2025年化學(xué)工程與工藝專升本模擬測(cè)試試卷(含答案)1.單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分）1.1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)A→B，若進(jìn)料濃度cA0=2kmol·m?3，體積流量Q=0.5m3·min?1，反應(yīng)速率常數(shù)k=0.4min?1，則達(dá)到轉(zhuǎn)化率xA=0.8所需的反應(yīng)器有效體積V為A.2.0m3?B.3.0m3?C.4.0m3?D.5.0m3答案：B1.2下列關(guān)于精餾塔q線的描述，正確的是A.q線斜率僅與進(jìn)料熱狀態(tài)有關(guān)?B.q線必過(guò)點(diǎn)(xF,xF)?C.q線斜率恒為負(fù)?D.q線與平衡線交點(diǎn)即為進(jìn)料板組成答案：A1.3在氣體吸收塔設(shè)計(jì)中，若操作線斜率L/G增大，而其他條件不變，則A.傳質(zhì)單元數(shù)NOG增大?B.出塔液體濃度x1降低?C.吸收率η降低?D.最小液氣比(L/G)min增大答案：B1.4對(duì)于不可壓縮濾餅的恒壓過(guò)濾，若過(guò)濾壓差Δp提高為原來(lái)的4倍，則過(guò)濾常數(shù)KA.不變?B.增大為2倍?C.增大為4倍?D.增大為16倍答案：C1.5在單效蒸發(fā)器中，將10%（質(zhì)量）的NaOH水溶液濃縮至30%，若進(jìn)料量為1000kg·h?1，則水分蒸發(fā)量W為A.333kg·h?1?B.500kg·h?1?C.666kg·h?1?D.750kg·h?1答案：C1.6下列關(guān)于導(dǎo)熱系數(shù)λ的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是A.金屬λ>非金屬λ?B.濕材料λ>干材料λ?C.晶體λ隨溫度升高而單調(diào)下降?D.氣體λ隨壓力升高顯著增大答案：D1.7在套管換熱器中，熱流體進(jìn)口溫度T1=120°C，出口T2=80°C；冷流體進(jìn)口t1=20°C，出口t2=70°C，則逆流時(shí)的對(duì)數(shù)平均溫差Δtm為A.30°C?B.40°C?C.50°C?D.60°C答案：C1.8對(duì)于反應(yīng)A+B→P，速率方程為(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：D1.9在理想管式反應(yīng)器（PFR）中進(jìn)行零級(jí)反應(yīng)，若反應(yīng)器長(zhǎng)度加倍，則出口轉(zhuǎn)化率A.不變?B.增大但<100%?C.達(dá)到100%?D.降低答案：B1.10下列哪種泵屬于正位移泵A.離心泵?B.軸流泵?C.齒輪泵?D.旋渦泵答案：C1.11在二元理想溶液的txy圖中，泡點(diǎn)線與露點(diǎn)線之間的區(qū)域稱為A.過(guò)冷區(qū)?B.過(guò)熱區(qū)?C.汽液共存區(qū)?D.臨界區(qū)答案：C1.12若流體在圓形直管內(nèi)呈層流，則摩擦系數(shù)λ與雷諾數(shù)Re的關(guān)系為A.λ=64Re?B.λ=64/Re?C.λ=0.316Re^0.25?D.λ=0.184Re^0.2答案：B1.13在干燥過(guò)程中，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?D.自由水答案：D1.14對(duì)于放熱可逆反應(yīng)，為提高平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)A.升溫?B.降壓?C.移除產(chǎn)物?D.提高原料濃度答案：C1.15在萃取操作中，若選擇性系數(shù)β=1，則A.萃取劑與原溶劑互溶度為零?B.萃取劑對(duì)溶質(zhì)無(wú)選擇性?C.分配系數(shù)K=1?D.