化工原理考试题及答案
姓名____________班级____________学号_____________成绩______________
一、填空题：
1.（2分） 题号6122 第6章 知识点 100 难度 容易
精馏塔顶排出的混合气中，其中乙醇的体积浓度为85%，则其摩尔分率为______0.85________。 ***答案*** 0.85
2.（4分） 题号6019 第6章 知识点 200 难度 容易
某连续精馏塔, 已知其精馏段操作线方程为y=0.75x+0.225,则该塔的回流比R=___3_____.馏出液组成x?=__0.90______. ***答案*** 3.0 0.90
3.（3分） 题号6034 第6章 知识点 300 难度 容易
某泡点进料的连续精馏塔中,进料组成x?=0.35,系统的平均相对挥发度α=2.44, 当x?=0.93时,达到此分离要求的最小回流比R?=1.66____. ***答案*** 1.66
4.（5分） 题号6057 第6章 知识点 320 难度 较难
某精馏塔的设计任务为：原料为F，x?，要求塔顶为x?，塔底为x?。设计时若选定的回流比R不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽加料改为饱和液体加料，则所需理论板数N?＿＿＿，提馏段上升蒸汽量V'＿＿＿＿，提馏段下降液体量L'＿＿，精馏段上升蒸汽量V＿＿＿＿，精馏段下降液体量L＿＿＿＿。（增加，不变，减少）
***答案***
减少， 增加， 增加， 不变， 不变。
5.（3分） 题号7036 第7章 知识点 100 难度 容易 质量传递包括有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿______＿＿＿等过程。
***答案***
吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥。
6.（5分） 题号7025 第7章 知识点 300 难度 容易
用清水吸收空气与A的混合气中的溶质A，物系的相平衡常数m=2,入塔气体浓度y?=0.06,要求出塔气体浓度y?=0.008,则最小液气比为________.
***答案*** 1.733
7.（3分） 题号7035 第7章 知识点 500 难度 容易
填料的种类很多，主要有________,_________,_________,_________,____________，_______________.
***答案***
拉西环 鲍尔环 矩鞍环 阶梯环 波纹填料 丝网填料
8.（4分） 题号7024 第7章 知识点 200 难度 中等
用△p, △C为推动力的传质速率方程中,当平衡线为直线时,传质总系数K?与分系数k?,k?的关系式为_________________,K?与k?, k?的关系式为______________________.
***答案***
1/K?=1/k?+1/H.k? 1/K?=H/k?+1/k?
9.（3分） 题号7058 第7章 知识点 100 难度 较难
对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增加时，亨利系数E＿＿＿＿，相平衡常数m＿＿＿＿，溶解度系数H＿＿_＿。
***答案***
不变； 减少； 不变
二、选择题：
1.（2分） 题号6160 第6章 知识点 300 难度 容易 全回流时，y一x图上精馏塔的操作线位置（ ）。
A. 在对角线与平衡线之间； B. 与对角线重合； C. 在对角线之下
***答案*** B
2.（2分） 题号6158 第6章 知识点 300 难度 容易 酒精精馏塔顶产生的蒸汽浓度为89%（摩尔%），在冷凝器内全部冷凝为液体时，则馏出液的浓度x（ ）
A. 89% ； B. ＜89%； C. ＞89%
***答案*** A
3.（2分） 题号6155 第6章 知识点 300 难度 中等 精馏段操作线的斜率为R/（R+1），全回流时其斜率等于（ ）。 A. 0； B. 1； C. ∝；
***答案*** B
4.（2分） 题号6138 第6章 知识点 300 难度 较难
操作中精馏塔，保持F，x?，q，V＇不变，减少D，则塔顶易挥发组分回收率η变化为（ ） A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 不确定
***答案*** B
5.（2分） 题号7121 第7章 知识点 200 难度 容易
吸收速率公式中，吸收系数为K?时，其对应的吸收推动力为（ ）。 A. p－p?； B. Y－Y?； C. p－p?；
***答案*** C
?为6.（2分） 题号7132 第7章 知识点 400 难度 中等 传质单元敉N??（或N??）（ ）。
A.取决于物系、设备、填料几何特性和气、液流率等操作条件. B.与设备形式无关，只与物系相平衡及进出口浓度有关.
