2025年化學(xué)工程與工藝專升本能力測試試卷(含答案)1.單項選擇題（每題1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，若進料熱狀態(tài)q=0.6，則進料板上升蒸氣流量與下降液體流量之比約為A.0.6??B.1.0??C.1.5??D.2.0答案：C1.2某反應(yīng)器內(nèi)進行一級不可逆反應(yīng)A→P，速率常數(shù)k=0.05s?1，若采用全混流反應(yīng)器，則使轉(zhuǎn)化率達80%所需空時τ為A.16s??B.32s??C.48s??D.64s答案：B1.3下列關(guān)于離心泵汽蝕余量NPSH的敘述，正確的是A.必需汽蝕余量隨流量增大而減小B.有效汽蝕余量與吸入管路阻力無關(guān)C.當(dāng)NPSHa<NPSHr時，泵效率一定下降D.降低泵安裝高度可提高NPSHa答案：D1.4在套管換熱器中用冷卻水逆流冷卻熱油，若油側(cè)傳熱系數(shù)遠(yuǎn)大于水側(cè)，則總傳熱系數(shù)K近似等于A.油側(cè)對流傳熱系數(shù)B.水側(cè)對流傳熱系數(shù)C.管壁導(dǎo)熱系數(shù)D.污垢熱阻答案：B1.5對二元理想溶液，相對揮發(fā)度α=2.5，若氣相中輕組分摩爾分?jǐn)?shù)y=0.7，則與之平衡的液相組成x為A.0.318??B.0.412??C.0.538??D.0.622答案：A1.6某氣體吸收塔用純水逆流吸收氨，若操作液氣比L/G=1.2，平衡關(guān)系y=1.0x，則塔頂出口液相最大摩爾分?jǐn)?shù)為A.0.012??B.0.024??C.0.036??D.0.048答案：B1.7在恒壓過濾中，若濾餅不可壓縮，過濾介質(zhì)阻力可忽略，則過濾速率與過濾時間t的關(guān)系為A.正比于t??B.正比于t???C.反比于t???D.反比于t答案：B1.8對間歇釜式反應(yīng)器進行一級反應(yīng)，若反應(yīng)時間加倍，則轉(zhuǎn)化率A.不變??B.線性增加??C.指數(shù)增加??D.趨于100%答案：C1.9下列哪種干燥器適用于熱敏性、易氧化物料的干燥A.氣流干燥器??B.噴霧干燥器??C.真空耙式干燥器??D.轉(zhuǎn)筒干燥器答案：C1.10在二元連續(xù)精餾中，若回流比R趨于無窮大，則所需理論板數(shù)NTA.趨于0??B.趨于最小理論板數(shù)Nmin??C.趨于無窮大??D.無法確定答案：B1.11某萃取過程分配系數(shù)K=3，若相比O/A=1，則單級萃取后溶質(zhì)在萃余相中的回收率為A.25%??B.33.3%??C.50%??D.66.7%答案：A1.12在管殼式換熱器中，若管程流體被加熱，殼程流體被冷卻，則壁溫更接近A.管程流體溫度??B.殼程流體溫度??C.兩流體平均溫度??D.環(huán)境溫度答案：A1.13對于氣固流化床，當(dāng)表觀氣速超過臨界流化速度后，床層壓降A(chǔ).繼續(xù)增大??B.趨于恒定??C.急劇下降??D.波動劇烈答案：B1.14某結(jié)晶器采用冷卻結(jié)晶，若溶液黏度顯著增大，則晶體產(chǎn)品平均粒度A.增大??B.減小??C.不變??D.無法判斷答案：A1.15在板式塔設(shè)計中，若液泛氣速為2.5ms?1，則設(shè)計氣速通常取A.0.5ms?1??B.1.0ms?1??C.1.5ms?1??D.2.2ms?1答案：C1.16對于可逆放熱反應(yīng)，最佳溫度序列應(yīng)隨轉(zhuǎn)化率增加而A.升高??B.降低??C.不變??D.先升后降答案：B1.17在氣體膜分離中，分離因子α主要受下列哪一因素影響最大A.膜厚度??B.操作壓力??C.膜材料本身選擇性??D.溫度答案：C1.18某泵在管路中工作，當(dāng)閥門關(guān)小后，泵的軸功率A.增大??B.減小??C.不變??D.先增后減答案：B1.19在雙膜理論中，氣相傳質(zhì)分系數(shù)kg與氣相湍動程度的關(guān)系為A.無關(guān)??B.湍動越強kg越小??C.湍動越強kg越大??D.成反比答案：C1.20對于非牛頓流體，若表觀黏度隨剪切速率增大而減小，則該流體屬于A.脹塑性??B.假塑性??C.賓漢塑性??D.牛頓型答案：B2.多項選擇題（每題2分，共20分；每題至少有兩個正確答案，多選少選均不得分）2.1下列措施可提高恒壓過濾速率的有A.