2025年大学化学工程与工艺（化工分离技术）试题及答案

2025年大学化学工程与工艺（化工分离技术）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共40分）答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。（总共20题，每题2分）1.以下哪种分离方法基于物质在两相之间的分配系数差异？（）A.蒸馏B.萃取C.过滤D.吸附2.在精馏过程中，回流比增大，塔顶产品纯度会（）A.提高B.降低C.不变D.先提高后降低3.对于恒沸精馏，加入的第三组分与原溶液中的组分形成（）A.理想溶液B.恒沸物C.不挥发物D.低沸点化合物4.以下哪种吸附剂常用于气体吸附分离？（）A.硅胶B.活性炭C.离子交换树脂D.以上都是5.萃取操作中，分配系数K值越大，说明溶质在萃取相中的溶解度（）A.越大B.越小C.不变D.与在萃余相中的溶解度关系不确定6.在吸收过程中，吸收质从气相转移到液相的过程是靠（）A.浓度差B.温度差C.压力差D.电位差7.减压蒸馏的目的主要是（）A.降低蒸馏温度B.提高蒸馏效率C.增加产品产量D.减少能耗8.对于液-液萃取，若溶质在萃取剂中的溶解度远大于在原溶剂中的溶解度，则萃取效果（）A.好B.差C.不变D.无法确定9.离子交换树脂的交换容量与下列因素无关的是（）A.树脂的种类B.树脂的粒度C.溶液的pH值D.树脂的交联度10.以下哪种分离方法适用于分离热敏性物质？（）A.精馏B.蒸发C.膜分离D.萃取11.在精馏塔中，进料板位置对精馏效果有重要影响，若进料中轻组分含量增加，进料板位置应（）A.上移B.下移C.不变D.不确定12.吸附等温线可以描述吸附质在吸附剂上的吸附平衡关系，常见的吸附等温线类型不包括（）A.朗缪尔等温线B.弗罗因德利希等温线C.亨利等温线D.阿累尼乌斯等温线13.萃取剂的选择原则不包括（）A.与原溶剂互不相溶B.对溶质有较大的溶解度C.价格便宜D.与溶质发生化学反应14.对于连续精馏塔，若进料热状态参数q=1，则进料为（）A.饱和液体B.饱和蒸汽C.气液混合物D.过冷液体15.在膜分离过程中，截留分子量是衡量膜性能的一个重要指标，它表示（）A.能完全截留的最小分子量B.能截留90%以上的最小分子量C.能截留50%以上的最小分子量D.能截留10%以上的最小分子量16.以下哪种分离方法不属于传质分离过程？（）A.离心分离B.吸收C.精馏D.萃取17.在吸收塔设计中，为提高吸收效率，可采取的措施不包括（）A.增加塔高B.增加吸收剂用量C.提高吸收温度D.采用新型填料18.对于精馏塔的塔板效率，下列说法正确的是（）A.全塔效率等于各单板效率之和B.单板效率与塔板结构无关C.全塔效率反映了整个精馏塔的传质效果D.单板效率只与气液流量有关19.离子交换分离中，离子交换树脂的再生方法主要有（）A.酸碱再生B.加热再生C.减压再生D.氧化再生20.在萃取操作中，若出现乳化现象，可采取的措施不包括（）A.加入电解质B.加热C.离心分离D.加入有机溶剂第II卷（非选择题，共60分）21.简答题（每题10分，共20分）（1）简述精馏塔的工作原理。（2）说明吸附分离的基本过程及影响吸附效果的因素。22.填空题（每空2分，共20分）（1）蒸馏是利用混合液中各组分的______差异进行分离的操作。（2）萃取过程中，溶质在萃取相和萃余相中的浓度之比称为______。（3）膜分离的推动力可以是______、______或电位差等。（4）在吸收操作中，吸收剂的选择应满足对溶质______大、______小等要求。（5）离子交换树脂的活性基团分为______和______两类。23.分析题（20分）某二元混合液，其中A为易挥发组分，B为难挥发组分。采用连续精馏塔进行分离，进料量为100kmol/h，进料组成xA=0.5（摩尔分数），塔顶馏出液组成xD=0.95，塔底釜液组成xW=0.05。回流比R=3。试求：（1）塔顶馏出液量D和塔底釜液量W；（2）精馏段操作线方程；（3）提馏段操作线方程。24.材料分析题（20分）材料：在化工生产中，经常需要对含有多种杂质的混合气体进行分离。例如，某混合气体中含有氢气、氮气、一氧化碳和二氧化碳等。现采用吸附分离技术对该混合气体进行处理。已知该吸附剂对不同气体的吸附选择性不同，对氢气的吸附能力最弱，对二氧化碳的吸附能力最强。问题：（1）请分析该吸附分离过程中，各气体在吸附剂上的吸附顺序。（2）简述该吸附分离过程对混合气体分离的原理及优点。25.设计题（20分）设计一个从含乙醇质量分数为50%的水溶液中分离出乙醇的精馏塔。要求塔顶产品乙醇质量分数达到95%，塔底产品乙醇质量分数不超过5%。已知进料流量为1000kg/h，回流比R=3，泡点进料。请确定：（1）塔顶馏出液量D和塔底釜液量W；（2）精馏段和提馏段的理论塔板数（可参考相关经验公式或图表）。答案：1.B2.A3.B4.D5.A6.A7.A8.A9.C10.C11.A12.D13.D14.A15.B16.A17.C18.C19.A20.B21.（1）精馏塔工作原理：混合液在精馏塔中受热部分汽化，蒸汽上升过程中与下降的回流液进行多次部分冷凝和部分汽化，使易挥发组分不断从液相转移到气相，难挥发组分不断从气相转移到液相，从而实现混合液的分离。（2）吸附分离基本过程：气体或液体混合物与吸附剂接触，吸附质被吸附在吸附剂表面。影响吸附效果因素：吸附剂性质（比表面积、孔径等）、吸附质性质（分子大小、极性等）、温度、压力、气体或液体流速等。22.（1）挥发度（2）分配系数（3）压力差、浓度差（4）溶解度、选择性（5）阳离子交换基团、阴离子交换基团23.（1）由物料衡算F=D+W，FxA=DxD+WxW可得：100=D+W，100×0.5=D×0.95+W×0.05，解得D=50kmol/h，W=50kmol/h。（2）精馏段操作线方程：y=(R/(R+1))x+(xD/(R+1))，R=3，xD=0.95，所以y=3/4x+0.95/4=0.75x+0.2375。（3）提馏段操作线方程：L'=L+qF，V'=V-(1-q)F，q=1，L=RD=3×50=150kmol/h，V=(R+1)D=4×50=200kmol/h，L'=150+100=250kmol/h，V'=200-(1-1)×100=200kmol/h，y=(L'/V')x-(WxW/V')=250/200x-50×0.05/200=1.25x-0.0125。24.（1）吸附顺序：二氧化碳>一氧化碳>氮气>氢气。（2）原理：利用吸附剂对不同气体吸附选择性不同，使混合气体中各组分在吸附剂上吸附量不同而分离。优点：分离效果好，可实现对特定气体的高纯度分离，操作相对简单，能耗较低等。25.（1）由物料衡算F=D+W，FxF=DxD+WxW可得：1000=D+W，1000×0.5=D×0.