***答案*** B
三、判断题：
1.（2分） 题号6172 第6章 知识点 100 难度 容易
系统的平均相对挥发度α可以表示系统的分离难易程度，α＞1，可以分离，α＝1，不能分离，α＜1更不能分离。（ ）
***答案*** ×
2.（2分） 题号7174 第7章 知识点 300 难度 容易 在进行吸收操作时，在塔内任一截面上，吸收质在气相中的分压总是高于其接触的液相平衡分压的，（ ）所以在Y—X图上，吸收操作线的位置总是位于平衡线的上方。（ ） ***答案*** √、 √
四、问答题：
1.（4分） 题号6221 第6章 知识点 500 难度 容易 国内使用最多的板式塔是那些？各有什么优点？ ***答案***
浮阀塔板，主要优点是操作弹性大,结构简单。泡罩塔板，塔板效率较高，操作弹性大。筛板塔，主要是易于大型化，结构简单，通量大。导向筛板塔，比普通筛板塔的操作弹性要好。
2.（4分） 题号6210 第6章 知识点 321 难度 中等
精馏塔在一定条件下操作时，试问将加料口向上移动两层塔板，此时塔顶和塔底产品组成将有何变化？为什么？
***答案***
当加料板从适宜位置向上移两层板时，精馏段理论板层数减少， 在其它条件不变时，分离能力下降，xD ↓，易挥发组分收率降低，xW ↑。
3.（5分） 题号7185 第7章 知识点 100 难度 容易 什么叫吸收操作?举例说明吸收操作在化工生产中的应用。 ***答案***
利用混合气体各组分对某溶剂具有不同的溶解度，从而使气体混合物得以分离的过程。例如焦炉气中氨的分离，氯化氢气体用水吸收生产盐酸，合成氨工业中用铜氨溶液吸收原料气中的CO、CO?、H?S等有害气体。
五、计算题：
1.（8分） 题号6296 第6章 知识点 200 难度 容易
某酒厂有一个连续蒸馏塔，每小时需要处理含乙醇10％(质量分率)的酒精溶液1500kg，经精馏后分离出含乙醇96％(质量分率)的塔顶馏出液和含乙醇1％(质量分率)残液，已知回流比为R=3，求该蒸馏塔每小时从塔顶得多少kg的产品，操作的回流量是多少？
***答案*** F=D+W
FX?=DX?+WX?
已知F=1500kg X?=96% X?=10% X?=1% 把已知数据代入得：
D=135/0.95=1421 kg.h? L=DR=142.1X3=426.3kg.h?
2.（20分） 题号6306 第6章 知识点 340 难度 容易
某乙醇一水混合液精馏塔塔顶进入全凝器的蒸汽量为200kmol.h?，乙醇的体积浓度为85%，操作回流比为3，试求塔顶产品量为多少kg.h?？回流液量又多少kmol.h?？（附乙醇分子量为46）
***答案***
V =L＋D=(R＋1)D→D=200/(3＋1)=50kmol.h? 则：L=200－50=150kmol.h?（回流液量）
塔顶混合气平均分子量Mm=46×0.85＋18×0.15 =41.8kg.kmol?
（因塔顶蒸汽中乙醇的体积浓度等于摩尔浓度，且进入全凝器全部冷凝，其浓度不改变，故x?=0.85） 故： 产品量：50×41.8=2090 kg.h?
3.（6分） 题号6290 第6章 知识点 200 难度 容易
苯和甲苯溶液，其中含苯0.5（摩尔分率，下同）以每小时1000kmol流量进入一精馏塔,要求塔顶产品中苯含量不低于0.9,塔釜液中含苯不大于0.1。进料为泡点液体，用间接蒸汽加热，回流比取2。从塔顶采出量可以达到多少?
***答案***
D???＝Fx?/x?＝1000×0.5/0.9＝555.5 kmol.h?
