1、 化工原理考试题及答案 姓名_班级_学号_成绩_一、填空题：1.（3 分） 题号 7001 第 7 章 知识点 100 难度 容易20时,CO 气体溶解于水的溶解度为 0.878(标)m m (H O),此时液相浓度 C=_kmol.m .液相摩尔分率 x =_.比摩尔分率 X =_.*答案* 0.0392 0.000705 0.0007062.（3 分） 题号 7049 第 7 章 知识点 200 难度 容易试填写下列各传质速率方程，使其完整Nk A（）k A（）K A（）K A（）k A（）k A（）*答案* ， ， ， ， ， 。3.（2 分） 题号 7102 第 7 章 知识点 500
2、 难度 容易解吸是指使溶解于液体中的_ 的操作。*答案* 溶质气体释放出来4.（3 分） 题号 7038 第 7 章 知识点 100 难度 容易吸收质是指；而吸收剂则是指_；惰性组分是指_。*答案* 被液体吸收的组分，用于吸收的液体，不被吸收剂吸收的组分。5.（3 分） 题号 7004 第 7 章 知识点 100 难度 容易0时,CO 气体溶解于水的溶解度为 1.713(标)m m (H O),此时液相浓度 C=_kmol.m .液相摩尔分率 x =_.比摩尔分率 X =_.*答案* 0.0765 0.001375 0.001377二、选择题：1.（2 分） 题号 6164 第 6 章 知识点
3、 100 难度 容易从沸点一组成图中可以看出：只有将混合液加热到（ ）才能从混合液中分出易挥发组分增多的蒸汽。A. 液相区； B. 气相区； C. 气液共存区*答案* C2.（3 分） 题号 7105 第 7 章 知识点 200 难度 容易在吸收传质过程中，它的方向和限度，将取决于吸收质在气液两相平衡关系，若要进行吸收操作，则应控制（ ）A. pp B. pp C. pp*答案* A三、判断题：1.（2 分） 题号 6170 第 6 章 知识点 300 难度 容易若过热蒸汽状态进料，q 线方程的斜率0；( ）*答案* 2.（2 分） 题号 6208 第 6 章 知识点 100 难度 容易对理想
4、溶液而言，其组分的挥发度可以用同温度下该组分的饱和蒸汽压的大小来表示。 （ ）*答案* 3.（2 分） 题号 7176 第 7 章 知识点 600 难度 容易填料吸收塔的吸收面积，即为塔的截面积。 （ ）*答案* 四、问答题：1.（3 分） 题号 6222 第 6 章 知识点 500 难度 容易一套完整的精馏装置，由几大件构成？ *答案* 主体是精馏塔，塔底有再沸器，塔顶有冷凝器，产品贮槽以及加料装置。2.（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
5、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。3.（8 分） 题号 6227 第 6 章 知识点 100 难度 中等用一般的精馏方法，能否得到无水酒精？为什么？*答案* 用一般的精馏方法，不能得到无水酒精，因为乙醇一水溶液是具有最大正偏差的溶液，这种溶液在 t-x-y图上温度出现最低共沸点，而在 y-x 图上出现拐点，在该点上，气液相组成相同，即 y=x=0.894，直到蒸干为止，浓度仍无改变。4.（10 分） 题号 7184 第 7 章 知识点 300 难度 中等吸收推动力是什么?有哪些表示方法? *答案* 吸收推动力就是吸收质的分压差或浓度差。
6、表示方法有：分压差浓度差，还有气相和液相比摩尔分率差，气相和液相摩尔分率差，具体表达式：Nk A（ ）k A（ ）K A（ ）K A（X X ）k A（ ） k A（ ）K A（ ）K A（ ）五、计算题：1.（20 分） 题号 6305 第 6 章 知识点 340 难度 容易某酒厂用一常压精馏塔将每小时 1000kg 的含乙醇 8%的乙醇水溶液进行分离。要求塔釜中乙醇的含量不得超过 0.1%（以上均为质量 %） ，塔顶产品含乙醇为 0.689（摩尔分率） 。进料为饱和液，回流比为 3。试求： (1)塔顶产品量为 kg.h ？ (2)塔底回流至塔釜的回流液量为 kmol.h ？(3)进入塔顶全
7、凝器的蒸汽量kg.h ？（塔釜采用间接蒸汽加热；乙醇分子量为 46）*答案* 1）D：将塔顶浓度转换为质量浓度：X =(460.689)/(460.689 180.311)=0.85代入：1000=DW10000.08=D0.85w0.001D=93.1kg.h2)L: L=LqF=RDqF=RDF ( q=1)产品的平均分子量：Mm =460.689180.311=37.3kg.kmolD=93.1/37.3=2.496kmol.h进料 x =（8/46 ）/（8/4692/18）=0.0329Mm =460.0329180.9671=18.92kg.kmol F=1000/18.92=52
8、.85kmol.h代入上式： L*=32.496 52.85=60.34kmol.h3)V: V=(R1)D=(31)93.1=372.4kg.h2.（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 =LD=(R1)DD=200/(31)=50kmol.h则：L=20050=150kmol.h （回流液量）塔顶混合气平均分子量 Mm=460.85180.15=4
