《化工总控工职业技能鉴定应知试题集》

《化工总控工职业技能鉴定应知试题集》一、选择题1.化工生产中常用的“三酸”是指（）。A.盐酸、硫酸、硝酸B.盐酸、磷酸、硝酸C.硫酸、磷酸、硝酸D.盐酸、硫酸、磷酸答案：A解析：在化工生产里，盐酸、硫酸、硝酸是最为常见且广泛应用的三种强酸，被合称为“三酸”。盐酸具有挥发性，在金属清洗、食品加工等领域有应用；硫酸是一种强腐蚀性的二元无机强酸，在化肥生产、石油精炼等方面用途广泛；硝酸是一种强氧化性、腐蚀性的强酸，用于制造化肥、炸药等。而磷酸虽然也是重要的化工原料，但不属于“三酸”范畴。2.下列气体中，不能用浓硫酸干燥的是（）。A.H₂B.O₂C.CO₂D.H₂S答案：D解析：浓硫酸具有吸水性，可用于干燥一些气体，但它同时具有强氧化性。H₂、O₂、CO₂都不与浓硫酸发生反应，可以用浓硫酸干燥。而H₂S具有还原性，会与浓硫酸发生氧化还原反应：H₂S+H₂SO₄（浓）=S↓+SO₂↑+2H₂O，所以不能用浓硫酸干燥H₂S。3.在精馏塔中，塔顶采出液中易挥发组分的含量（）进料中易挥发组分的含量。A.高于B.低于C.等于D.不确定答案：A解析：精馏过程是利用混合物中各组分挥发度的差异，实现分离的操作。在精馏塔中，上升的蒸汽与下降的液体在塔板上进行传质传热。易挥发组分不断从液相转移到气相，难挥发组分则从气相转移到液相。塔顶蒸汽经过冷凝后作为采出液，所以塔顶采出液中易挥发组分的含量高于进料中易挥发组分的含量。4.离心泵启动前（）。A.不需要灌泵B.必须灌泵C.灌泵与否均可D.以上都不对答案：B解析：离心泵之所以能输送液体，是依靠高速旋转的叶轮，液体在惯性离心力的作用下获得能量提高压力。如果离心泵在启动前壳内充满的是气体，则启动后叶轮中心气体被抛时不能在该处形成足够大的真空度，这样槽内液体便不能被吸入泵内，这一现象称为气缚。为防止气缚现象的发生，离心泵启动前必须灌泵，使泵内充满被输送的液体。5.化学反应速率随反应浓度增加而加快，其主要原因是（）。A.活化分子百分数增加B.活化分子总数增加C.反应活化能降低D.分子运动速度加快答案：B解析：当反应浓度增加时，单位体积内的分子总数增多。活化分子是那些具有较高能量、能够发生有效碰撞的分子，虽然活化分子百分数不变，但由于分子总数增加，所以活化分子总数增加。单位时间内有效碰撞的次数增多，从而使化学反应速率加快。而活化分子百分数增加主要是通过升高温度、使用催化剂等方式实现；反应活化能降低是催化剂的作用；分子运动速度加快主要与温度有关，温度升高分子运动速度加快。二、判断题1.化工生产中，只要设备不泄漏，就不会发生中毒事故。（）答案：错误解析：化工生产中，即使设备不泄漏，也可能发生中毒事故。例如，在一些化学反应过程中，可能会产生有毒气体散发到工作环境中；或者在进行设备检修、清理等操作时，残留的有毒物质也可能对操作人员造成危害。此外，化工生产中的原材料、中间产物和产品本身可能具有挥发性，在正常生产过程中也可能有少量挥发到空气中，若防护不当，也会导致中毒事故发生。2.催化剂只能改变化学反应速率，而不能改变化学平衡状态。（）答案：正确解析：催化剂能够降低反应的活化能，使更多的分子成为活化分子，从而增加单位时间内有效碰撞的次数，加快化学反应速率。但催化剂同等程度地改变正、逆反应的速率，所以它不会影响化学平衡常数的大小，也不会使化学平衡发生移动，即不能改变化学平衡状态，只是缩短了反应达到平衡所需的时间。3.气体的溶解度随温度的升高而增大。（）答案：错误解析：气体的溶解度与温度和压力有关。一般情况下，气体的溶解度随温度的升高而减小。这是因为当温度升高时，气体分子的动能增加，更容易从溶液中逸出，导致气体在溶液中的溶解度降低。例如，在加热水的过程中，水中溶解的气体（如氧气）会逐渐逸出，形成小气泡。而气体的溶解度随压力的增大而增大。4.化工生产中的“三废”是指废水、废气和废渣。（）答案：正确解析：在化工生产过程中，会产生大量的废水、废气和废渣，通常将它们合称为“三废”。