2025年高职第一学年（应用化工技术）化工单元操作基础测试题及答案

2025年高职第一学年（应用化工技术）化工单元操作基础测试题及答案

（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：本卷共20小题，每小题2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。请将正确答案的序号填在题后的括号内。1.化工单元操作中，以下哪种操作主要涉及物质的分离（）A.搅拌B.加热蒸发C.混合D.化学反应答案：B2.精馏操作的依据是混合物中各组分的（）不同。A.溶解度B.密度C.挥发度D.粒度答案：C3.在吸收操作中，吸收剂的选择原则不包括（）A.对溶质有较大的溶解度B.挥发性小C.与溶质有化学反应D.密度大答案：D4.过滤操作中，能提高过滤速率的措施是（）A.减小过滤面积B.增加滤液黏度C.增大过滤压差D.降低温度答案：C5.以下哪种传热方式不需要介质直接接触（）A.传导传热B.对流传热C.辐射传热D.都需要答案：C6.离心泵启动时，应（）A.关闭出口阀门B.打开出口阀门C.半开出口阀门D.随意答案：A7.化工生产中，常用的固体输送设备不包括（）A.皮带输送机B.螺旋输送机C.离心泵D.斗式提升机答案：C8.干燥操作中，湿物料中所含水分可分为平衡水分和（）A.自由水分B.结合水分C.非结合水分D.化学结合水答案：A9.萃取操作中，萃取剂的选择应使溶质在萃取剂中的溶解度（）在原溶剂中的溶解度。A.小于B.等于C.大于D.无关答案：C10.蒸馏操作中，塔顶馏出物的组成主要取决于（）A.塔底温度B.塔顶温度C.进料组成D.回流比答案：B11.吸收操作中，气相中的溶质分压（）液相中溶质的平衡分压时，吸收过程才能进行。A.大于B.小于C.等于D.不确定答案：A12.过滤介质的阻力与以下因素无关的是（）A.过滤面积B.滤液黏度C.滤饼厚度D.过滤压差答案：A13.以下哪种换热器属于间壁式换热器（）A.套管式换热器B.混合式换热器C.蓄热式换热器D.都不是答案：A14.离心泵的扬程与（）有关。A.流量B.泵的转速C.泵的效率D.液体密度答案：B15.固体物料的流态化技术主要应用于（）A.干燥B.输送C.混合D.以上都是答案：D16.干燥过程中，物料表面的水分汽化速率主要取决于（）A.物料的性质B.干燥介质的温度C.干燥介质的湿度D.以上都是答案：D17.萃取操作中，两相的接触方式不包括（）A.错流接触B.逆流接触C.并流接触D.折流接触答案：D18.蒸馏操作中，回流比增大，塔顶产品纯度（）A.提高B.降低C.不变D.不确定答案：A19.吸收操作中，吸收塔的填料层高度与（）有关。A.吸收剂用量B.气体流量C.吸收系数D.以上都是答案：D20.过滤操作中，滤饼的压缩性指数越大，过滤阻力（）A.越大B.越小C.不变D.不确定答案：A第II卷（非选择题，共60分）二、填空题（每空1分，共10分）1.化工单元操作按其操作目的可分为______、______、______等。答案：流体输送、加热与冷却、传质、干燥、粉碎等（写出任意三个即可）2.精馏塔的进料热状况有______、______、______、______四种。答案：冷液进料、泡点进料、气液混合物进料（气液混合进料）、过热蒸汽进料3.吸收操作中，亨利定律表达式为______。答案：p=Ex（其中p为气相中溶质分压，E为亨利系数，x为液相中溶质摩尔分数）4.过滤操作中，过滤介质的作用是______。答案：截留固体颗粒，使滤液通过三、简答题（每题10分，共20分）1.简述精馏操作的原理及主要设备。答案：精馏原理是利用混合物中各组分挥发度不同，多次进行部分汽化和部分冷凝，使气相中的轻组分不断富集，液相中的重组分不断富集，从而实现混合物的分离。主要设备有精馏塔、再沸器、冷凝器等。精馏塔内有塔板或填料，提供气液接触传质的场所；再沸器用于加热塔釜液体，提供上升蒸汽；冷凝器用于冷却塔顶蒸汽，得到塔顶产品并提供回流。2.说明离心泵的工作原理及性能参数。答案：离心泵的工作原理是依靠叶轮高速旋转，使泵内液体受到离心力的作用，从叶轮中心被甩向边缘，形成高速液体流，同时在叶轮中心形成低压区，液体在压差作用下不断吸入泵内，然后从泵的出口排出。性能参数包括流量、扬程、功率、效率、转速等。流量指单位时间内泵输送的液体体积；扬程指泵对单位重量液体所提供的有效能量；功率分轴功率和有效功率，轴功率是泵从电机获得的功率，有效功率是泵实际输出的功率；效率是有效功率与轴功率之比；转速是泵叶轮每分钟的转数。四、分析题（每题15分，共15分）材料：在某化工生产中，采用连续精馏塔分离乙醇-水混合物。已知进料流量为100kmol/h，进料组成xF=0.5（摩尔分数），要求塔顶产品组成xD=0.95，塔底产品组成xW=0.05。精馏塔操作回流比R=3，泡点进料。问题：计算塔顶产品流量D和塔底产品流量W，并分析回流比增大对精馏操作的影响。答案：根据物料衡算：F=D+W，F×xF=D×xD+W×xW，代入数据可得：100=D+W，100×0.5=D×0.95+W×0.05，联立解得D=50kmol/h，W=50kmol/h。回流比增大，精馏段操作线斜率增大，提馏段操作线斜率减小。塔顶产品纯度提高，塔底产品纯度降低。同时，回流比增大，塔内气液负荷增大，能耗增加，设备投资和运行成本可能上升。但回流比增大可使精馏分离效果更好，能满足更高的产品质量要求。五、综合应用题（共15分）材料：某化工厂要处理含氨废气，采用填料吸收塔进行吸收操作。废气流量为2000m³/h（标准状态），氨的体积分数为5%，吸收剂为水，要求氨的回收率不低于95%。已知吸收塔操作条件下，氨在水中溶解度符合亨利定律，亨利系数E=1.5×10⁵Pa，操作压力P=101.3kPa，吸收系数Kya=0.05kmol/(m³·s)。问题：计算所需的吸收剂用量及填料层高度。答案：首先计算废气中氨的摩尔流量：y1=0.05，V=2000/22.4=89.29kmol/h，y2=y1(1-η)=0.05×(1-0.95)=0.0025。根据物料衡算：V(y1-y2)=L(x1-x2)，设x2=0，x1可忽略不计，则L=V(y1-y2)/x1，解得L=858.2kmol/h。再计算填料层高度：根据传质单元高度和传质单元数计算。传质单元高度HOG=V/(KyaΩ)，假设塔截面积Ω=10m²，则HOG=89.29/(0.05×10)=178.58m。传质单元数NOG=(y1-y2)/Δym，Δym=[(y1-mx2)-