2025年大學(xué)大二（化學(xué)工程與工藝）化工分離工程階段測(cè)試試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿(mǎn)分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共40分）答題要求：本卷共20小題，每小題2分，共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.以下哪種分離方法不屬于平衡分離過(guò)程？A.精餾B.吸收C.離子交換D.萃取答案：C2.精餾塔中，塔頂產(chǎn)品組成與進(jìn)料組成相比，輕組分含量會(huì)：A.增加B.減少C.不變D.不確定答案：A3.吸收操作中，吸收劑的選擇原則不包括以下哪項(xiàng)？A.對(duì)溶質(zhì)有較大的溶解度B.揮發(fā)性小C.價(jià)格昂貴D.化學(xué)穩(wěn)定性好答案：C4.萃取過(guò)程中，分配系數(shù)K的定義為：A.溶質(zhì)在萃取相中的濃度與萃余相中的濃度之比B.溶質(zhì)在萃余相中的濃度與萃取相中的濃度之比C.萃取劑在萃取相中的濃度與萃余相中的濃度之比D.萃取劑在萃余相中的濃度與萃取相中的濃度之比答案：A5.對(duì)于恒沸精餾，以下說(shuō)法正確的是：A.加入的夾帶劑能與原溶液形成恒沸物B.夾帶劑與原溶液不互溶C.恒沸物的沸點(diǎn)低于原溶液中各組分的沸點(diǎn)D.恒沸物的沸點(diǎn)高于原溶液中各組分的沸點(diǎn)答案：A6.在化工分離過(guò)程中，相平衡關(guān)系主要用于：A.確定分離的極限B.計(jì)算設(shè)備的尺寸C.選擇分離方法D.以上都對(duì)答案：A7.以下哪種塔板效率最高？A.泡罩塔板B.篩板塔板C.浮閥塔板D.舌形塔板答案：C8.吸附分離中，吸附劑的吸附容量與以下哪個(gè)因素?zé)o關(guān)？A.溫度B.壓力C.吸附質(zhì)濃度D.吸附劑顏色答案：D9.對(duì)于氣體吸收，當(dāng)吸收劑用量增加時(shí)，吸收推動(dòng)力會(huì)：A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小答案：A10.萃取精餾中，萃取劑的作用是：A.提高原溶液中各組分間的相對(duì)揮發(fā)度B.降低原溶液中各組分間的相對(duì)揮發(fā)度C.增加原溶液的沸點(diǎn)D.降低原溶液的沸點(diǎn)答案：A11.以下哪種分離過(guò)程屬于速率分離過(guò)程？A.反滲透B.結(jié)晶C.離心分離D.沉降答案：A12.精餾塔的回流比增大，塔頂產(chǎn)品純度會(huì)：A.提高B.降低C.不變D.不確定答案：A13.吸收操作中，填料塔的傳質(zhì)單元高度與以下哪個(gè)因素有關(guān)？A.填料的性能B.氣液流量C.操作溫度和壓力D.ABC都有關(guān)答案：D14.對(duì)于液液萃取，若溶質(zhì)在萃取相和萃余相中的分配系數(shù)K>1，則說(shuō)明：A.溶質(zhì)在萃取相中的濃度大于萃余相中的濃度B.溶質(zhì)在萃余相中的濃度大于萃取相中的濃度C.萃取相和萃余相中的溶質(zhì)濃度相等D.無(wú)法判斷答案：A15.恒沸精餾中，夾帶劑的選擇要求不包括：A.與原溶液中各組分形成的恒沸物沸點(diǎn)相差大B.夾帶劑與原溶液中各組分的相對(duì)揮發(fā)度差異大C.夾帶劑與原溶液中各組分能形成均相恒沸物D.夾帶劑無(wú)毒無(wú)害答案：D16.在化工分離過(guò)程中，分離因子的定義為：A.兩種組分在某一分離過(guò)程中的分離程度B.兩種組分在某一分離過(guò)程中的相對(duì)揮發(fā)度C.兩種組分在某一分離過(guò)程中的分配系數(shù)之比D.