萃取相與萃余相組成相同答案：B1.16下列關(guān)于催化劑的說(shuō)法，正確的是A.改變平衡常數(shù)?B.改變反應(yīng)活化能?C.提高反應(yīng)焓變?D.改變反應(yīng)級(jí)數(shù)答案：B1.17在板式塔中，液泛氣速uf與板間距HT的關(guān)系為A.uf∝HT^0.5?B.uf∝HT^1.0?C.uf∝HT^0.5?D.無(wú)關(guān)答案：A1.18若離心泵的安裝高度超過(guò)允許吸上高度，則可能發(fā)生A.汽蝕?B.氣縛?C.喘振?D.過(guò)載答案：A1.19在結(jié)晶操作中，若溶液冷卻速率過(guò)快，易導(dǎo)致A.晶習(xí)改變?B.二次成核增多?C.產(chǎn)品純度提高?D.晶體粒度增大答案：B1.20對(duì)于氣固流化床，下列哪項(xiàng)不是散式流化的特征A.床層膨脹均勻?B.氣泡少?C.顆粒劇烈運(yùn)動(dòng)?D.床層壓降隨流速增加而持續(xù)上升答案：D2.多項(xiàng)選擇題（每題2分，共10分；每題至少有兩個(gè)正確答案，多選少選均不得分）2.1下列因素中，影響填料塔液泛氣速的有A.填料比表面積?B.液體表面張力?C.氣體密度?D.液體黏度?E.塔徑答案：ABCD2.2關(guān)于反應(yīng)器熱穩(wěn)定性，下列說(shuō)法正確的有A.放熱反應(yīng)器存在多態(tài)?B.冷卻介質(zhì)溫度升高可降低穩(wěn)定性?C.增大傳熱面積可提高穩(wěn)定性?D.進(jìn)料溫度升高一定降低穩(wěn)定性?E.靈敏度分析可判斷穩(wěn)定性答案：ACE2.3在恒速干燥階段，干燥速率與A.空氣濕球溫度有關(guān)?B.空氣流速有關(guān)?C.物料含水量有關(guān)?D.空氣相對(duì)濕度有關(guān)?E.物料厚度無(wú)關(guān)答案：ABDE2.4下列屬于非牛頓流體的有A.清水?B.血液?C.高分子熔體?D.泥漿?E.空氣答案：BCD2.5對(duì)于二元理想溶液，下列量與組成呈線性關(guān)系的有A.泡點(diǎn)溫度與液相摩爾分?jǐn)?shù)?B.露點(diǎn)溫度與氣相摩爾分?jǐn)?shù)?C.相對(duì)揮發(fā)度α與液相摩爾分?jǐn)?shù)?D.混合焓與液相摩爾分?jǐn)?shù)?E.混合體積與液相摩爾分?jǐn)?shù)答案：DE3.填空題（每空1分，共20分）3.1在SI單位制中，反應(yīng)速率常數(shù)k的單位由反應(yīng)級(jí)數(shù)決定，對(duì)二級(jí)反應(yīng)，k的單位為_(kāi)_______。答案：m3·kmol?1·s?13.2根據(jù)菲克第一定律，組分A的擴(kuò)散通量JA=________，其中DAB為分子擴(kuò)散系數(shù)。答案：DABdcA/dz3.3在板式塔設(shè)計(jì)中，默弗里板效率EMV定義為_(kāi)_______。答案：EMV=(ynyn+1)/(ynyn+1)3.4對(duì)于不可壓縮流體，伯努利方程中單位質(zhì)量流體的機(jī)械能損失項(xiàng)記為_(kāi)_______。答案：hf3.5在輻射傳熱中，黑體輻射能力Eb與絕對(duì)溫度T的關(guān)系為Eb=________，其中σ為斯忒藩玻爾茲曼常數(shù)。答案：σT?3.6若離心泵的特性曲線為H=600.008Q2（Q單位m3·h?1，H單位m），則該泵的最高效率點(diǎn)揚(yáng)程為_(kāi)_______m。答案：603.7在萃取中，若分配系數(shù)K=2.0，則選擇性系數(shù)β與溶劑比S/F的關(guān)系為β=________。答案：Kα/(1+(K1)S/F)3.8對(duì)于零級(jí)反應(yīng)，達(dá)到轉(zhuǎn)化率x所需時(shí)間t=________。答案：cA0x/k3.9在過(guò)濾中，若濾餅不可壓縮，則過(guò)濾常數(shù)K與壓差Δp的關(guān)系為K∝________。