废水可能含有各种有害物质，如重金属离子、有机物等，如果直接排放会对水体造成污染；废气中可能包含有毒有害气体，如二氧化硫、氮氧化物等，会对大气环境和人体健康造成危害；废渣则可能含有危险化学品、重金属等污染物，若处理不当会对土壤和地下水造成污染。因此，对“三废”进行有效的处理和处置是化工生产中环境保护的重要任务。5.精馏塔的理论塔板数与实际塔板数相等。（）答案：错误解析：理论塔板数是指在精馏过程中，气液两相在塔板上达到平衡状态时所需的塔板数，它是一种理想情况。而实际塔板上的气液两相接触时间和接触程度等条件与理论情况存在差异，气液两相达不到平衡状态，所以实际塔板的分离效果不如理论塔板。为了达到与理论塔板相同的分离要求，实际塔板数要比理论塔板数多，即精馏塔的实际塔板数大于理论塔板数。三、简答题1.简述化工生产中防火防爆的基本措施。化工生产中的防火防爆是保障安全生产的重要工作，基本措施如下：控制可燃物：工艺上选用不燃或难燃的原材料，避免使用易燃易爆物质。例如在某些化工生产中，可用水性涂料代替有机溶剂型涂料。防止泄漏，对设备、管道等进行定期检查和维护，确保密封性良好，减少可燃物质泄漏的可能性。例如在石油化工企业，对油罐、输油管道等进行定期的探伤检测和防腐处理。及时清理生产现场的可燃废弃物，保持生产环境整洁。如在木材加工车间，及时清理木屑等易燃废料。控制助燃物：隔绝空气储存易燃易爆物质，如将金属钠储存在煤油中，防止其与空气中的氧气发生反应。在有易燃易爆物质存在的场所，采用惰性气体保护，常用的惰性气体有氮气、二氧化碳等。例如在某些化工反应釜中，通入氮气置换空气，降低氧气含量。控制点火源：消除明火，在易燃易爆场所严禁吸烟和使用明火作业。如需进行动火作业，必须办理动火审批手续，并采取相应的防火措施，如清除周围的可燃物、配备灭火器材等。防止电气火花，选用符合防爆要求的电气设备，对电气线路进行合理铺设和维护，避免因电气故障产生火花。例如在易燃易爆的化工车间，采用防爆型电机、灯具等设备。防止静电火花，采取静电接地、增加空气湿度、使用防静电材料等措施，消除静电积聚。例如在石油装卸过程中，采用防静电的管道和装卸设备，并进行接地处理。防止摩擦和撞击火花，在有易燃易爆物质的场所，使用不产生火花的工具，如铜质工具。对设备的转动部位进行良好的润滑和维护，减少摩擦。2.简述传热的基本方式及化工生产中常见的传热设备。传热的基本方式有三种：热传导：是指物体内部或物体与物体之间由于分子、原子或电子的微观运动而引起的热量传递现象。它发生在固体、静止的液体和气体中。例如，将铁棒的一端插入火中，另一端会逐渐变热，这就是热传导的过程。热传导的热量传递速率与物体的导热系数、温度差和传热面积等因素有关。热对流：是指流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程。它只发生在流体中，可分为自然对流和强制对流。自然对流是由于流体各部分温度不同而引起的密度差异，导致流体自然流动而传热，如暖气片周围空气的自然对流。强制对流是通过外力（如泵、风机等）使流体流动而传热，如化工生产中用泵输送热水进行加热。热辐射：是指物体通过电磁波来传递热量的方式。它不需要任何介质，可以在真空中进行。例如，太阳向地球传递热量就是通过热辐射的方式。热辐射的特点是不仅产生能量的传递，还伴随着能量形式的转换，即热能转换为辐射能，再由辐射能转换为热能。化工生产中常见的传热设备有：管式换热器：是最常用的一类传热设备，其中包括套管式换热器、管壳式换热器等。套管式换热器由直径不同的同心套管套在一起组成，冷热流体分别在内管和套管环隙中流动进行热量交换，结构简单，适用于小流量流体的传热。管壳式换热器由壳体、管束、管板、封头、折流板等部件组成，其优点是结构坚固、操作弹性大、适用范围广，是化工生产中应用最广泛的传热设备之一。板式换热器：由一系列具有一定波纹形状的金属板片叠装而成。板片之间形成薄矩形通道，冷热流体分别在通道内流动，通过板片进行热量交换。板式换热器具有传热效率高、结构紧凑、占地面积小、容易清洗等优点，但密封周边长，容易泄漏，使用压力和温度范围相对较窄。翅片式换热器：在传热管表面加装翅片来增加传热面积，提高传热效率。常用于空气或气体的加热或冷却，如汽车散热器、空调冷凝器等。