2025年大學(xué)化學(xué)工程（化工分離）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題，共40分）每題只有一個正確答案，請將正確答案的序號填在括號內(nèi)。(總共20題，每題2分，每題給出的選項中，只有一項符合題目要求)1.化工分離過程中，以下哪種分離方法基于物質(zhì)的沸點差異？（）A.萃取B.精餾C.離子交換D.吸附2.在精餾塔中，塔頂溫度通常（）塔底溫度。A.高于B.低于C.等于D.不確定3.對于理想溶液的精餾，相對揮發(fā)度α（）。A.大于1B.等于1C.小于1D.不確定4.以下哪種物質(zhì)可作為精餾的回流液？（）A.原料液B.塔頂產(chǎn)品C.塔底產(chǎn)品D.任意中間組分5.精餾塔的理論板數(shù)是指（）。A.實際塔板數(shù)B.達到氣液平衡的次數(shù)C.進料板數(shù)D.出料板數(shù)6.當進料為飽和液體時，精餾塔進料熱狀況參數(shù)q（）。A.大于1B.等于1C.小于1D.等于07.在連續(xù)精餾操作中，若進料組成、流量和熱狀況不變，增大回流比，則精餾段操作線斜率（）。A.增大B.減小C.不變D.不確定8.某精餾塔的精餾段操作線方程為y=0.75x+0.2075，則回流比R為（）。A.3B.4C.5D.69.對于二元精餾，當塔頂產(chǎn)品組成xD一定時，若進料組成xF增大，則最小回流比Rmin（）。A.增大B.減小C.不變D.不確定10.精餾塔的進料熱狀況不同，對精餾操作的影響主要體現(xiàn)在（）。A.塔板數(shù)B.回流比C.進料位置D.以上都是11.在吸收操作中，吸收質(zhì)是指（）。A.混合氣體中被吸收的組分B.吸收劑中吸收混合氣體的組分C.混合氣體中不被吸收的組分D.吸收劑中不吸收混合氣體的組分12.吸收操作的依據(jù)是（）。A.氣體在液體中的溶解度差異B.液體的沸點差異C.氣體的密度差異D.液體的密度差異13.以下哪種氣體屬于易溶氣體，可用水作為吸收劑進行吸收？（）A.氫氣B.氧氣C.氨氣D.氮氣14.在吸收塔中，吸收劑通常從（）進入。A.塔頂B.塔底C.中間某一位置D.任意位置15.當吸收劑用量一定時，若增大吸收劑入口溫度，則吸收過程的推動力（）。A.增大B.減小C.不變D.不確定16.在萃取操作中，萃取劑的選擇原則不包括（）。A.與原溶劑互不相溶B.對溶質(zhì)有較大的溶解度C.與溶質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)D.易于與溶質(zhì)分離17.萃取操作中，萃取相是指（）。A.含有溶質(zhì)較多的相B.含有溶質(zhì)較少的相C.含有原溶劑較多的相D.含有萃取劑較多的相18.對于液-液萃取體系，若溶質(zhì)在萃取相和萃余相中的分配系數(shù)K（）1，則萃取效果較好。A.大于B.等于C.小于D.不確定19.以下哪種設(shè)備可用于萃取操作？（）A.精餾塔B.吸收塔C.萃取塔D.流化床20.在離子交換過程中，離子交換樹脂的活性基團可分為（）。A.陽離子交換基團和陰離子交換基團B.中性基團和酸性基團C.堿性基團和中性基團D.酸性基團和堿性基團第II卷（非選擇題，共60分）二、填空題（每題2分且只填一個詞，共10分）(總共5題，每題2分，將正確答案填在題中橫線上)1.化工分離過程的核心是實現(xiàn)混合物中各組分的______。2.精餾塔中，溫度最高的部位通常在______。3.吸收操作中，吸收塔的塔頂產(chǎn)物稱為______。4.萃取操作中，溶質(zhì)在萃取相和萃余相中的濃度之比稱為______。5.離子交換樹脂的交聯(lián)度越高，其______性能越好。三、簡答題（每題10分，共20分）(總共2題，每題10分，簡要回答問題)1.簡述精餾塔的工作原理及主要操作參數(shù)對精餾效果的影響。2.說明吸收操作中影響吸收速率的主要因素。四、計算題（每題15分，共30分）(總共2題，每題15分，要求寫出詳細計算過程)1.