約（）A.增加20%B.增加小于20%C.增加大于20%D.不變答案：B6.在精餾塔靈敏板溫度控制中，靈敏板位置通常選在（）A.塔頂?shù)谝话錌.進(jìn)料板C.塔釜上一板D.溫度變化率最大板答案：D7.某反應(yīng)速率常數(shù)k=1.2×10^6exp(8000/T)s^1，若溫度由350K升至360K，速率常數(shù)增大約（）A.1.1倍B.1.3倍C.1.5倍D.2.0倍答案：C8.對(duì)于氣固流化床，下列操作氣速范圍正確的是（）A.小于臨界流化速度B.大于顆粒終端速度C.介于兩者之間D.與床高無(wú)關(guān)答案：C9.在萃取操作中，若選擇性系數(shù)β=1，則（）A.萃取劑用量為零B.萃取相與萃余相組成相同C.理論級(jí)數(shù)為無(wú)窮D.分配系數(shù)為零答案：B10.關(guān)于離心泵汽蝕余量（NPSH），下列說法正確的是（）A.與吸入管路長(zhǎng)度無(wú)關(guān)B.隨流量增大而減小C.必須大于裝置汽蝕余量D.與液體密度無(wú)關(guān)答案：C11.對(duì)可逆放熱反應(yīng)，最佳溫度序列應(yīng)滿足（）A.高溫→低溫B.低溫→高溫C.恒溫D.先高溫后低溫再高溫答案：A12.在催化劑顆粒內(nèi)擴(kuò)散反應(yīng)模型中，Thiele模數(shù)φ增大，則有效因子η（）A.增大B.減小C.不變D.先增后減答案：B13.對(duì)于理想氣體，若壓縮過程指數(shù)m=1.3，則單級(jí)壓縮極限溫升隨壓比增大而（）A.線性增大B.指數(shù)增大C.對(duì)數(shù)增大D.趨于常數(shù)答案：B14.在干燥速率曲線中，恒速干燥階段去除的水分主要是（）A.結(jié)合水B.非結(jié)合水C.平衡水分D.吸濕水分答案：B15.對(duì)于板框壓濾機(jī)，若濾餅不可壓縮，過濾壓差加倍，則過濾速率約（）A.加倍B.增為√2倍C.增為2√2倍D.不變答案：B16.在反應(yīng)器熱穩(wěn)定性分析中，若放熱曲線與移熱曲線出現(xiàn)三個(gè)交點(diǎn)，則中間交點(diǎn)（）A.穩(wěn)定B.不穩(wěn)定C.臨界穩(wěn)定D.無(wú)法判斷答案：B17.對(duì)于氣體膜分離，分離因子α_AB主要取決于（）A.膜厚度B.滲透系數(shù)比C.操作壓差D.溫度答案：B18.在精餾塔中采用熱泵技術(shù)，若工質(zhì)為塔頂蒸汽本身，則該方案稱為（）A.外部工質(zhì)熱泵B.蒸汽再壓縮C.吸收式熱泵D.機(jī)械再沸答案：B19.對(duì)于一級(jí)連串反應(yīng)A→B→C，若k1>>k2，為提高中間產(chǎn)物B收率，應(yīng)選用（）A.間歇釜B.PFRC.CSTRD.循環(huán)反應(yīng)器答案：C20.在化工過程安全評(píng)價(jià)中，LOPA是指（）A.保護(hù)層分析B.危險(xiǎn)與可操作性分析C.故障樹分析D.事件樹分析答案：A二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分。每題有兩個(gè)或兩個(gè)以上正確答案，選擇全部正確得分，漏選、錯(cuò)選均不得分）21.下列屬于非理想流動(dòng)模型的有（）A.軸向擴(kuò)散模型B.tanksinseries模型C.層流模型D.全混流模型答案：A、B、C22.關(guān)于萃取塔液泛，下列因素中起決定作用的有（）A.界面張力B.密度差C.連續(xù)相粘度D.分散相滯液率答案：A、B、C、D23.在催化劑失活原因中，屬于物理失活的有（）A.燒結(jié)B.中毒C.孔道堵塞D.活性組分流失答案：A、C、D24.