化工工程師題庫各章復(fù)習(xí)資料1.在恒定壓力下，理想氣體的焓變ΔH等于（）。A.CvΔTB.CpΔTC.QpD.W。答案：B。解析：理想氣體焓H僅為溫度的函數(shù)，ΔH=∫CpdT，在恒壓下ΔH=CpΔT；A選項CvΔT為恒容過程的ΔU；C選項Qp在無非體積功時等于ΔH，但題目未明確是否有非體積功，故不選；D選項W為功，與焓變無關(guān)。2.下列哪個狀態(tài)函數(shù)的變化值只與始末狀態(tài)有關(guān)，與過程無關(guān)？（）A.熱QB.功WC.熵SD.內(nèi)能變化ΔU。答案：CD。解析：狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)是變化值僅取決于始末狀態(tài)，熵S和內(nèi)能U均為狀態(tài)函數(shù)，故ΔU和S的變化值與過程無關(guān)；Q和W為過程量，與路徑有關(guān)。3.熱力學(xué)第二定律的克勞修斯表述為：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不引起（）。答案：其他變化。解析：克勞修斯表述的完整內(nèi)容是“不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化”，強(qiáng)調(diào)自發(fā)過程的方向性，需要外界做功等其他變化才能實(shí)現(xiàn)熱從低溫到高溫的傳遞。4.孤立系統(tǒng)的熵總是增加的。（）答案：×。解析：孤立系統(tǒng)的熵變ΔS孤立≥0，可逆過程ΔS=0，不可逆過程ΔS>0，并非總是增加，可逆過程熵不變。5.1mol理想氣體從300K、100kPa恒壓加熱至400K，已知Cp=29.1J/(mol·K)，求ΔH、ΔU、Q、W。答案：ΔH=CpΔT=29.1×(400-300)=2910J；理想氣體ΔU=CvΔT，Cp=Cv+R，Cv=29.1-8.314=20.786J/(mol·K)，ΔU=20.786×100≈2078.6J；恒壓過程Qp=ΔH=2910J；W=-pΔV=-nRΔT=-1×8.314×100=-831.4J（負(fù)號表示系統(tǒng)對外做功）。6.離心泵的揚(yáng)程H是指（）。A.泵能將液體提升的高度B.單位重量液體通過泵獲得的能量C.泵的出口壓力D.泵的功率。答案：B。解析：揚(yáng)程定義為單位重量液體通過泵所獲得的總機(jī)械能，包括位能、動能、靜壓能的增加；A選項僅指位能增加，不全面；C選項出口壓力與揚(yáng)程有關(guān)，但不等同；D選項功率是單位時間做功，與揚(yáng)程是不同概念。7.水在圓形直管內(nèi)作湍流流動，若管徑變?yōu)樵瓉淼?/2，流量不變，則雷諾數(shù)Re變?yōu)樵瓉淼模ǎ?。A.1/2B.2倍C.4倍D.不變。答案：B。解析：Re=duρ/μ，流量V=πd2u/4，u=4V/(πd2)，則Re=d*(4V/(πd2))*ρ/μ=4Vρ/(πdμ)，即Re∝1/d；管徑變?yōu)?/2，Re變?yōu)樵瓉淼?倍。8.層流流動時，管內(nèi)流體的速度分布呈（）形，最大速度在（）。答案：拋物線；管中心。解析：層流時，根據(jù)牛頓黏性定律推導(dǎo)，速度分布u(r)=(Δp/(4μL))(R2-r2)，為拋物線方程，r=0（管中心）時速度最大。9.實(shí)際流體在直管內(nèi)流動時，沿程阻力損失hf與管長L成正比，與管徑d成反比。（）答案：√。解析：根據(jù)范寧公式hf=λ(L/d)(u2/2g)，在λ、u一定時，hf∝L/d，故正確。10.某離心泵在轉(zhuǎn)速n=2900r/min時的特性曲線為H=30-0.01Q2（H單位m，Q單位m3/h）。現(xiàn)用此泵輸送清水，管路特性方程為H=10+0.02Q2。求工作點(diǎn)的流量Q和揚(yáng)程H。