某二元精餾塔，進料組成xF=0.5（摩爾分數(shù)），進料流量F=100kmol/h，進料熱狀況參數(shù)q=1.2，塔頂產(chǎn)品組成xD=0.95，塔底產(chǎn)品組成xW=0.05。若回流比R=3，試求精餾段操作線方程和提餾段操作線方程。2.在一逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣體中的有害組分A。已知混合氣體流量為1000m3/h（標準狀態(tài)），其中A的摩爾分數(shù)為0.05，要求吸收率為95%。吸收劑用量L=1000kmol/h，操作條件下的平衡關(guān)系為y=1.5x。試求塔底吸收液組成x1和所需的理論塔板數(shù)。答案1.B2.B3.A4.B5.B6.B7.A8.A9.A10.D11.A12.A13.C14.A15.B16.C17.A18.A19.C20.A二、填空題答案1.分離2.塔底3.尾氣4.分配系數(shù)5.選擇性三、簡答題答案1.精餾塔工作原理：利用混合物中各組分沸點差異，通過多次部分汽化和部分冷凝，使氣相中易揮發(fā)組分濃度不斷增加，液相中難揮發(fā)組分濃度不斷增加，從而實現(xiàn)分離。主要操作參數(shù)對精餾效果影響：回流比增大，精餾段操作線斜率增大，分離效果提高，但能耗增加；進料熱狀況影響進料狀態(tài)，進而影響塔內(nèi)氣液流量分布和塔板數(shù)；進料組成變化會改變分離難度和所需塔板數(shù)等。2.影響吸收速率的主要因素：吸收劑與溶質(zhì)的性質(zhì)，如溶解度、化學(xué)反應(yīng)活性等；吸收劑用量，用量增加吸收速率提高；吸收溫度，溫度降低吸收速率增大；吸收壓力，壓力升高吸收速率加快；氣液接觸面積和接觸時間，接觸面積大、時間長吸收速率高；混合氣體流速，流速影響傳質(zhì)系數(shù)和傳質(zhì)推動力。四、計算題答案1.精餾段操作線方程：由回流比R=3，可得精餾段操作線斜率為R/(R+1)=3/4=0.75。又已知xD=0.95，根據(jù)精餾段操作線方程y=R/(R+1)x+xD/(R+1)，可得y=0.75x+0.95/(3+1)=0.75x+0.2375。提餾段操作線方程：首先求q線方程，q=1.2，q線方程為y=q/(q-1)x-xF/(q-1)=1.2/(1.2-1)x-0.5/(1.2-1)=6x-2.5。聯(lián)立q線方程和精餾段操作線方程求交點坐標，可得交點橫坐標為0.55。再根據(jù)物料衡算關(guān)系，提餾段操作線方程為y=L'/V'x-WxW/V'，其中L'=L+qF=1000+1.2×100=1120kmol/h，V'=V-(1-q)F=(R+1)D-(1-q)F，由物料衡算F=D+W，xD=0.95，xF=0.5，xW=0.05可求出D=50kmol/h，W=50kmol/h，V=(3+1)×50=200kmol/h，V'=200-(1-1.2)×100=220kmol/h，代入可得y=1120/220x-50×0.05/220=5.09x-0.0114。2.首先求塔底吸收液組成x1：已知混合氣體流量為1000m3/h（標準狀態(tài)），其中A的摩爾分數(shù)為0.05，則A的流量為1000×0.05=50kmol/h。要求吸收率為95%，則被吸收的A的流量為50×0.95=47.5kmol/h。吸收劑用量L=1000kmol/h，根據(jù)物料衡算Lx1=Lx0+V(y1-y2)，其中x0=0，y1=0.05，y2=y1(1-η)=0.05×(1-0.95)=0.0025，V=1000/22.4=44.64kmol/h，代入可得1000x1=0+44.64×(0.05-0.0025)，解得x1=0.0021。求所需的理論塔板數(shù)：根據(jù)平衡關(guān)系y=1.5x，利用對數(shù)平均推動力法計算。首先求塔頂氣相推動力Δy1=y1-mx1=0.05-1.5×0.0021=0.04685，塔底氣相推動力Δy2=y2-mx2=0.0025-1.5×0=0.0025，