兩種組分在某一分離過(guò)程中的濃度之比答案：A17.以下哪種塔型適用于處理易聚合、有腐蝕性的物料？A.填料塔B.板式塔C.湍球塔D.噴射塔答案：A18.吸附分離中，吸附等溫線不包括以下哪種類(lèi)型？A.線性等溫線B.朗繆爾等溫線C.費(fèi)倫德利希等溫線D.拋物線等溫線答案：D19.對(duì)于氣體吸收，當(dāng)溫度升高時(shí)，亨利系數(shù)E會(huì)：A.增大B.減小C.不變D.先增大后減小答案：A20.萃取精餾中，溶劑比增大，塔頂產(chǎn)品純度會(huì)：A.提高B.降低C.不變D.不確定答案：A第II卷（非選擇題共60分）（一）填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分，共10分。請(qǐng)將答案填寫(xiě)在題中的橫線上。1.化工分離過(guò)程按分離原理可分為_(kāi)_____和______。答案：平衡分離過(guò)程、速率分離過(guò)程2.精餾塔的進(jìn)料熱狀況有______、______、______、______、______五種。答案：冷液進(jìn)料、泡點(diǎn)進(jìn)料、氣液混合物進(jìn)料、飽和蒸汽進(jìn)料、過(guò)熱蒸汽進(jìn)料3.吸收操作中，吸收塔的主要性能指標(biāo)有______和______。答案：吸收率、吸收效率4.萃取操作中，萃取劑的選擇原則包括______、______、______、______、______。答案：對(duì)溶質(zhì)有較大的溶解度、揮發(fā)性?。ɑ蚍悬c(diǎn)高）、化學(xué)穩(wěn)定性好、與原溶劑互不相溶、價(jià)格便宜（或來(lái)源豐富）5.吸附分離中，常用的吸附劑有______、______、______等。答案：活性炭、硅膠、分子篩（二）簡(jiǎn)答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分，共20分。簡(jiǎn)要回答問(wèn)題。1.簡(jiǎn)述精餾塔的工作原理。答案：精餾塔是利用混合物中各組分揮發(fā)度不同，在塔內(nèi)進(jìn)行多次部分汽化和部分冷凝，使氣相中的輕組分不斷增濃，液相中的重組分不斷增濃，從而實(shí)現(xiàn)混合物分離的設(shè)備。氣相上升過(guò)程中，遇到下降的液相，進(jìn)行熱量和質(zhì)量交換，輕組分汽化進(jìn)入氣相，重組分冷凝進(jìn)入液相，如此反復(fù)，在塔頂?shù)玫捷^純的輕組分產(chǎn)品，塔底得到較純的重組分產(chǎn)品。2.說(shuō)明吸收操作中影響吸收速率的因素。答案：影響吸收速率的因素有：氣液兩相的接觸面積、氣液兩相的濃度差、溫度、壓力、吸收劑的性質(zhì)及用量、吸收塔的結(jié)構(gòu)等。接觸面積越大、濃度差越大、溫度和壓力適宜、吸收劑性能良好且用量合適、塔結(jié)構(gòu)合理，吸收速率越高。3.簡(jiǎn)述萃取操作的工藝流程。答案：萃取操作工藝流程一般包括：原料液與萃取劑按一定比例混合進(jìn)入萃取設(shè)備，在設(shè)備內(nèi)進(jìn)行傳質(zhì)，使溶質(zhì)從原料液轉(zhuǎn)移至萃取劑中，形成萃取相和萃余相；然后將萃取相和萃余相分離，萃取相經(jīng)后續(xù)處理得到含溶質(zhì)的萃取液，萃余相則為除去溶質(zhì)后的剩余原料液。例如，在液液萃取中，常采用分液漏斗或萃取塔進(jìn)行混合和分離操作。4.解釋吸附分離的基本概念。答案：吸附分離是利用吸附劑對(duì)混合物中不同組分的吸附選擇性差異，使某些組分吸附在吸附劑表面，從而實(shí)現(xiàn)混合物分離的過(guò)程。吸附劑具有較大的比表面積和吸附活性，能選擇性地吸附特定的溶質(zhì)。