提高懸浮液溫度??B.減小濾餅比阻??C.增大過濾面積??D.提高操作壓力答案：ABCD2.2在精餾塔操作中，若塔頂餾出液輕組分純度下降，可能原因包括A.回流比減小??B.進料中輕組分含量降低??C.再沸器熱負(fù)荷增大??D.塔壓升高答案：ABD2.3關(guān)于反應(yīng)器熱穩(wěn)定性，下列說法正確的有A.全混釜比管式反應(yīng)器更易出現(xiàn)多態(tài)??B.放熱反應(yīng)器存在臨界冷卻溫度??C.增大傳熱系數(shù)可提高穩(wěn)定性??D.降低進料溫度一定使穩(wěn)定點消失答案：ABC2.4下列屬于膜分離過程的有A.微濾??B.超濾??C.反滲透??D.電滲析答案：ABCD2.5在干燥速率曲線中，恒速干燥階段的特點有A.物料表面溫度等于濕球溫度??B.干燥速率與空氣濕度無關(guān)??C.干燥速率與物料厚度無關(guān)??D.物料含水率線性下降答案：ACD2.6下列屬于氣液傳質(zhì)設(shè)備的有A.填料塔??B.板式塔??C.鼓泡塔??D.噴霧塔答案：ABCD2.7對于氣固催化反應(yīng)，內(nèi)擴散影響顯著時，可采取的措施有A.減小催化劑粒徑??B.提高反應(yīng)溫度??C.降低操作壓力??D.改變催化劑孔結(jié)構(gòu)答案：AD2.8在換熱器中，逆流布置相對于并流布置的優(yōu)點有A.平均溫差大??B.所需面積小??C.可避免溫度交叉??D.熱回收率高答案：ABD2.9下列屬于萃取操作極限的有A.最小溶劑用量??B.最大溶劑用量??C.最小理論級數(shù)??D.最大理論級數(shù)答案：AB2.10關(guān)于結(jié)晶過程，下列說法正確的有A.過飽和度是結(jié)晶推動力??B.冷卻速率越快晶體越大??C.加晶種可控制產(chǎn)品粒度??D.溶液攪拌強度影響晶體形狀答案：ACD3.填空題（每空1分，共30分）3.1在精餾塔中，最小回流比Rmin的定義為：在無限多理論板條件下，使塔內(nèi)出現(xiàn)__________時的回流比。答案：夾點（或恒濃區(qū)）3.2對于一級反應(yīng)A→P，反應(yīng)速率常數(shù)k=0.02s?1，則反應(yīng)物A的半衰期t?=__________s。答案：34.73.3某離心泵在額定流量下測得揚程H=30m，效率η=75%，則其軸功率P=__________kW。（ρ=1000kgm?3，g=9.81ms?2，Q=0.01m3s?1）答案：3.923.4在氣體吸收中，若操作線斜率大于平衡線斜率，則該吸收過程為__________控制。答案：液膜3.5某板框過濾機恒壓過濾，濾餅體積與濾液體積之比ν=0.04m3m?3，濾框厚度50mm，則每立方米濾液所得濾餅厚度為__________mm。答案：23.6對于理想氣體，絕熱指數(shù)γ=Cp/Cv，若雙原子氣體在常溫下γ≈__________。答案：1.43.7在管殼式換熱器中，若管程數(shù)為2，殼程數(shù)為1，則該換熱器稱為__________程換熱器。答案：21型3.8某干燥器處理濕物料1000kgh?1，濕基含水率從40%降至5%，則水分蒸發(fā)量W=__________kgh?1。答案：3503.9在萃取操作中，若分配系數(shù)K=4，相比O/A=2，則單級萃取后萃余相中溶質(zhì)分?jǐn)?shù)為原溶液的__________%。答案：203.10對于氣固流化床，當(dāng)表觀氣速等于顆粒帶出速度時，床層進入__________流化狀態(tài)。答案：快速（或氣力輸送）3.11某反應(yīng)器內(nèi)進行可逆放熱反應(yīng)A?B，最佳溫度隨轉(zhuǎn)化率升高而__________。答案：降低3.12在板式塔中，液泛氣速與液體表面張力σ的關(guān)系為：σ越大，液泛氣速越__________。答案：高3.13某結(jié)晶器產(chǎn)晶速率P=100kgh?1，母液循環(huán)量Q=500kgh?1，則循環(huán)比為__________。答案：53.14對于反滲透過程，若操作壓力ΔP=3MPa，滲透壓π=1.5MPa，則有效推動力為__________MPa。答案：1.53.15在雙膜理論中，總傳質(zhì)系數(shù)KG與氣膜分系數(shù)kg、液膜分系數(shù)kl的關(guān)系為1/KG=1/kg+H/kl，其中H為__________系數(shù)。