长江大学化工董盛富-化工原理考试题及答3.doc

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)mm(HO),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 NkA（）kA（） KA（） KA（）kA（） kA（） *答案* ， ，。3.（2分） 题号7102 第7章 知识点 500 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)mm(HO),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 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。 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： NkA（）kA（） KA（）KA（XX） kA（）kA（） KA（）KA（）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)/(460.689180.311)=0.85代入：1000=DW10000.08=D0.85w0.001D=93.1kg.h 2)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=52.85kmol.h代入上式： L*=32.49652.85=60.34kmol.h 3)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 =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：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 1000.44=D0.958+W0.058 , W=57.6kmol.h 2）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=227.2kmol.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 F=2000/29.3=68.3 kmol.h 68.3=D+W 68.30.35=D0.99+W0.03 D=22.76 kmol.h W=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x0.5，x0.9， x0.1（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，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（xx）/（xx） （0.50.1）/（0.90.1）0.5 （2） 1，yx/（1（1）x） 2.50.5/（11.50.5） 0.714 R（xy）/（yx） （0.90.714）/（0.7140.5）0.869 R2R1.74 精馏段操作线方程： y（R/（R1）xx/（R1） 0.635x0.328 提馏段操作线方程： 若令F=1kmol.h, D=0.5, W=0.5 y（L/V）x（W/V）x （RD/F+1）/（R1）D/F）xWx/F/（R1）D/F） (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* MCHOH32，MHO18，以100kg溶液为基准， m(HO)85kg， m(CHOH)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=0.176 100kg溶液的体积:V=m/=100/970=0.1031m 质量浓度mCHOH/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=2 y=y-y=0.02-1.150.008=0.0108 y=0.004 y=(y-y)/(Ly/y)=0.00685 N=(y-y)/y=2.336 H=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=0.0099.（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=2 y=y-y=0.02-1.150.008=0.0108 y=0.004 y=(y-y)/(Ly/y)=0.00685 N=(y-y)/y=2.336 H=h/N=4/2.336=1.712 m。10.（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)=0.0005 x=0 , x =y/0.9=0.01/0.9=0.0111 (L/V)m =(y-y)/(x -x)=(0.01-0.0005)/0.0111=0.856 L/V=2(L/V)m =20.856=1.712 x=(y-y)/(L/V)+x=0.00555 y=0 y=0.90.00556=0.005 ym =（(0.01-0.005) -(0.0005-0) ）/ln(0.01-0.00 5)/0.0005=0.00195 N=(y-y)/ym =(0.01-0.0005)/0.00195 =4.87 Z0.54.87=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1000m（