答案：工作點(diǎn)滿足泵特性與管路特性方程相等，即30-0.01Q2=10+0.02Q2；移項得0.03Q2=20；Q2=20/0.03≈666.67；Q≈25.82m3/h；代入管路特性H=10+0.02*(25.82)2≈10+0.02*666.67≈10+13.33=23.33m。11.對于一級不可逆反應(yīng)A→P，反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率x與反應(yīng)時間t的關(guān)系為（）。A.x=1-exp(-kt)B.x=ktC.x=1/(1+kt)D.x=(kt)/(1+kt)。答案：A。解析：一級反應(yīng)動力學(xué)方程-dCA/dt=kCA，CA=CA0(1-x)，積分得ln(CA0/CA)=kt→ln(1/(1-x))=kt→x=1-exp(-kt)；B為零級反應(yīng)x=kt；C、D為二級反應(yīng)（不同形式）。12.全混流反應(yīng)器（CSTR）的特點(diǎn)是（）。A.反應(yīng)器內(nèi)物料濃度處處相等B.物料在反應(yīng)器內(nèi)停留時間相同C.適合快反應(yīng)D.轉(zhuǎn)化率高于平推流反應(yīng)器（PFR）。答案：A。解析：CSTR內(nèi)物料充分混合，濃度和溫度均勻，A正確；B為PFR特點(diǎn)（活塞流，停留時間一致）；C快反應(yīng)適合PFR，CSTR因返混大，不適合；D在相同反應(yīng)條件下，對于正級數(shù)反應(yīng)，PFR轉(zhuǎn)化率高于CSTR，因CSTR中反應(yīng)物濃度低。13.理想反應(yīng)器包括（）和（）。答案：平推流反應(yīng)器（PFR）；全混流反應(yīng)器（CSTR）。解析：理想反應(yīng)器是忽略實(shí)際流動偏差的簡化模型，PFR假設(shè)物料無返混，停留時間分布為δ函數(shù)；CSTR假設(shè)完全返混，停留時間分布為負(fù)指數(shù)分布。14.對于放熱反應(yīng)，升高溫度一定能提高反應(yīng)速率。（）答案：×。解析：反應(yīng)速率常數(shù)k=Aexp(-Ea/RT)，升高溫度k增大，但放熱反應(yīng)平衡常數(shù)K隨溫度升高而減??；當(dāng)反應(yīng)受平衡限制時，升高溫度可能使平衡轉(zhuǎn)化率下降，導(dǎo)致實(shí)際反應(yīng)速率降低（如可逆放熱反應(yīng)在高溫區(qū)，速率隨溫度升高先增后減）。15.在平推流反應(yīng)器中進(jìn)行一級不可逆反應(yīng)A→P，反應(yīng)速率常數(shù)k=0.3min?1，進(jìn)料體積流量V0=0.5m3/min，進(jìn)料濃度CA0=2mol/m3，要求轉(zhuǎn)化率x=0.9，求反應(yīng)器體積VR。答案：PFR設(shè)計方程VR=V0∫0^x(dx)/(rA)，rA=kCA=kCA0(1-x)，則VR=V0∫0^x[dx/(kCA(1-x))]=(V0/(kCA0))∫0^x[dx/(1-x)]=(V0/(kCA0))*(-ln(1-x))；代入數(shù)據(jù)：VR=(0.5/(0.3*2))*(-ln(1-0.9))=(0.5/0.6)*(-ln0.1)≈(0.8333)*(2.3026)≈1.919m3。16.間壁式換熱器中，總傳熱系數(shù)K的單位是（）。A.W/(m2·℃)B.W/(m·℃)C.J/(kg·℃)D.m2·℃/W。答案：A。解析：K為總傳熱系數(shù)，定義式Q=KAΔt_m，單位為W/(m2·℃)；B為導(dǎo)熱系數(shù)λ的單位；C為比熱容cp的單位；D為熱阻單位（1/K）。17.在套管換熱器中，冷流體從20℃加熱到50℃，熱流體從100℃冷卻到60℃，逆流操作時的對數(shù)平均溫差Δt_m為（）。A.40℃B.45℃C.50℃D.35℃。答案：B。解析：逆流時Δt1=100-50=50℃，Δt2=60-20=40℃，Δt_m=(Δt1-Δt2)/ln(Δt1/Δt2)=(50-40)/ln(50/40)=10/ln1.25≈10/0.223≈44.8℃≈45℃。