當(dāng)混合物與吸附劑接觸時(shí)，目標(biāo)組分被吸附，其他組分則通過(guò)吸附劑層流出，然后通過(guò)解吸等方法使吸附的組分從吸附劑上分離出來(lái)，達(dá)到分離混合物的目的。（三）計(jì)算題（共15分）答題要求：本大題共1小題，15分。請(qǐng)寫(xiě)出詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程和答案。某二元混合液在連續(xù)精餾塔中進(jìn)行分離，進(jìn)料量為100kmol/h，進(jìn)料組成xF=0.5（摩爾分?jǐn)?shù)），要求塔頂產(chǎn)品組成xD=0.95，塔底產(chǎn)品組成xW=0.05。已知精餾段操作線方程為y=0.75x+0.2375。試求：（1）精餾段的回流比R；（2）提餾段的操作線方程。答案：（1）精餾段操作線方程為y=(R/(R+1))x+(xD/(R+1))，與y=0.75x+0.2375對(duì)比可得：R/(R+1)=0.75，解得R=3。（2）由進(jìn)料熱狀況q線方程y=(q/(q-1))x-(xF/(q-1))，q=1時(shí)為泡點(diǎn)進(jìn)料，L'=L+qF=(R+1)D+qF，V'=V-(1-q)F=(R+1)D-(1-q)F，由xD=0.95，xW=0.05，xF=0.5，F(xiàn)=100kmol/h，根據(jù)物料衡算F=D+W，xF=(DxD+WxW)/F，可得D=50kmol/h，W=50kmol/h。L'=(R+1)D+qF=4×5kmol/h+1×100kmol/h=300kmol/h，V'=(R+1)D-(1-q)F=4×5kmol/h-0×100kmol/h=200kmol/h，提餾段操作線方程為y'=(L'/V')x'-(WxW/V')，即y'=(300/200)x'-(50×0.05/200)，化簡(jiǎn)得y'=1.5x'-0.0125。（四）分析題（共10分）答題要求：本大題共2小題，每小題5分，共10分。閱讀以下材料，回答問(wèn)題。材料：在某化工分離過(guò)程中，采用精餾塔分離二元混合物。在操作過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)塔頂溫度逐漸升高，塔頂產(chǎn)品純度下降。1.請(qǐng)分析塔頂溫度升高和產(chǎn)品純度下降的可能原因。答案：塔頂溫度升高可能是由于回流比減小，導(dǎo)致精餾段分離能力下降，氣相中輕組分含量減少，重組分含量增加，使得塔頂溫度升高。也可能是進(jìn)料組成發(fā)生變化，輕組分含量降低，或者進(jìn)料流量增大，導(dǎo)致精餾塔負(fù)荷增加，分離效果變差，塔頂溫度升高。塔頂產(chǎn)品純度下降，除了上述回流比減小、進(jìn)料組成變化等原因外，還可能是塔板效率降低，如塔板堵塞、漏液等情況，影響了氣液傳質(zhì)效果，使得塔頂產(chǎn)品中重組分含量增加，純度下降。2.針對(duì)上述問(wèn)題，應(yīng)采取哪些措施來(lái)解決？答案：若回流比減小導(dǎo)致問(wèn)題出現(xiàn)，應(yīng)適當(dāng)增大回流比，提高精餾段的分離能力，使氣相中輕組分能更好地被分離到塔頂，降低塔頂溫度，提高產(chǎn)品純度。對(duì)于進(jìn)料組成變化，應(yīng)根據(jù)新的進(jìn)料情況調(diào)整操作參數(shù)，如調(diào)整回流比、塔釜加熱量等。若塔板效率降低，需檢查塔板，清理堵塞物，修復(fù)漏液部位，以恢復(fù)塔板的正常傳質(zhì)性能，從而改善塔頂溫度和產(chǎn)品純度。（五）論述題（共5分）答題要求：本大題共1小題，5分。請(qǐng)闡述化工分離工程在化學(xué)工程與工藝中的重要性。答案：化工分離工程在化學(xué)工程與工藝中具有極其重要的地