南京工业大学《化工设计概论》2021-2022学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页南京工业大学

《化工设计概论》2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共15个小题，每小题2分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在化学反应工程中，催化剂能够显著改变反应速率和选择性。对于一个可逆反应，加入合适的催化剂后，正反应和逆反应的速率常数会如何变化？（）A.正反应速率常数增大，逆反应速率常数不变B.正反应速率常数增大，逆反应速率常数减小C.正反应和逆反应速率常数均增大D.正反应和逆反应速率常数均不变2、在化工分离过程中，膜分离技术具有独特的优势。以下关于膜分离过程的特点，哪种描述是不正确的？（）A.分离效率高B.操作条件温和C.适用范围广D.膜的成本低且易于维护3、在化工反应的催化剂研究中，催化剂的活性中心结构对反应性能起着关键作用。以下哪种方法通常不能用于研究催化剂的活性中心？（）A.电子显微镜观察B.化学分析C.红外光谱分析D.肉眼直接观察4、在化工分离过程中，膜分离技术具有独特的优势。对于一个反渗透膜分离过程，以下关于其分离原理的描述，不正确的是：（）A.依靠压力差作为推动力B.利用膜的选择性透过性C.溶质会透过膜进入渗透液D.适用于分离小分子物质5、在化工过程的能量分析中，需要考虑各种能量的输入和输出。对于一个绝热反应过程，以下哪个能量项的变化对反应结果的影响可以忽略不计？（）A.内能的变化B.焓的变化C.熵的变化D.自由能的变化6、化工生产过程中常常需要进行分离操作。在精馏塔中分离两种沸点相近的有机化合物时，以下哪种操作条件的改变对分离效果的提升最为关键？（）A.增加塔板数B.提高回流比C.增大进料量D.升高操作压力7、在化工设备设计中，材料的选择需要考虑多种因素。对于一个在高温高压下工作的反应器，以下关于材料性能的要求，不正确的是：（）A.材料的强度要高B.材料的耐腐蚀性要好C.材料的导热性要差D.材料的韧性要足8、在化工过程的节能减排中，余热回收利用是重要的措施之一。以下哪种余热回收方式的效率通常较低？（）A.直接热交换B.余热发电C.热泵回收D.自然散热9、在化工过滤操作中，过滤速率与过滤压差之间存在一定的关系。当过滤压差增大时，以下哪种情况不太可能发生？（）A.过滤速率加快B.滤饼厚度增加C.滤液的澄清度提高D.过滤介质的阻力增大10、在化工工艺流程设计中，需要综合考虑各种因素以达到最优的设计方案。对于一个生产多种产品的化工厂，以下哪个因素在确定工艺流程时的权重通常最大？（）A.原材料的供应B.产品的市场需求C.生产设备的通用性D.环保法规的要求11、化工中的吸附分离过程常用于气体和液体的净化。对于一种具有较大吸附容量的吸附剂，以下哪个因素对吸附剂的再生效率影响最大？（）A.再生温度B.再生压力C.再生气体的流速D.再生时间12、在化学反应器的选型中，对于反应级数较高的反应，以下哪种反应器类型通常更合适？（）A.间歇反应器B.连续搅拌釜式反应器C.管式反应器D.流化床反应器13、在化工结晶设备的选择中，需要考虑多种因素。以下哪项因素对于结晶产品的粒度分布影响相对较小？（）A.搅拌速度B.冷却速率C.设备的材质D.晶种的加入量14、在化学工程中，对于均相混合物的分离，以下哪种方法通常基于各组分沸点的差异？（）A.萃取B.蒸馏C.结晶D.吸附15、在化工热力学中，对于纯物质的临界状态，以下哪个参数在临界状态时没有明确的数值？（）A.温度B.压力C.体积D.密度二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）分析在化工过程的萃取精馏中，回流比和溶剂比的协同优化方法。2、（本题5分）在化工生产中，经常需要对混合物进行结晶分离，请详细解释结晶过程的基本原理，包括过饱和度的产生和控制方法，以及影响晶体生长的因素。3、（本题5分）分析在食品化工领域，如何利用化学工程技术对食品进行加工、保鲜和质量控制，确保食品安全和营养价值。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在一个萃取塔中，用有机溶剂萃取水溶液中的溶质A。水相进料流量为1000kg/h，溶质A的初始浓度为20g/kg。有机相进料流量为800kg/h，溶质A在有机相中的初始浓度为5g/kg。分配系数为3，计算经过单级萃取后溶质A在水相和有机相中的浓度。2、（本题5分）一种气体混合物由氮气、氧气和氩气组成，其摩尔分数分别为0.7、0.2和0.1，在300K和1.5MPa下，求混合物的压缩因子和体积。3、（本题5分）某化工厂使用萃取塔处理含溶质A的废水，萃取剂与废水的流量比为0.8，平衡分配系数为4，进水溶质A浓度为800mg/L。若要求处理后废水中溶质A浓度降至100mg/L，计算所需的理论级数。4、（本题5分）某化工厂用精馏塔分离苯和甲苯的混合物，进料量为1000kmol/h，其中苯的摩尔分数为0.4，塔顶馏出液中苯的摩尔分数为0.9，塔釜残液中苯的摩尔分数为0.1，回流比为3.5。求塔顶馏出液和塔釜残液的流量。5、（本题5分）在一个蒸发过程中，将10%（质量分数）的某溶液浓缩至50%，进料量为1000kg/h，蒸发室的压力为10kPa（绝压），对应的饱和蒸汽温度为50°C，溶液的比热容为3.5kJ/(kg·K)，加热蒸汽的温度为120°C，冷凝潜热为2200kJ/kg，求加热蒸汽的消耗量和蒸发器的传热面积。假设传热系数为1000W/(m²·K)。四、案例分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）一家化工企业在进行市场营销时，发现市场定位不准确，产品销售渠道不畅。请分析市场定位和销售渠道存在问题的原因，并提出市场营销的优化策略。2、（