翅片的形状和材质多种多样，可根据不同的使用要求进行选择。3.简述离心泵的工作原理及启动和停车时的注意事项。离心泵的工作原理：离心泵启动前应先使泵内充满被输送的液体。当叶轮高速旋转时，液体在叶轮的带动下也作高速旋转运动，在惯性离心力的作用下，液体从叶轮中心被甩向叶轮外缘，以很高的速度（1525m/s）流入泵壳。在泵壳中，由于流道逐渐扩大，液体流速逐渐降低，一部分动能转变为静压能，于是液体以较高的压力从排出口进入排出管路，输送到所需的地方。与此同时，叶轮中心处由于液体被甩出而形成一定的真空，在吸液池和叶轮中心处的压差作用下，液体经吸入管路进入泵内，填补被排出液体的位置，只要叶轮不断地旋转，液体就会不断地被吸入和排出。离心泵启动时的注意事项：启动前必须灌泵，以防止气缚现象的发生，确保泵内充满被输送的液体。关闭出口阀门，以降低启动功率，保护电机。因为离心泵的轴功率在流量为零时最小，启动时关闭出口阀门可以避免电机因启动电流过大而损坏。检查泵的转动部件是否灵活，有无卡死现象，同时检查润滑油的油位是否正常。检查电机的转向是否正确，确保叶轮的旋转方向符合要求。离心泵停车时的注意事项：先关闭出口阀门，再停止电机。这样可以防止液体倒流，避免叶轮因反转而损坏。对于高温泵，停车后应进行适当的降温，避免因温度过高损坏设备。对于输送易结晶、易凝固介质的泵，停车后应用清水冲洗泵和管路，防止介质结晶或凝固堵塞设备和管道。定期对泵进行保养和维护，如检查轴承的磨损情况、更换润滑油等，以保证泵的正常运行。4.简述吸收塔的工作原理及影响吸收效果的因素。吸收塔的工作原理：吸收是利用混合气体中各组分在吸收剂中溶解度的差异，使某些易溶组分从气相转移到液相的过程。在吸收塔中，混合气体从塔底进入，自下而上流动；吸收剂从塔顶进入，自上而下流动。在塔内气液两相密切接触，易溶组分（溶质）不断从气相转移到液相中，随着吸收过程的进行，气相中溶质的含量逐渐降低，而液相中溶质的含量逐渐增加。当气液两相达到传质平衡时，吸收过程停止。塔顶排出的气体为净化后的气体，塔底排出的液体为含有溶质的吸收液（富液）。影响吸收效果的因素主要有以下几个方面：温度：吸收一般是放热过程，降低温度有利于吸收的进行。因为温度降低，气体在液体中的溶解度增大，同时温度降低还能降低气相分子的运动速度，增加气液接触时间，提高吸收效率。但温度过低可能会导致吸收剂的黏度增大、流动性变差等问题。压力：增加压力有利于吸收。压力升高，气体在液体中的溶解度增大，单位体积气体中溶质的含量增加，传质推动力增大，从而提高吸收效果。但压力的增加会增加设备的投资和操作成本，同时也受到设备材质和操作安全等方面的限制。气液比：气液比是指混合气体的流量与吸收剂的流量之比。气液比过大，吸收剂用量相对较少，传质推动力减小，吸收效果变差；气液比过小，虽然吸收效果好，但吸收剂用量增大，会增加操作成本和后续处理的难度。因此，需要选择合适的气液比，以达到最佳的吸收效果和经济效益。吸收剂的性质：吸收剂的溶解度、选择性、黏度、表面张力等性质对吸收效果有重要影响。吸收剂对溶质的溶解度越大，吸收能力越强；选择性好的吸收剂能只吸收目标溶质，而对其他组分的吸收较少；吸收剂的黏度小，流动性好，有利于气液传质；表面张力小，有利于气液接触面积的增大。填料的性能（对于填料塔）：填料是填料塔的核心内件，它提供了气液两相接触的良好场所。填料的比表面积越大、孔隙率越高，气液接触面积就越大，传质效果越好；填料的表面润湿性好，有利于液体在填料表面形成均匀的液膜，提高传质效率。四、计算题1.用密度为1200kg/m³的NaOH水溶液吸收某混合气体中的CO₂，已知吸收塔的进塔气体流量为1000m³/h（标准状况），其中CO₂的体积分数为10%，要求CO₂的吸收率为90%。求每小时被吸收的CO₂的质量。