9、1.8kg.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：5041.8=2090 kg.h3.（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
10、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）=0.440x =（5/78 ）/（5/78+95/92）=0.058x =(95/78)/(95/78+5/92)=0.958代入方程：100=D+W D=42.4kmol.h 1000.44=D0.958+W0.058 , W=57.6kmol.h2）两线方程：精馏段操作线方程：y=(R/R1)x(x /R1)=(3/4)x0.958/4=0.75x0.24提馏段操作线方程：沸点进料： q=1 而： L=L+F =DR+F=42.43+100=227.2km
11、ol.hy=Lx/(Lw) Wx /(LW)=227.2x/(227.257.6)-57.60.058/(227.257.6)=1.34x0.0198或：y=1.34x0.01974.（10 分） 题号 6295 第 6 章 知识点 200 难度 中等某连续精馏塔操作压力为 700kPa，用来分离乙烯乙烷物系，进料量为每小时 2000kg，进料组成为0.35，要求塔顶、塔底产品的组成为 0.99 和 0.03（以上均为摩尔分率） ，试求塔顶、塔底产品量及其回收率。已知乙烯的分子量为 28，乙烷的分子量为 30。*答案* 进料的平均分子量 Mf=0.3528+(1-0.35)30=29.3进料为
12、 F=2000/29.3=68.3 kmol.h68.3=D+W68.30.35=D0.99+W0.03 D=22.76 kmol.hW=45.54 kmol.h塔顶易挥发组分的回收率为: DX /(F.X )=94.3%塔底难挥发组分的回收率为:(W(1-X )/(F(1-X )=(45.54(1-0.03)/(68.3(1-0.35)=99.5%5.（15 分） 题号 6268 第 6 章 知识点 321 难度 较难欲用连续精馏塔分离苯甲苯溶液。已知 x 0.5，x 0.9， x 0.1（均为摩尔分率） 。采用回流比R2 Rmin，系统相对挥发度 2.5。 饱和液体由塔中部加入，泡点回流，
13、塔釜间接蒸汽加热。试求： (1) 采出率 D/F；(2) 精馏段及提馏段操作线方程；*答案* （1） D/F（x x ）/（x x ）（0.50.1）/（0.90.1）0.5（2） 1，y x /（1（1）x ）2.50.5/ （11.50.5）0.714R （x y ）/（y x ）（0.90.714）/（0.7140.5）0.869R2R 1.74精馏段操作线方程：y（R/ （ R1） ）xx /（R 1）0.635x0.328提馏段操作线方程： 若令 F=1kmol.h , D=0.5, W=0.5y（L/V）x（W/V）x（RD/F+1）/（R1）D/F）xWx /F/（R1）D/F）
14、(1.740.5+1)/(2.740.5)x-0.50.1/(2.740.5)1.36x0.03656.（10 分） 题号 7242 第 7 章 知识点 300 难度 容易含甲醇 15%(质量)的水溶液，其密度为 970kg.m ，试计算该溶液中甲醇的： (1)摩尔分率 (2)摩尔比 (3)质量比 (4)质量浓度 (5)摩尔浓度*答案* MCH OH32，MH O18，以 100kg 溶液为基准，m(H O)85kg， m(CH OH)15kg摩尔分率=(15/32)/(15/32)+(85/18)=0.090摩尔比=(15/32)/(85/18)=0.099质量比=15/85=0.17610
15、0kg 溶液的体积:V=m/=100/970=0.1031m 质量浓度mCH OH/V15/0.1031=145.5(kg.m )摩尔浓度=(15/32)/0.1031=4.55(kmol.m )7.（12 分） 题号 7248 第 7 章 知识点 541 难度 容易某厂有一填料层高为 5m 的吸收塔，用水洗去尾气中的公害组分 A 。测得浓度数据如图, 相平衡关系为 y=1.15x。试求：该操作条件下，气相总传质单元高度 H 为多少 m ?本题目有题图：titu099.bmp*答案* L/G=(y -y )/(x -x )=(0.02-0.004)/0.008=2y =y -y =0.02-1
16、.150.008=0.0108y =0.004y =(y -y )/(L y /y )=0.00685N =(y -y )/y =2.336H =h/N =5/2.336=2.14 m。8.（8 分） 题号 7280 第 7 章 知识点 240 难度 容易已知：如下图所示。试求：(1)塔底气相推动力为多少？ (2)塔顶液相推动力为多少？本题目有题图：TITU183.bmp*答案* 1）Y ：由图可查得当 X =0.08 时：Y *=0.083Y =Y -Y *=0.09-0.083=0.0072)X ：由附图可查得当 Y =0.01 时，X *=0.009 X =X *X =0.0090=0.
