2025年大學生物化工工藝（反應控制）期末測試卷

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______一、單項選擇題（總共10題，每題3分，每題只有一個正確答案，請將正確答案填寫在括號內）1.在生物化工工藝的反應控制中，對于反應速率的影響，以下哪種因素的作用機制與其他不同？（）A.溫度B.反應物濃度C.催化劑D.反應壓力2.某生物化工反應體系中，當改變某一條件后，反應的平衡常數發(fā)生了變化，該條件最可能是（）A.加入惰性氣體B.改變溫度C.改變反應物濃度D.改變反應容器體積3.對于一個復雜的生物化工反應網絡，要實現(xiàn)精準的反應控制，關鍵在于（）A.控制反應的起始時間B.調節(jié)反應體系的pH值C.掌握各反應步驟的動力學規(guī)律D.選擇合適的反應溶劑4.在生物化工反應控制中，反饋控制系統(tǒng)的核心作用是（）A.監(jiān)測反應原料的質量B.維持反應體系的穩(wěn)定狀態(tài)C.加快反應的進行速度D.降低反應的能耗5.以下哪種傳感器在生物化工反應控制中常用于實時監(jiān)測反應體系的溫度變化？（）A.壓力傳感器B.溫度傳感器C.流量傳感器D.濃度傳感器6.生物化工反應中，若要提高某一特定產物的選擇性，通常需要優(yōu)化（）A.反應的總時長B.反應的壓力范圍C.反應的溫度曲線D.反應物的配比7.在一個連續(xù)攪拌釜式反應器（CSTR）中進行生物化工反應，為了保證反應的穩(wěn)定進行，需要控制的關鍵參數不包括（）A.攪拌速度B.進料流量C.產物出料速度D.反應器的材質8.對于生物化工工藝中的酶催化反應，影響酶活性的主要因素不包括（）A.底物濃度B.反應體系的含水量C.重金屬離子D.反應體系的顏色9.在生物化工反應控制中，PID控制器的三個參數分別是（）A.比例、積分、微分B.壓力、流量、溫度C.濃度、時間、速率D.增益、偏差、積分時間10.當生物化工反應處于非理想狀態(tài)時，可能會出現(xiàn)的問題不包括（）A.反應速率波動B.產物純度降低C.反應體系顏色變淺D.副反應增加二、多項選擇題（總共5題，每題5分，每題有兩個或兩個以上正確答案，請將正確答案填寫在括號內，少選、多選、錯選均不得分）1.生物化工工藝反應控制中，影響反應熱傳遞的因素有（）A.反應體系的導熱系數B.反應容器的材質C.攪拌裝置的形式D.反應物的顆粒大小E.反應體系的壓力2.在生物化工反應控制中，常用的優(yōu)化反應路徑的方法有（）A.改變反應溫度B.調整反應物濃度C.引入新的催化劑D.改變反應體系的pH值E.增加反應體系的體積3.對于生物化工反應中的多相體系，實現(xiàn)有效反應控制需要考慮的方面有（）A.相界面的面積B.相間的傳質速率C.各相的密度差異D.相態(tài)的穩(wěn)定性E.反應體系的顏色變化4.在生物化工工藝反應控制中，數據采集與處理系統(tǒng)的功能包括（）A.實時監(jiān)測反應參數變化B.對采集的數據進行存儲C.根據數據進行反應過程的優(yōu)化D.分析反應體系的顏色變化E.控制反應體系的壓力5.生物化工反應控制中，防止反應失控的措施有（）A.安裝溫度、壓力等監(jiān)測報警裝置B.設計合理的反應流程和控制策略C.提高反應物的純度D.增加反應體系的攪拌強度E.定期檢查反應設備的性能三、判斷題（總共10題，每題2分，請判斷下列說法的正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”）1.在生物化工工藝反應控制中，反應速率越快，產物的質量就一定越好。（）2.改變反應體系的壓力一定會影響生物化工反應的平衡狀態(tài)。（）3.對于生物化工反應，只要控制好反應溫度，就能實現(xiàn)精準的反應控制。（）4.生物化工反應中的催化劑只能加快反應速率，不能改變反應的選擇性。（）5.在連續(xù)反應過程中，反應體系的物料平衡與反應控制無關。（）6.生物化工工藝反應控制中，反饋控制是一種被動的控制方式。（）7.當生物化工反應體系中存在雜質時，一定會導致反應失控。（）8.優(yōu)化生物化工反應控制可以降低生產成本，但不能提高產品質量。（）9.在生物化工反應控制中，數學模型可以準確預測反應的所有行為。（）10.對于生物化工反應，反應體系的pH值對反應的影響只體現(xiàn)在對酶活性的影響上。（）四、簡答題（總共3題，每題10分）1.簡述生物化工工藝反應控制中，溫度對反應的影響及如何進行有效的溫度控制。2.說明在生物化工反應中，如何通過控制反應物濃度來優(yōu)化反應過程。3.闡述生物化工工藝反應控制中，PID控制器的工作原理及在實際反應控制中的應用。五、案例分析題（總共1題，20分）某生物化工企業(yè)在生產一種新型生物藥物的過程中，反應體系出現(xiàn)了反應速率不穩(wěn)定、產物收率波動較大的問題。已知該反應為酶催化反應，反應溫度范圍為30-40℃，pH值范圍為6-8，反應物A和B的初始濃度分別為2mol/L和3mol/L。請分析可能導致這些問題的原因，并提出相應的解決措施。答案：一、單項選擇題1.C2.B3.C4.B5.B6.D7.D8.D9.A10.C二、多項選擇題1.ABCD2.ABCD3.ABCD4.ABC5.AB三、判斷題1.×2.×3.×4.×5.×6.×7.×8.×9.×10.×四、簡答題1.溫度對生物化工反應的影響：溫度升高，反應速率加快，但過高溫度可能使酶失活等。有效的溫度控制：采用合適的加熱或冷卻裝置，如夾套式換熱器等，通過溫度傳感器實時監(jiān)測溫度，利用PID控制器調節(jié)加熱或冷卻介質的流量，維持反應溫度穩(wěn)定在適宜范圍。2.控制反應物濃度優(yōu)化反應過程：根據反應的化學計量關系和動力學規(guī)律，合理調整反應物濃度。若濃度過高，可能導致副反應增加；過低則反應速率慢。通過連續(xù)進料或分批加料等方式，維持合適的反應物濃度，可提高產物收率和選擇性，如在一些反應中，逐步滴加反應物以保持其在合適濃度范圍。3.PID控制器工作原理：根據設定值與實際測量值的偏差，按比例、積分、微分規(guī)律輸出控制信號。比例作用快速響應偏差，積分作用消除穩(wěn)態(tài)誤差，微分作用預測偏差變化趨勢。在實際反應控制中，如控制反應溫度，當溫度偏離設定值時，PID控制器根據偏差大小、變化趨勢等調節(jié)加熱或冷卻設備，使溫度穩(wěn)定在設定值。五、案例分析題可能原因：-溫度控制不準確，導致酶活性不穩(wěn)定，影響反應速率。-pH值偏離適宜范圍，影響酶活