解：第一步：计算进塔气体中CO₂的体积流量已知进塔气体流量为\(V=1000m^{3}/h\)（标准状况），CO₂的体积分数为\(\varphi=10\%\)，则进塔气体中CO₂的体积流量\(V_{CO₂入}\)为：\(V_{CO₂入}=V\times\varphi=1000m^{3}/h\times10\%=100m^{3}/h\)第二步：根据吸收率计算被吸收的CO₂的体积流量已知CO₂的吸收率为\(\eta=90\%\)，则被吸收的CO₂的体积流量\(V_{CO₂吸}\)为：\(V_{CO₂吸}=V_{CO₂入}\times\eta=100m^{3}/h\times90\%=90m^{3}/h\)第三步：将被吸收的CO₂的体积流量换算为物质的量在标准状况下（\(T=273K\)，\(P=101.3kPa\)），根据理想气体状态方程\(PV=nRT\)，\(R=8.314J/(mol\cdotK)\)，可推出\(n=\frac{PV}{RT}\)，对于标准状况下的气体，\(P=101325Pa\)，\(T=273K\)，\(V=90m^{3}\cdoth^{1}=90\times10^{3}L/h\)，则被吸收的CO₂的物质的量\(n_{CO₂}\)为：\(n_{CO₂}=\frac{PV}{RT}=\frac{101325Pa\times90\times10^{3}L}{8.314J/(mol\cdotK)\times273K}\approx4017.9mol/h\)（这里\(1m^{3}=10^{3}L\)）第四步：计算被吸收的CO₂的质量CO₂的摩尔质量\(M_{CO₂}=44g/mol\)，则每小时被吸收的CO₂的质量\(m_{CO₂}\)为：\(m_{CO₂}=n_{CO₂}\timesM_{CO₂}=4017.9mol/h\times44g/mol=176787.6g/h=176.79kg/h\)答：每小时被吸收的CO₂的质量为176.79kg。2.某反应\(A+2B=C\)，其反应速率方程式为\(r=kc_{A}c_{B}^{2}\)，在一定温度下，当\(c_{A}=0.5mol/L\)，\(c_{B}=0.2mol/L\)时，反应速率\(r=0.01mol/(L\cdots)\)。求该温度下的反应速率常数\(k\)，并计算当\(c_{A}=0.3mol/L\)，\(c_{B}=0.4mol/L\)时的反应速率\(r\)。解：第一步：根据已知条件求反应速率常数\(k\)已知反应速率方程式为\(r=kc_{A}c_{B}^{2}\)，当\(c_{A}=0.5mol/L\)，\(c_{B}=0.2mol/L\)时，\(r=0.01mol/(L\cdots)\)，将这些值代入反应速率方程式中，可得：\(0.01mol/(L\cdots)=k\times0.5mol/L\times(0.2mol/L)^{2}\)\(0.01mol/(L\cdots)=k\times0.5mol/L\times0.04mol^{2}/L^{2}\)\(0.01mol/(L\cdots)=k\times0.02mol^{3}/L^{3}\)则反应速率常数\(k=\frac{0.01mol/(L\cdots)}{0.02mol^{3}/L^{3}}=0.5L^{2}/(mol^{2}\cdots)\)第二步：计算当\(c_{A}=0.3mol/L\)，\(c_{B}=0.4mol/L\)时的反应速率\(r\)将\(k=0.5L^{2}/(mol^{2}\cdots)\)，\(c_{A}=0.3mol/L\)，\(c_{B}=0.4mol/L\)代入反应速率方程式\(r=kc_{A}c_{B}^{2}\)中，可得：\(r=0.5L^{2}/(mol^{2}\cdots)\times0.3mol/L\times(0.4mol/L)^{2}\)\(r=0.5L^{2}/(mol^{2}\cdots)\times0.3mol/L\times0.16mol^{2}/L^{2}\)\(r=0.024mol/(L\cdots)\)答：该温度下的反应速率常数\(k\)为\(0.5L^{2}/(mol^{2}\cdots)\)；当\(c_{A}=0.3mol/L\)，\(c_{B}=0.4mol/L\)时的反应速率\(r\)为\(0.024mol/(L\cdots)\)。3.某精馏塔的进料流量为