答案：Δp3.10根據(jù)ChiltonColburn類比，傳熱jH因子與摩擦因子f的關(guān)系為jH=________。答案：f/23.11在干燥速率曲線中，臨界含水量Xc是指________。答案：恒速干燥階段與降速干燥階段的轉(zhuǎn)折點(diǎn)含水量3.12對(duì)于氣液平衡，亨利定律表達(dá)式為pA=________。答案：HxA3.13在反應(yīng)器設(shè)計(jì)中，空間時(shí)間τ定義為_(kāi)_______。答案：V/v03.14若換熱器總傳熱系數(shù)U=500W·m?2·K?1，傳熱面積A=50m2，則該換熱器的傳熱單元數(shù)NTU=________（已知熱容流率Cmin=10000W·K?1）。答案：2.53.15在結(jié)晶中，過(guò)飽和度Δc定義為_(kāi)_______。答案：cc3.16對(duì)于二元理想溶液，相對(duì)揮發(fā)度αAB=________。答案：(yA/xA)/(yB/xB)3.17在流化床中，最小流化速度umf與顆粒直徑dp的關(guān)系為umf∝________（層流區(qū)）。答案：dp23.18若離心泵的汽蝕余量NPSHr=3m，吸入管路損失hf=1m，則允許安裝高度Hg,max=________（大氣壓10mH?O，飽和蒸汽壓0.5mH?O）。答案：5.5m3.19在吸附中，朗繆爾等溫線表達(dá)式為q=________。答案：qmaxbp/(1+bp)3.20對(duì)于放熱反應(yīng)，最優(yōu)溫度序列應(yīng)遵循________原則。答案：先高后低4.簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）4.1簡(jiǎn)述提高填料塔傳質(zhì)效率的三種工程措施，并說(shuō)明其機(jī)理。答案：1.選用高效規(guī)整填料，增大比表面積與表面更新速率；2.優(yōu)化液體分布器，使噴淋密度均勻，避免溝流；3.提高操作氣速至70%液泛點(diǎn)附近，增強(qiáng)湍動(dòng)與界面擾動(dòng)，降低傳質(zhì)阻力。4.2寫出CSTR與PFR串聯(lián)進(jìn)行一級(jí)反應(yīng)時(shí)，總空間時(shí)間最小的必要條件（可用文字或公式說(shuō)明）。答案：對(duì)一級(jí)反應(yīng)，總空間時(shí)間τ總=τCSTR+τPFR，令dτ總/dx=0，可得最優(yōu)切換轉(zhuǎn)化率xopt=11/√(1+kτPFR)，即CSTR應(yīng)完成約63%轉(zhuǎn)化率后送入PFR。4.3說(shuō)明在多效蒸發(fā)中，并流加料與逆流加料各自適用的場(chǎng)合及原因。答案：并流適用于黏度隨濃度升高顯著增大的溶液，因后效溫度低可降黏；逆流適用于末效需出高濃度產(chǎn)品且加熱蒸汽溫度受限的場(chǎng)合，因逆流可提高傳熱溫差，減少有效溫差損失。4.4解釋離心泵“氣縛”與“汽蝕”的區(qū)別，并給出防止措施。答案：氣縛是泵內(nèi)氣體阻礙吸液，導(dǎo)致無(wú)流量，防止措施為灌泵排氣；汽蝕是低壓區(qū)液體汽化產(chǎn)生氣泡，高壓區(qū)潰滅造成材料剝蝕，防止措施為降低安裝高度、減少吸入管路損失、采用誘導(dǎo)輪。4.5在氣固催化反應(yīng)中，簡(jiǎn)述內(nèi)擴(kuò)散限制的實(shí)驗(yàn)判據(jù)及消除方法。答案：判據(jù)：改變催化劑粒徑dp，測(cè)表觀速率，若速率∝1/dp則內(nèi)擴(kuò)散控制；消除：減小粒徑、制備大孔或蛋殼型催化劑、提高溫度降低有效因子影響。5.計(jì)算題（共60分）5.1（10分）在PFR中進(jìn)行液相反應(yīng)A→B，速率方程(rA)=0.6cAkmol·m?3·min?1，進(jìn)料cA0=4kmol·m?3，v0=1m3·min?1，要求出口cA=0.4kmol·m?3。求所需反應(yīng)器體積V；若改用CSTR，體積為多少？并比較二者大小。