對(duì)于多效蒸發(fā)，下列措施可提高蒸汽經(jīng)濟(jì)性的有（）A.增加效數(shù)B.額外蒸汽引出C.冷凝水自蒸發(fā)D.提高生蒸汽壓力答案：A、B、C25.在氣體輸送中，下列屬于正位移式壓縮機(jī)的有（）A.滑片式B.液環(huán)式C.羅茨式D.離心式答案：A、C26.關(guān)于精餾塔進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q，下列說法正確的有（）A.q>1為過冷液體B.q=0為飽和蒸汽C.0<q<1為汽液混合D.q<0為過熱蒸汽答案：A、C、D27.在反應(yīng)器放大過程中，下列準(zhǔn)則可同時(shí)滿足的有（）A.保持相同停留時(shí)間B.保持相同雷諾數(shù)C.保持相同Damk?hler數(shù)D.保持相同Pe數(shù)答案：A、C28.對(duì)于離子交換過程，下列操作參數(shù)影響交換容量的有（）A.樹脂交聯(lián)度B.溶液pHC.流速D.溫度答案：A、B、D29.在超臨界流體萃取中，常用的調(diào)節(jié)劑有（）A.甲醇B.丙酮C.水D.正己烷答案：A、B、C30.關(guān)于過程強(qiáng)化技術(shù)，下列屬于反應(yīng)分離耦合的有（）A.催化精餾B.膜反應(yīng)器C.吸附反應(yīng)器D.旋轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器答案：A、B、C三、填空題（每空1分，共20分）31.對(duì)于一級(jí)反應(yīng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率達(dá)99%所需時(shí)間與轉(zhuǎn)化率達(dá)90%所需時(shí)間之比為________。答案：232.在精餾塔中，最小回流比Rmin對(duì)應(yīng)無(wú)窮理論板，此時(shí)操作線與________線重合。答案：q33.對(duì)于管程單程、殼程雙程的換熱器，其有效平均溫差修正系數(shù)FT一般應(yīng)大于________。答案：0.834.某氣體混合物含CO220%（體積分率），在30℃、2MPa下用純水吸收，亨利常數(shù)E=1.8×10^3MPa，則液相平衡摩爾分?jǐn)?shù)為________×10^4。答案：1.1135.在流化床中，若床層壓降等于單位面積床重，則此時(shí)表觀氣速稱為________速度。答案：臨界流化36.對(duì)于離心泵，若管路特性曲線為H=20+0.5Q^2（Q：m^3/h），泵曲線為H=400.2Q^2，則工作點(diǎn)流量為________m^3/h。答案：1037.某反應(yīng)器進(jìn)行自催化反應(yīng)，其速率方程為r=kCACB，若采用CSTR，為獲得最大反應(yīng)速率，最佳進(jìn)料摩爾比CB0/CA0=________。答案：138.在干燥過程中，若物料臨界含水量XC=0.15kg水/kg干料，平衡水分XE=0.02，則最大可去除非水分為________kg水/kg干料。答案：0.1339.對(duì)于板框過濾機(jī)，若濾框厚度減半，其他不變，則過濾面積變?yōu)樵瓉?lái)________倍。答案：240.在催化劑球形顆粒內(nèi)，當(dāng)Thiele模數(shù)φ=1時(shí)，內(nèi)擴(kuò)散有效因子η≈________。答案：0.7641.對(duì)于氣體吸收塔，若采用NaOH溶液吸收CO2，該過程屬于________控制。答案：液膜42.在精餾塔設(shè)計(jì)中，若進(jìn)料板位置下移兩塊理論板，則塔釜熱負(fù)荷將________（填“增大”或“減小”）。