2025 年大学生物化工工艺（反应控制）期末测试卷

2025年大学生物化工工艺（反应控制）期末测试卷

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、单项选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填写在括号内）1.在生物化工工艺的反应控制中，对于反应速率的影响，以下哪种因素的作用机制与其他不同？（）A.温度B.反应物浓度C.催化剂D.反应压力2.某生物化工反应体系中，当改变某一条件后，反应的平衡常数发生了变化，该条件最可能是（）A.加入惰性气体B.改变温度C.改变反应物浓度D.改变反应容器体积3.对于一个复杂的生物化工反应网络，要实现精准的反应控制，关键在于（）A.控制反应的起始时间B.调节反应体系的pH值C.掌握各反应步骤的动力学规律D.选择合适的反应溶剂4.在生物化工反应控制中，反馈控制系统的核心作用是（）A.监测反应原料的质量B.维持反应体系的稳定状态C.加快反应的进行速度D.降低反应的能耗5.以下哪种传感器在生物化工反应控制中常用于实时监测反应体系的温度变化？（）A.压力传感器B.温度传感器C.流量传感器D.浓度传感器6.生物化工反应中，若要提高某一特定产物的选择性，通常需要优化（）A.反应的总时长B.反应的压力范围C.反应的温度曲线D.反应物的配比7.在一个连续搅拌釜式反应器（CSTR）中进行生物化工反应，为了保证反应的稳定进行，需要控制的关键参数不包括（）A.搅拌速度B.进料流量C.产物出料速度D.反应器的材质8.对于生物化工工艺中的酶催化反应，影响酶活性的主要因素不包括（）A.底物浓度B.反应体系的含水量C.重金属离子D.反应体系的颜色9.在生物化工反应控制中，PID控制器的三个参数分别是（）A.比例、积分、微分B.压力、流量、温度C.浓度、时间、速率D.增益、偏差、积分时间10.当生物化工反应处于非理想状态时，可能会出现的问题不包括（）A.反应速率波动B.产物纯度降低C.反应体系颜色变浅D.副反应增加二、多项选择题（总共5题，每题5分，每题有两个或两个以上正确答案，请将正确答案填写在括号内，少选、多选、错选均不得分）1.生物化工工艺反应控制中，影响反应热传递的因素有（）A.反应体系的导热系数B.反应容器的材质C.搅拌装置的形式D.反应物的颗粒大小E.反应体系的压力2.在生物化工反应控制中，常用的优化反应路径的方法有（）A.改变反应温度B.调整反应物浓度C.引入新的催化剂D.改变反应体系的pH值E.增加反应体系的体积3.对于生物化工反应中的多相体系，实现有效反应控制需要考虑的方面有（）A.相界面的面积B.相间的传质速率C.各相的密度差异D.相态的稳定性E.反应体系的颜色变化4.在生物化工工艺反应控制中，数据采集与处理系统的功能包括（）A.实时监测反应参数变化B.对采集的数据进行存储C.根据数据进行反应过程的优化D.分析反应体系的颜色变化E.控制反应体系的压力5.生物化工反应控制中，防止反应失控的措施有（）A.安装温度、压力等监测报警装置B.设计合理的反应流程和控制策略C.提高反应物的纯度D.增加反应体系的搅拌强度E.定期检查反应设备的性能三、判断题（总共10题，每题2分，请判断下列说法的正误，正确的打“√”，错误的打“×”）1.在生物化工工艺反应控制中，反应速率越快，产物的质量就一定越好。（）2.改变反应体系的压力一定会影响生物化工反应的平衡状态。（）3.对于生物化工反应，只要控制好反应温度，就能实现精准的反应控制。（）4.生物化工反应中的催化剂只能加快反应速率，不能改变反应的选择性。（）5.在连续反应过程中，反应体系的物料平衡与反应控制无关。（）6.生物化工工艺反应控制中，反馈控制是一种被动的控制方式。（）7.当生物化工反应体系中存在杂质时，一定会导致反应失控。（）8.优化生物化工反应控制可以降低生产成本，但不能提高产品质量。（）9.在生物化工反应控制中，数学模型可以准确预测反应的所有行为。（）10.对于生物化工反应，反应体系的pH值对反应的影响只体现在对酶活性的影响上。（）四、简答题（总共3题，每题10分）1.简述生物化工工艺反应控制中，温度对反应的影响及如何进行有效的温度控制。2.说明在生物化工反应中，如何通过控制反应物浓度来优化反应过程。3.阐述生物化工工艺反应控制中，PID控制器的工作原理及在实际反应控制中的应用。五、案例分析题（总共1题，20分）某生物化工企业在生产一种新型生物药物的过程中，反应体系出现了反应速率不稳定、产物收率波动较大的问题。已知该反应为酶催化反应，反应温度范围为30-40℃，pH值范围为6-8，反应物A和B的初始浓度分别为2mol/L和3mol/L。请分析可能导致这些问题的原因，并提出相应的解决措施。答案：一、单项选择题1.C2.B3.C4.B5.B6.D7.D8.D9.A10.C二、多项选择题1.ABCD2.ABCD3.ABCD4.ABC5.AB三、判断题1.×2.×3.×4.×5.×6.×7.×8.×9.×10.×四、简答题1.温度对生物化工反应的影响：温度升高，反应速率加快，但过高温度可能使酶失活等。有效的温度控制：采用合适的加热或冷却装置，如夹套式换热器等，通过温度传感器实时监测温度，利用PID控制器调节加热或冷却介质的流量，维持反应温度稳定在适宜范围。2.控制反应物浓度优化反应过程：根据反应的化学计量关系和动力学规律，合理调整反应物浓度。若浓度过高，可能导致副反应增加；过低则反应速率慢。通过连续进料或分批加料等方式，维持合适的反应物浓度，可提高产物收率和选择性，如在一些反应中，逐步滴加反应物以保持其在合适浓度范围。3.PID控制器工作原理：根据设定值与实际测量值的偏差，按比例、积分、微分规律输出控制信号。比例作用快速响应偏差，积分作用消除稳态误差，微分作用预测偏差变化趋势。在实际反应控制中，如控制反应温度，当温度偏离设定值时，PID控制器根据偏差大小、变化趋势等调节加热或冷却设备，使温度稳定在设定值。五、案例分析题可能原因：-温度控制不准确，导致酶活性不稳定，影响反应速率。-pH值偏离适宜范围，影响酶活