答案：亨利3.16某泵管路系統(tǒng)特性曲線為H=10+0.02Q2（Q單位Ls?1），泵特性曲線為H=300.01Q2，則工作點流量Q=__________Ls?1。答案：203.17在恒速干燥階段，干燥速率N與空氣濕度差ΔH成__________關(guān)系。答案：正比3.18某精餾塔理論板數(shù)NT=10，全塔效率EO=60%，則實際板數(shù)NP=__________。答案：173.19對于一級連串反應(yīng)A→B→C，若k1=0.1s?1，k2=0.05s?1，則B的最大收率ymax=__________%。答案：67.53.20在氣體膜分離中，滲透通量J與膜厚度δ的關(guān)系為J∝__________。答案：1/δ3.21某換熱器逆流操作，熱流體進口120°C出口80°C，冷流體進口20°C出口60°C，則對數(shù)平均溫差ΔTm=__________°C。答案：57.73.22在萃取塔中，若軸向返混嚴(yán)重，則理論級數(shù)NT將__________。答案：增加3.23某反應(yīng)器停留時間分布測得方差σθ2=0.25，則該反應(yīng)器可近似為__________級串聯(lián)全混釜。答案：43.24在干燥過程中，若物料表面出現(xiàn)干區(qū)，則干燥速率將進入__________階段。答案：降速3.25某離心機分離因數(shù)Fr=1000，轉(zhuǎn)鼓半徑r=0.2m，則轉(zhuǎn)速n≈__________rmin?1。（g=9.81ms?2）答案：6703.26對于氣液平衡，若系統(tǒng)服從拉烏爾定律，則相對揮發(fā)度αAB=__________。答案：pA°/pB°3.27在吸收塔設(shè)計中，若填料高度無限高，則出口氣體濃度將趨于__________。答案：與入口液體平衡3.28某板框壓濾機恒壓過濾，過濾常數(shù)K=5×10??m2s?1，若濾框面積A=2m2，則過濾1m3濾液所需時間t=__________s。答案：100003.29在結(jié)晶過程中，若溶液過飽和度過高，易出現(xiàn)__________結(jié)晶。答案：爆發(fā)（或初級）3.30某泵汽蝕余量NPSHr=3m，吸入管路損失hf=1m，液體飽和蒸氣壓頭hv=0.5m，則最大允許安裝高度Hg=__________m。（大氣壓頭10m）答案：5.54.簡答題（共40分）4.1（封閉型，6分）簡述雙膜理論的基本假設(shè)，并寫出總傳質(zhì)系數(shù)KG的表達式。答案：假設(shè)：①相界面兩側(cè)各存在一層靜止流體膜；②傳質(zhì)阻力集中于兩膜內(nèi)；③界面處氣液平衡；④膜內(nèi)為穩(wěn)態(tài)分子擴散。表達式：1/KG=1/kg+H/kl，其中H為亨利系數(shù)。4.2（開放型，8分）某廠精餾塔運行中出現(xiàn)塔壓波動大、塔頂溫度失控現(xiàn)象，請列舉四種可能原因并提出對應(yīng)解決措施。答案：原因①冷凝器冷卻水流量不足→增開冷卻水泵或清洗冷凝器；原因②不凝氣積聚→開啟不凝氣排放閥；原因③進料組成大幅波動→增設(shè)進料緩沖罐并加強前塔控制；原因④塔釜再沸器結(jié)垢→停車清洗或在線化學(xué)清洗。4.3（封閉型，6分）寫出恒速干燥階段干燥速率N的表達式，并指出各符號含義。答案：N=kg(HsHg)，其中kg為氣膜傳質(zhì)系數(shù)，kgm?2s?1；Hs為物料表面飽和濕度，kgkg?1干氣；Hg為空氣主流濕度，kgkg?1干氣。4.4（開放型，8分）比較全混流反應(yīng)器（CSTR）與活塞流反應(yīng)器（PFR）在一級反應(yīng)中的性能差異，并從體積、溫度控制、靈活性三方面分析其工業(yè)適用性。答案：對一級反應(yīng)，相同轉(zhuǎn)化率下CSTR所需體積大于PFR；CSTR溫度均勻易控，適合強放熱反應(yīng)；PFR溫度梯度大，需分段冷卻；CSTR靈活性高，可間歇操作，PFR適合連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)。4.5（封閉型，6分）簡述萃取操作中“最小溶劑用量”概念，并給出計算式。