4.（20分） 题号6303 第6章 知识点 300 难度 容易
有一苯和甲苯的混合液，其中苯40%，甲苯60%，要求用精馏方法加以分离，使塔顶产品含苯达95%，塔底产品含甲苯达95%（以上浓度均为质量%）。已知该塔的操作压力为101.3kN.m?，沸点进料，操作回流比为3。每小时进料100kmol.h?。试求：(1)精馏后所得的苯及甲苯产品量各为多少kmol.h?？(2)列出该塔的精馏段和提馏段操作线方程。附：甲苯分子量92，苯的分子量78
***答案*** 1）D，W
将浓度换算为摩尔分率：
x?=（40/78）/（40/78+60/92）=0.440 x?=（5/78）/（5/78+95/92）=0.058 x?=(95/78)/(95/78+5/92)=0.958 代入方程：
100=D+W D=42.4kmol.h? 100×0.44=D×0.958+W×0.058 , W=57.6kmol.h? 2）两线方程： 精馏段操作线方程： y=(R/R＋1)x＋(x?/R＋1) =(3/4)x＋0.958/4 =0.75x＋0.24
提馏段操作线方程：
沸点进料： ∴ q=1
而： L′=L+F =DR+F=42.4×3+100=227.2kmol.h? ∴y′=L′x′/(L′－w)－Wx?/(L′－W)
=227.2x′/(227.2－57.6)-57.6×0.058/(227.2－57.6) =1.34x'－0.0198 或：y=1.34x－0.0197
5.（12分） 题号6289 第6章 知识点 230 难度 中等
在连续精馏塔中，精馏段操作线方程y=0.75x+0.2075，q线方程式为y=-0.5x+1.5x?,试求：(1)回流比R ,(2)馏出液组成x?,(3)进料液的q值,(4)当进料组成x?=0.5时，精馏段操作线与提馏段操作线交点处xq 值为多少?(5)要求判断进料状态。
***答案***
y=[R/(R+1)]x+x?/(R+1)
①R/(R+1)=0.75 R=0.75R+0.75 R=0.75/0.25=3
②x?/(R+1)=0.2075 x?/(3+1)=0.2079 x?＝0.83 ③q/(q-1)=-0.5 q=-0.5q+0.5 q=0.5/1.5=0.333 ④0.75x+0.2075=-0.5x+1.5x?
0.75x?′+0.2075=-0.5x?′+1.5×0.5 1.25x?′=1.5×0.44-0.2075=0.4425 x?′=0.434
⑤0 6.（16分） 题号6261 第6章 知识点 230 难度 较难 用一精馏塔分离二元理想液体混合物，进料量为100kmol.h?，易挥发组分 x?=0.5，泡点进料，塔顶产品x?=0.95，塔底釜液x?=0.05（皆为摩尔分率） ，操作回流比R=1.61，该物系相对挥发度α＝2.25，求：(1)塔顶和塔底的产品量(kmol.h?)；(2)提馏段上升蒸汽量(kmol.h?); (3)写出提馏段操作线数值方程;(4)最小回流比。 ***答案*** ⑴ D,W 100=D+W 100×0.5=D×0.95+0.05W 50=0.95D+(100-D)0.05 D=50-100×0.05)/(0.95-0.05)=50kmol.h? W=F-D=50kmol.h? ⑵ ∵q=1 ∴V′=V=(R+1)D=(1.61+1)50=130.5kmol.h? ⑶ 提馏段操作线: y???'=(L'/V')x?-(W/V')x? L'=qF+L=100+RD=180.5kmol.h? ∴y???'=(180.5/130.5)x?'-(50/130.5)0.05 y???'=1.383x?'-0.0192 ⑷ y?=αx?/[1+(α-1)x?]=2.25×0.5/(1+1.25×0.5)=0.692 Rmin=(0.95-0.692)/(0.692-0.5)=1.342 7.（8分） 题号7209 第7章 知识点 100 难度 容易 在总压P＝500 kN.m?、温度ｔ＝27℃下使含CO?3.0％（体积％）的气体与含CO?370ｇ.m?的水相接触，试判断是发生吸收还是解吸? 并计算以CO?的分压差表示的传质总推动力。已知：在操作条件下，亨利系数E＝1.73×10kN.m?水溶液的密度可取1000kg.m?，CO?的分子量44。 ***答案*** 气相主体中CO?的分压为