2025年大学大二（化学工程与工艺）化工分离工程阶段测试试题及答案

2025年大学大二（化学工程与工艺）化工分离工程阶段测试试题及答案

（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，共40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.以下哪种分离方法不属于平衡分离过程？A.精馏B.吸收C.离子交换D.萃取答案：C2.精馏塔中，塔顶产品组成与进料组成相比，轻组分含量会：A.增加B.减少C.不变D.不确定答案：A3.吸收操作中，吸收剂的选择原则不包括以下哪项？A.对溶质有较大的溶解度B.挥发性小C.价格昂贵D.化学稳定性好答案：C4.萃取过程中，分配系数K的定义为：A.溶质在萃取相中的浓度与萃余相中的浓度之比B.溶质在萃余相中的浓度与萃取相中的浓度之比C.萃取剂在萃取相中的浓度与萃余相中的浓度之比D.萃取剂在萃余相中的浓度与萃取相中的浓度之比答案：A5.对于恒沸精馏，以下说法正确的是：A.加入的夹带剂能与原溶液形成恒沸物B.夹带剂与原溶液不互溶C.恒沸物的沸点低于原溶液中各组分的沸点D.恒沸物的沸点高于原溶液中各组分的沸点答案：A6.在化工分离过程中，相平衡关系主要用于：A.确定分离的极限B.计算设备的尺寸C.选择分离方法D.以上都对答案：A7.以下哪种塔板效率最高？A.泡罩塔板B.筛板塔板C.浮阀塔板D.舌形塔板答案：C8.吸附分离中，吸附剂的吸附容量与以下哪个因素无关？A.温度B.压力C.吸附质浓度D.吸附剂颜色答案：D9.对于气体吸收，当吸收剂用量增加时，吸收推动力会：A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小答案：A10.萃取精馏中，萃取剂的作用是：A.提高原溶液中各组分间的相对挥发度B.降低原溶液中各组分间的相对挥发度C.增加原溶液的沸点D.降低原溶液的沸点答案：A11.以下哪种分离过程属于速率分离过程？A.反渗透B.结晶C.离心分离D.沉降答案：A12.精馏塔的回流比增大，塔顶产品纯度会：A.提高B.降低C.不变D.不确定答案：A13.吸收操作中，填料塔的传质单元高度与以下哪个因素有关？A.填料的性能B.气液流量C.操作温度和压力D.ABC都有关答案：D14.对于液液萃取，若溶质在萃取相和萃余相中的分配系数K>1，则说明：A.溶质在萃取相中的浓度大于萃余相中的浓度B.溶质在萃余相中的浓度大于萃取相中的浓度C.萃取相和萃余相中的溶质浓度相等D.无法判断答案：A15.恒沸精馏中，夹带剂的选择要求不包括：A.与原溶液中各组分形成的恒沸物沸点相差大B.夹带剂与原溶液中各组分的相对挥发度差异大C.夹带剂与原溶液中各组分能形成均相恒沸物D.夹带剂无毒无害答案：D16.在化工分离过程中，分离因子的定义为：A.两种组分在某一分离过程中的分离程度B.两种组分在某一分离过程中的相对挥发度C.两种组分在某一分离过程中的分配系数之比D.两种组分在某一分离过程中的浓度之比答案：A17.以下哪种塔型适用于处理易聚合、有腐蚀性的物料？A.填料塔B.板式塔C.湍球塔D.喷射塔答案：A18.吸附分离中，吸附等温线不包括以下哪种类型？A.线性等温线B.朗缪尔等温线C.费伦德利希等温线D.抛物线等温线答案：D19.对于气体吸收，当温度升高时，亨利系数E会：A.增大B.减小C.不变D.先增大后减小答案：A20.萃取精馏中，溶剂比增大，塔顶产品纯度会：A.提高B.降低C.不变D.不确定答案：A第II卷（非选择题共60分）（一）填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每小题2分，共10分。请将答案填写在题中的横线上。1.化工分离过程按分离原理可分为______和______。答案：平衡分离过程、速率分离过程2.精馏塔的进料热状况有______、______、______、______、______五种。答案：冷液进料、泡点进料、气液混合物进料、饱和蒸汽进料、过热蒸汽进料3.吸收操作中，吸收塔的主要性能指标有______和______。答案：吸收率、吸收效率4.萃取操作中，萃取剂的选择原则包括______、______、______、______、______。答案：对溶质有较大的溶解度、挥发性小（或沸点高）、化学稳定性好、与原溶剂互不相溶、价格便宜（或来源丰富）5.吸附分离中，常用的吸附剂有______、______、______等。