18.傳熱的三種基本方式是（）、（）和（）。答案：熱傳導(dǎo)；熱對流；熱輻射。解析：熱傳導(dǎo)是分子碰撞傳遞能量（固體主要方式）；熱對流是流體宏觀運(yùn)動傳遞熱量（需介質(zhì)）；熱輻射是電磁波傳遞能量（可在真空中進(jìn)行）。19.換熱器的污垢熱阻會使總傳熱系數(shù)K減小，傳熱速率Q降低。（）答案：√。解析：污垢熱阻Rf=1/K污垢-1/K潔凈，污垢層增加了傳熱阻力，總熱阻R=1/K=Σ(δ/λ)+Rf，R增大導(dǎo)致K減小，由Q=KAΔt_m知Q降低。20.某列管換熱器用飽和水蒸氣加熱冷水，水蒸氣走殼程，冷凝溫度100℃，冷水走管程，流量10kg/s，進(jìn)口溫度20℃，出口溫度80℃，水的比熱容cp=4.18kJ/(kg·℃)，總傳熱系數(shù)K=1000W/(m2·℃)，忽略熱損失，求傳熱面積A。答案：熱負(fù)荷Q=mc_pΔt=10kg/s*4180J/(kg·℃)*(80-20)℃=10*4180*60=2,508,000W；Δt_m：冷水溫度變化20→80，水蒸氣100℃（冷凝溫度恒定），Δt1=100-20=80℃，Δt2=100-80=20℃，Δt_m=(80-20)/ln(80/20)=60/ln4≈60/1.386≈43.3℃；由Q=KAΔt_m得A=Q/(KΔt_m)=2,508,000/(1000*43.3)≈57.9m2。21.PID圖中，儀表符號“PI”表示（）。A.壓力指示B.溫度控制C.流量記錄D.液位聯(lián)鎖。答案：A。解析：PID圖中儀表符號第一位字母表示被測變量（P-壓力，T-溫度，F(xiàn)-流量，L-液位），第二位表示功能（I-指示，C-控制，R-記錄，A-報警），“PI”為壓力指示；B為TC；C為FR；D為LA。22.化工工藝流程設(shè)計中，物料衡算的依據(jù)是（）。A.能量守恒定律B.質(zhì)量守恒定律C.相平衡方程D.反應(yīng)動力學(xué)方程。答案：B。解析：物料衡算基于質(zhì)量守恒定律，即輸入物料量=輸出物料量+積累物料量（穩(wěn)態(tài)時積累為零）；A為能量衡算依據(jù)；C用于相平衡計算；D用于反應(yīng)速率計算。23.化工設(shè)備設(shè)計中，壓力容器的設(shè)計壓力應(yīng)（）工作壓力。答案：大于或等于。解析：設(shè)計壓力是容器頂部的最高壓力，按GB150規(guī)定，設(shè)計壓力應(yīng)不低于工作壓力，以保證設(shè)備在正常工作和異常情況下的安全。24.工藝流程優(yōu)化的目標(biāo)是使設(shè)備投資最小。（）答案：×。解析：工藝流程優(yōu)化需綜合考慮技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性、安全環(huán)保等，目標(biāo)通常是總費(fèi)用（投資+操作費(fèi)）最小，而非僅設(shè)備投資最?。赡懿僮髻M(fèi)高導(dǎo)致總費(fèi)用增加）。25.某連續(xù)精餾塔分離A、B二元混合物，進(jìn)料量F=100kmol/h，進(jìn)料組成xF=0.4（A的摩爾分?jǐn)?shù)，下同），飽和液體進(jìn)料，塔頂產(chǎn)品組成xD=0.95，塔底產(chǎn)品組成xW=0.05，相對揮發(fā)度α=2.5，求最小回流比Rmin。答案：飽和液體進(jìn)料q=1，q線垂直x=xF=0.4；平衡線方程y=αx/(1+(α-1)x)=2.5x/(1+1.5x)；精餾段操作線y=(R/(R+1))x+xD/(R+1)；Rmin對應(yīng)操作線與平衡線交點(diǎn)（q線與平衡線交點(diǎn)），交點(diǎn)x=xF=0.4，代入平衡線求yq=2.5*0.4/(1+1.5*0.4)=1/(1+0.6)=0.625；由操作線方程yq=(Rmin/(Rmin+1))xq+xD/(Rmin+1)，xq=xF=0.4，代入：0.625=(0.4Rmin+0.95)/(Rmin+1)；0.625(Rmin+1)=0.4Rmin+0.95；0.625Rmin+0.625=0.4Rmin+0.95；0.225Rmin=0.325；Rmin≈1.444。