答案：增大43.對(duì)于二元理想溶液，相對(duì)揮發(fā)度α=3，若汽相摩爾分?jǐn)?shù)y=0.9，則液相摩爾分?jǐn)?shù)x=________。答案：0.7544.在反應(yīng)器熱穩(wěn)態(tài)分析中，若放熱曲線斜率大于移熱曲線斜率，則該穩(wěn)態(tài)點(diǎn)________（填“穩(wěn)定”或“不穩(wěn)定”）。答案：不穩(wěn)定45.對(duì)于離心泵，若切割葉輪直徑由D1減至D2，則泵揚(yáng)程與(D2/D1)的________次方成正比。答案：246.在萃取操作中，若分配系數(shù)m=0.5，則萃取因子E=________（用溶劑比S/F表示）。答案：0.5S/F47.對(duì)于多管程換熱器，管程數(shù)增加，則傳熱系數(shù)________（填“增大”或“減小”）。答案：增大48.在氣液反應(yīng)中，若八田數(shù)Ha>>3，則反應(yīng)主要在________相完成。答案：液膜49.對(duì)于可逆放熱反應(yīng)，最佳溫度隨轉(zhuǎn)化率升高而________（填“升高”或“降低”）。答案：降低50.在超濾過程中，若膜面形成凝膠層，則通量與壓力梯度________（填“成正比”或“無(wú)關(guān)”）。答案：無(wú)關(guān)四、簡(jiǎn)答題（共30分）51.（封閉型，6分）簡(jiǎn)述CSTR與PFR在相同一級(jí)反應(yīng)、相同轉(zhuǎn)化率下的體積差異，并給出理由。答案：對(duì)一級(jí)反應(yīng)，PFR所需體積VP=FA0/kln(1/(1X))，CSTR體積VC=FA0X/(k(1X))。當(dāng)X>0時(shí)，ln(1/(1X))<X/(1X)，故VP<VC。原因是CSTR內(nèi)反應(yīng)物瞬間稀釋至出口低濃度，速率全程低于PFR。52.（開放型，8分）某廠苯乙烯精餾塔塔壓頻繁波動(dòng)，試從操作與設(shè)備兩方面分析可能原因并提出三條解決措施。答案：操作方面：①進(jìn)料組成波動(dòng)大；②塔釜加熱蒸汽壓力不穩(wěn)；③回流量調(diào)節(jié)滯后。設(shè)備方面：①冷凝器結(jié)垢，傳熱系數(shù)下降；②塔頂不凝氣積聚；③再沸器列管泄漏。措施：①增設(shè)進(jìn)料緩沖罐并采用均勻控制；②塔頂設(shè)不凝氣排放閥并定期排惰；③冷凝器在線清洗，蒸汽總管加穩(wěn)壓閥。53.（封閉型，6分）寫出并解釋固定床反應(yīng)器壓降Ergun方程的兩項(xiàng)物理意義。答案：方程ΔP/L=150μ(1ε)^2u/(ε^3dp^2)+1.75ρ(1ε)u^2/(ε^3dp)。第一項(xiàng)為粘性項(xiàng)，表示層流時(shí)流體與顆粒表面摩擦損失；第二項(xiàng)為慣性項(xiàng)，表示湍流時(shí)流體動(dòng)能耗散。54.（開放型，10分）某放熱反應(yīng)在PFR中進(jìn)行，需控制熱點(diǎn)溫度不超過400℃，請(qǐng)?zhí)岢鋈N過程強(qiáng)化方案并比較優(yōu)缺點(diǎn)。答案：方案①列管式反應(yīng)器，殼程通冷卻水：優(yōu)點(diǎn)傳熱面大，控溫穩(wěn)；缺點(diǎn)壓降大，造價(jià)高。方案②惰性固體稀釋催化劑：優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)單，投資低；缺點(diǎn)活性降低，體積大。方案③分段進(jìn)料急冷：優(yōu)點(diǎn)靈活，響應(yīng)快；缺點(diǎn)工藝復(fù)雜，需額外分離。綜合推薦：高熱反應(yīng)選列管，中熱選稀釋，快速響應(yīng)選急冷。