答案：最小溶劑用量指在指定分離要求下，理論級數(shù)趨于無窮大時所對應(yīng)的溶劑流量，Smin=F(xFxR)/(yExR)，其中F為料液流量，xF、xR為進、出口溶質(zhì)組成，yE為與xR平衡的萃取相組成。4.6（開放型，6分）某氣固催化反應(yīng)實驗發(fā)現(xiàn)內(nèi)擴散影響嚴(yán)重，請?zhí)岢鋈N實驗判斷方法并說明原理。答案：①改變催化劑粒徑，若減小粒徑后反應(yīng)速率顯著增大，則內(nèi)擴散影響存在；②測表觀活化能，若遠(yuǎn)低于本征活化能，則內(nèi)擴散控制；③測不同溫度下有效因子η，若η隨溫度升高而降低，則內(nèi)擴散嚴(yán)重。5.計算題（共50分）5.1（精餾計算，12分）用連續(xù)精餾塔分離苯甲苯混合物，進料F=100kmolh?1，xF=0.4，泡點進料，要求xD=0.97，xW=0.02，相對揮發(fā)度α=2.5，回流比R=2.5Rmin。求：①最小回流比Rmin；②理論板數(shù)NT（用芬斯克方程+吉利蘭圖）；③實際板數(shù)NP（EO=60%）。答案：①q=1，xe=xF=0.4，ye=αxe/[1+(α1)xe]=0.625，Rmin=(xDye)/(yexe)=1.23；②R=3.08，吉利蘭圖得(NTNmin)/(NT+1)=0.35，Nmin=ln[(0.97/0.03)/(0.02/0.98)]/ln2.5=7.0，解得NT=11.2→12塊；③NP=12/0.6=20塊。5.2（反應(yīng)器計算，12分）在PFR中進行液相一級反應(yīng)A→P，k=0.02s?1，CA0=2kmolm?3，要求轉(zhuǎn)化率x=90%，體積流量v0=0.01m3s?1。求：①所需反應(yīng)器體積V；②若改用CSTR，體積為多少；③若采用兩等體積CSTR串聯(lián)，總體積為多少。答案：①τ=(1/k)ln(1/(1x))=115.1s，V=v0τ=1.151m3；②CSTRτ=x/(k(1x))=450s，V=4.5m3；③單釜轉(zhuǎn)化率x1=11/(1+kτi)，總轉(zhuǎn)化率0.9，解得τi=150s，總V=2×0.01×150=3.0m3。5.3（傳熱計算，12分）一單殼程雙管程換熱器，用冷卻水將油從90°C冷卻至50°C，水由20°C加熱至40°C，油流量m?h=2kgs?1，Cp,h=2.1kJkg?1°C?1，水Cp,c=4.18kJkg?1°C?1，總傳熱系數(shù)U=500Wm?2°C?1。求：①冷卻水流量m?c；②對數(shù)平均溫差ΔTm（修正系數(shù)Ft=0.9）；③所需傳熱面積A。答案：①Q(mào)=m?hCphΔTh=2×2.1×40=168kW，m?c=Q/CpcΔTc=168/(4.18×20)=2.01kgs?1；②ΔT1=7010=60，ΔT2=5020=30，ΔTlm=(6030)/ln2=43.3°C，ΔTm=FtΔTlm=39°C；③A=Q/(UΔTm)=168000/(500×39)=8.62m2。5.4（吸收計算，10分）在填料塔中用清水逆流吸收氨，入口氣相y1=0.03，出口y2=0.001，入口液相x2=0，平衡關(guān)系y=1.2x，操作液氣比L/G=1.5，總傳質(zhì)單元數(shù)NOG=6。求：①出口液相x1；②傳質(zhì)單元高度HOG（已知填料高度Z=3m）；③若L/G降至1.0，求新NOG。答案：①G(y1y2)=L(x1x2)，x1=G/L(y1y2)=0.029/1.5=0.0193；②HOG=Z/NOG=0.5m；③新操作線斜率1.0，平衡斜率1.2，推動力減小，用對數(shù)平均推動力法得Δym=0.00143，NOG=(y1y2)/Δym=20.3。5.5（干燥計算，4分）某物料在恒速干燥階段速率N=2kgm?2h?1，降速階段呈線性，臨界含水率Xc=0.25kgkg?1干基，平衡含水率Xe=0.05，初始含水率X1=0.45，最終X2=0.10，干燥面積A=0.5m2，干物料量Gs=5kg。求總干燥時間t。答案：恒速段：t1=Gs(X1Xc)/(NA)=5×0.2/(2×0.5)=1h；降速段：t2=Gs(XcXe)/(NA)ln[(XcXe)/(X2Xe)]=5×0.2/1×ln(0.2/0.05)=1.39h；總t=2.39h。6.綜合分析題（共40分）6.1（流程設(shè)計，20分）某化工廠需從發(fā)酵液中回收乙醇，發(fā)酵液含乙醇10wt%，流量10th?1