26.下列哪種物質(zhì)屬于爆炸品？（）A.乙醇B.硝酸銨C.二氧化碳D.氯化鈉。答案：B。解析：硝酸銨（NH4NO3）在一定條件下（如加熱、撞擊）會分解爆炸，屬于爆炸品；A乙醇為易燃液體；C二氧化碳為惰性氣體；D氯化鈉為普通化學(xué)品。27.工業(yè)廢水處理中，氣浮法主要用于去除（）。A.溶解性有機(jī)物B.重金屬離子C.懸浮顆粒D.酸堿物質(zhì)。答案：C。解析：氣浮法通過向水中通入微小氣泡，使懸浮顆粒（密度接近水）附著氣泡上浮分離，C正確；A用生物處理或高級氧化；B用化學(xué)沉淀或離子交換；D用中和法。28.我國規(guī)定車間空氣中苯的時間加權(quán)平均容許濃度為（）mg/m3。答案：6。解析：根據(jù)GBZ2.1-2019《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值第1部分：化學(xué)有害因素》，苯的PC-TWA為6mg/m3，PC-STEL為10mg/m3。29.化工生產(chǎn)中，“三廢”是指廢水、廢氣和廢渣。（）答案：√。解析：“三廢”是工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的主要污染物，廢水含有毒物質(zhì)、重金屬等；廢氣含SO2、NOx、VOCs等；廢渣如催化劑廢渣、污泥等，需分別處理達(dá)標(biāo)后排放。30.某化工廠排放含酚廢水，流量Q=100m3/h，酚濃度C0=100mg/L，采用萃取法處理，萃取劑與廢水相比為1:4（體積比），分配系數(shù)K=50（酚在萃取劑中濃度/水中濃度），假設(shè)單級萃取，求萃余相酚濃度Ce和去除率η。答案：設(shè)萃取劑流量為S，廢水流量Q=100m3/h，S/Q=1/4→S=25m3/h；物料衡算：QC0=QCe+SCorg，Corg=KCe（分配系數(shù)定義）；代入得100*100=100*Ce+25*50Ce→10000=100Ce+1250Ce→10000=1350Ce→Ce≈7.41mg/L；去除率η=(C0-Ce)/C0=(100-7.41)/100≈92.59%。31.對于真實(shí)氣體，范德華方程（p+a/Vm2)(Vm-b)=RT中的常數(shù)a用于修正（）。A.分子體積B.分子間引力C.溫度D.壓力。答案：B。解析：范德華方程中，a/Vm2修正分子間引力導(dǎo)致的壓力降低（內(nèi)壓），b修正分子本身體積導(dǎo)致的可壓縮體積減??；A為b的作用；C、D方程中未直接修正溫度和壓力。32.吉布斯自由能G的定義式為G=（）。答案：H-TS。解析：G=H-TS，是綜合考慮焓和熵的狀態(tài)函數(shù)，用于判斷恒溫恒壓下過程的自發(fā)性（ΔG≤0）。33.在絕熱可逆過程中，系統(tǒng)的熵變ΔS=0。（）答案：√。解析：絕熱過程Q=0，可逆過程ΔS=Qr/T=0，故絕熱可逆過程為等熵過程。34.已知25℃時，反應(yīng)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)的ΔrHmθ=-571.66kJ/mol，H2O(l)的摩爾蒸發(fā)焓ΔvapHmθ=44.01kJ/mol，求25℃時反應(yīng)2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的ΔrHmθ。答案：反應(yīng)1：2H2+O2=2H2O(l)ΔH1=-571.66kJ/mol；反應(yīng)2：H2O(l)=H2O(g)ΔH2=44.01kJ/mol（2mol水蒸發(fā)需2ΔH2）；目標(biāo)反應(yīng)=反應(yīng)1+2*反應(yīng)2；ΔrHmθ=ΔH1+2ΔH2=-571.66+2*44.01=-571.66+88.02=-483.64kJ/mol。35.離