答案：活性炭、硅胶、分子筛（二）简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每小题5分，共20分。简要回答问题。1.简述精馏塔的工作原理。答案：精馏塔是利用混合物中各组分挥发度不同，在塔内进行多次部分汽化和部分冷凝，使气相中的轻组分不断增浓，液相中的重组分不断增浓，从而实现混合物分离的设备。气相上升过程中，遇到下降的液相，进行热量和质量交换，轻组分汽化进入气相，重组分冷凝进入液相，如此反复，在塔顶得到较纯的轻组分产品，塔底得到较纯的重组分产品。2.说明吸收操作中影响吸收速率的因素。答案：影响吸收速率的因素有：气液两相的接触面积、气液两相的浓度差、温度、压力、吸收剂的性质及用量、吸收塔的结构等。接触面积越大、浓度差越大、温度和压力适宜、吸收剂性能良好且用量合适、塔结构合理，吸收速率越高。3.简述萃取操作的工艺流程。答案：萃取操作工艺流程一般包括：原料液与萃取剂按一定比例混合进入萃取设备，在设备内进行传质，使溶质从原料液转移至萃取剂中，形成萃取相和萃余相；然后将萃取相和萃余相分离，萃取相经后续处理得到含溶质的萃取液，萃余相则为除去溶质后的剩余原料液。例如，在液液萃取中，常采用分液漏斗或萃取塔进行混合和分离操作。4.解释吸附分离的基本概念。答案：吸附分离是利用吸附剂对混合物中不同组分的吸附选择性差异，使某些组分吸附在吸附剂表面，从而实现混合物分离的过程。吸附剂具有较大的比表面积和吸附活性，能选择性地吸附特定的溶质。当混合物与吸附剂接触时，目标组分被吸附，其他组分则通过吸附剂层流出，然后通过解吸等方法使吸附的组分从吸附剂上分离出来，达到分离混合物的目的。（三）计算题（共15分）答题要求：本大题共1小题，15分。请写出详细的计算过程和答案。某二元混合液在连续精馏塔中进行分离，进料量为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。已知精馏段操作线方程为y=0.75x+0.2375。试求：（1）精馏段的回流比R；（2）提馏段的操作线方程。答案：（1）精馏段操作线方程为y=(R/(R+1))x+(xD/(R+1))，与y=0.75x+0.2375对比可得：R/(R+1)=0.75，解得R=3。（2）由进料热状况q线方程y=(q/(q-1))x-(xF/(q-1))，q=1时为泡点进料，L'=L+qF=(R+1)D+qF，V'=V-(1-q)F=(R+1)D-(1-q)F，由xD=0.95，xW=0.05，xF=0.5，F=100kmol/h，根据物料衡算F=D+W，xF=(DxD+WxW)/F，可得D=50kmol/h，W=50kmol/h。L'=(R+1)D+qF=4×5kmol/h+1×100kmol/h=300kmol/h，V'=(R+1)D-(1-q)F=4×5kmol/h-0×100kmol/h=200kmol/h，提馏段操作线方程为y'=(L'/V')x'-(WxW/V')，即y'=(300/200)x'-(50×0.05/200)，化简得y'=1.5x'-0.0125。（四）分析题（共10分）答题要求：本大题共2小题，每小题5分，共10分。阅读以下材料，回答问题。材料：在某化工分离过程中，采用精馏塔分离二元混合物。在操作过程中，发现塔顶温度逐渐升高，塔顶产品纯度下降。1.请分析塔顶温度升高和产品纯度下降的可能原因。答案：塔顶温度升高可能是由于回流比减小，导致精馏段分离能力下降，气相中轻组分含量减少，重组分含量增加，使得塔顶温度升高。也可能是进料组成发生变化，轻组分含量降低，或者进料流量增大，导致精馏塔负荷增加，分离效果变差，塔顶温度升高。塔顶产品纯度下降，除了上述回流比减小、进料组成变化等原因外，还可能是塔板效率降低，如塔板堵塞、漏液等情况，影响了气液传质效果，使得塔顶产品中重组分含量增加，纯度下降。2.针对上述问题，应采取哪些措施来解决？答案：若回流比减小导致问题出现，应适当增大回流比，提高精馏段的分离能力，使气相中轻组分能更好地被分离到塔顶，降低塔顶温度，提高产品纯度。对于进料组成变化，应根据新的进料情况调整操作参数，如调整回流比、塔釜加热量等。若塔板效率降低，需检查塔板，清理堵塞物，修复漏液部位，以恢复塔板的正常传质性能，从而改善塔顶温度和产品纯度。（五）论述题（共5分）答题要求：本大题共1小题，5分。请阐述化工分离工程在化学工程与工艺中的重要性。答案：化工分离工程在化学工程与工艺中具有极其重要的地