五、計(jì)算題（共60分）55.（反應(yīng)器計(jì)算，15分）在體積為2m^3的CSTR中進(jìn)行液相反應(yīng)A+B→R，速率r=kCACB，k=0.8m^3/(kmol·min)，進(jìn)料流量Q0=0.5m^3/min，CA0=CB0=2kmol/m^3，求：(1)出口轉(zhuǎn)化率X；(2)若采用兩臺(tái)1m^3CSTR串聯(lián)，求總轉(zhuǎn)化率；(3)若改為PFR，體積仍為2m^3，求轉(zhuǎn)化率。答案：(1)由CSTR物料衡算：V=FA0X/(kCA0^2(1X)^2)，代入得2=(0.5×2X)/(0.8×4(1X)^2)，解得X=0.80。(2)單釜出口濃度CA1，第一釜：1=0.5(2CA1)/(0.8CA1^2)，解得CA1=1kmol/m^3；第二釜：1=0.5(1CA2)/(0.8CA2^2)，解得CA2=0.5kmol/m^3，總X=0.75。(3)PFR：τ=VP/Q0=4min，由積分得kCA0τ=X/(1X)，0.8×2×4=X/(1X)，解得X=0.864。56.（精餾計(jì)算，15分）用常壓精餾塔分離苯甲苯混合物，進(jìn)料F=100kmol/h，xF=0.4，泡點(diǎn)進(jìn)料，要求xD=0.97，xB=0.02，相對(duì)揮發(fā)度α=2.5，R=1.3Rmin。求：(1)塔頂、塔釜產(chǎn)品流量；(2)最小理論板數(shù)Nmin；(3)實(shí)際理論板數(shù)N（用Gilliland關(guān)聯(lián)，取X=(RRmin)/(R+1)=0.3）。答案：(1)物料衡算：F=D+B，F(xiàn)xF=DxD+BxB，解得D=40kmol/h，B=60kmol/h。(2)Nmin=ln[(xD/(1xD))((1xB)/xB)]/lnα1=ln[(0.97/0.03)(0.98/0.02)]/ln2.51=7.4，取8。(3)由Gilliland圖，Y=0.37，N=(Nmin+Y)/(1Y)=13.3，取14塊。57.（傳熱計(jì)算，15分）某單管程列管換熱器用冷卻水將有機(jī)液由80℃冷卻至40℃，有機(jī)液流量2kg/s，Cp=2.5kJ/(kg·℃)，冷卻水由20℃升至35℃，Cp=4.2kJ/(kg·℃)，總傳熱系數(shù)K=800W/(m^2·℃)。求：(1)冷卻水流量；(2)對(duì)數(shù)平均溫差；(3)所需傳熱面積。答案：(1)Q=m1Cp1ΔT1=2×2.5×40=200kW，m2=Q/(Cp2ΔT2)=200/(4.2×15)=3.17kg/s。(2)ΔTlm=(4520)/ln(45/20)=30.8℃。(3)A=Q/(KΔTlm)=200000/(800×30.8)=8.1m^2。58.（吸收計(jì)算，15分）在填料塔中用純水逆流吸收氨空氣混合物，入口y1=0.03，出口y2=0.001，液氣比L/G=1.2(L/G)min，平衡關(guān)系y=1.2x，Kya=0.4kmol/(m^3·h·Δy)。求：(1)最小液氣比；(2)出口液相摩爾分?jǐn)?shù)x1；(3)傳質(zhì)單元數(shù)NOG；(4)填料高度Z。答案：(1)(L/G)min=(y1y2)/(y1/m)=0.029/0.025=1.16。(2)L/G=1.2×1.16=1.39，x1=(y1y2)/(L/G)+x2=0.029/1.39=0.0209。(3)Δy1=y1mx1=0.031.2×0.0209=0.0049，Δy2=y2mx2=0.001，Δylm=0.0023，NOG=(y1y2)/Δylm=12.6。(4)Z=NOG·G/(Kya·A)，取G=1kmol/(m^2·h)，則Z=12.6×