17、0099.（12 分） 题号 7247 第 7 章 知识点 541 难度 容易某厂有一填料层高为 4m 的吸收塔，用水洗去尾气中的公害组分 A 。测得浓度数据如图, 相平衡关系为 y=1.15x。试求：该操作条件下，气相总传质单元高度 H 为多少 m ?本题目有题图：titu098.bmp*答案* L/G=(y -y )/(x -x )=(0.02-0.004)/0.008=2y =y -y =0.02-1.150.008=0.0108y =0.004y =(y -y )/(L y /y )=0.00685N =(y -y )/y =2.336H =h/N =4/2.336=1.712 m。1
18、0.（14 分） 题号 7257 第 7 章 知识点 430 难度 中等用清水吸收氨空气混合气中的氨。混合气进塔时氨的浓度 y 0.01（摩尔比）,吸收率 95,气液平衡关系 y=0.9x。试求：（1）溶液最大出口浓度；（2）最小液气比； (3）取吸收剂用量为最小吸收剂用量的2 倍时，传质单元数为多少? （4）传质单元高度为 0.5m 时，填料层高为几米?*答案* 已知y =0.01 ,=95%, y =y (1-)=0.01(1-0.95)=0.0005x =0 , x =y /0.9=0.01/0.9=0.0111(L/V)m =(y -y )/(x -x )=(0.01-0.0005)/
19、0.0111=0.856L/V=2(L/V)m =20.856=1.712x =(y -y )/(L/V)+x =0.00555y =0 y =0.90.00556=0.005ym =（(0.01-0.005) -(0.0005-0) ）/ ln(0.01-0.00 5)/0.0005=0.00195N =(y -y )/ym =(0.01-0.0005)/0.00195 =4.87Z0.54.87=2.44m。11.（14 分） 题号 7252 第 7 章 知识点 452 难度 中等在直径为 0.8m 的填料塔中，用 1200kg.h 的清水吸收空气和 SO 混合气中的 SO ，混合气量为1
20、000m （标准）.h ，混合气含 SO 1.3（体积）,要求回收率 99.5操作条件为 20、1atm, 平衡关系为y =0.75x,总体积传质系数 K =0.05kmol.m .s ，求液体出口浓度和填料层高度.*答案* 已知：D=0.8m Ls =1200kg.h G=1000Nm .hy =0.013 =0.995 x =0 ye =0.75xKy=0.05kmol.m .sLs =1200/(360018)=0.0185 kmol/sG =1000/(22.43600)=0.0124kmol/s为低浓度吸收 (L/G)=0.0185/0.0124=1.49y =y (1-)=0.01
21、3(1-0.995)=0.000065x =(G/L)(y -y )+x =(0.013-0.000065)/1.49=0.00 868 ZH N 而 N =(y -y )/Ymy =y -y =0.013-0.750.00818=0.006490y =y -y =0.000065-0=0.000065ym =(y -y )/ln(y /y )=(0.006490-0.000065)/ln(0.006490/0.000065)=0.001396N =(0.013-0.000065)/0.001396=9.266H /（y）0.0124/(0.7850.80.80.05）=0.494(m)Z9.2660.494=4.58mgood ok 5/27/2019