解：PFR：τ=(cA0cA)/(rA)平均=(40.4)/0.6=6min，V=v0τ=6m3；CSTR：τ=(cA0cA)/kcA=(40.4)/(0.6×0.4)=15min，V=15m3；CSTR體積更大。5.2（12分）用連續(xù)精餾塔分離二元理想混合物，進(jìn)料F=100kmol·h?1，xF=0.4，泡點(diǎn)進(jìn)料，要求xD=0.9，xW=0.05，相對(duì)揮發(fā)度α=2.5，回流比R=1.5Rmin。求：1.塔頂、塔底產(chǎn)品流量D、W；2.最小回流比Rmin；3.提餾段操作線方程。解：1.總物料衡算：F=D+W，F(xiàn)xF=DxD+WxW，解得D=41.2kmol·h?1，W=58.8kmol·h?1；2.q=1，xe=xF=0.4，ye=αxF/(1+(α1)xF)=0.625，Rmin=(xDye)/(yexe)=1.556；3.R=1.5×1.556=2.334，提餾段操作線：y=(L'/V')x(W/V')xW，L'=L+qF=RD+F=157.3kmol·h?1，V'=V(1q)F=(R+1)D=122.4kmol·h?1，得y=1.286x0.0143。5.3（12分）某廠用單殼程雙管程換熱器將乙醇從70°C冷卻到30°C，乙醇流量m=8000kg·h?1，cp=2.8kJ·kg?1·K?1，冷卻水進(jìn)口20°C，出口35°C，cpw=4.2kJ·kg?1·K?1。已知總傳熱系數(shù)U=450W·m?2·K?1，用對(duì)數(shù)平均溫差校正系數(shù)FT=0.9。求：1.冷卻水用量；2.所需傳熱面積。解：1.Q=mcpΔT=8000×2.8×40=896000kJ·h?1=248.9kW，mw=Q/(cpwΔTw)=248.9/(4.2×15)=3.95kg·s?1=14220kg·h?1；2.逆流Δtm=(3510)/ln(35/10)=19.6°C，校正后Δtm'=0.9×19.6=17.6°C，A=Q/(UΔtm')=248900/(450×17.6)=31.4m2。5.4（13分）用板框壓濾機(jī)恒壓過(guò)濾某懸浮液，實(shí)驗(yàn)測(cè)得過(guò)濾常數(shù)K=2×10??m2·s?1，qe=0.01m3·m?2，濾框尺寸800mm×800mm×50mm，共20框。求：1.充滿濾框所需時(shí)間t；2.若過(guò)濾壓差提高一倍，K變?yōu)槎嗌伲?.新條件下充滿時(shí)間。解：1.單框容積=0.8×0.8×0.05=0.032m3，總?cè)莘eVf=20×0.032=0.64m3，濾餅厚度比v=0.02m3·m?3，濾液量V=Vf/v=32m3，過(guò)濾面積A=2×0.8×0.8×20=25.6m2，q=V/A=1.25m3·m?2，t=(q2+2qqe)/K=(1.252+2×1.25×0.01)/(2×10??)=8063s=2.24h；2.K∝Δp，提高一倍K'=4×10??m2·s?1；3.t'=8063/2=4031s=1.12h。5.5（13分）在絕熱CSTR中進(jìn)行一級(jí)不可逆放熱反應(yīng)A→B，k=2×1013exp(10000/T)s?1，ΔHR=200kJ·kg?1，ρ=900kg·m?3，cp=3kJ·kg?1·K?1，cA0=2kmol·m?3，v0=0.01m3·s?1，要求轉(zhuǎn)化率x=0.8。求：1.操作溫度T；2.若采用冷卻蛇管移熱，UA=5kW·K?1，冷卻介質(zhì)溫度Tw=300K，判斷該操作點(diǎn)是否穩(wěn)定，并計(jì)算穩(wěn)定操作所需的最低UA。解：1.速率常數(shù)k=ln(1x)/τ，τ=V/v0，設(shè)T=350K，k=2×1013exp(10000/350)=0.025s?1，τ=ln(0.2)/0.025=64.4s，V=0.644m3；放熱速率QG=(ΔHR)(rA)V=200×0.025×2×0.8×0.644=5.15kW；溫升ΔT=QG/(ρv0cp)=5.15/(900×0.01×3)=0.19K，可忽略，故T≈350K；2.移熱速率QR=UA(TTw)=5×(350300)=250kW>5.1