2025年化工技能大赛试题及答案

2025年化工技能大赛试题及答案一、单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个正确答案，请将正确选项的字母填在括号内）1.在常压连续精馏塔中分离苯甲苯理想溶液，若进料组成xF=0.45（摩尔分数，下同），塔顶产品xD=0.95，塔釜产品xW=0.05，回流比R=2.0，则该塔的最小回流比Rmin最接近下列哪一数值？A.1.12  B.1.25  C.1.38  D.1.51答案：C解析：由q线方程与平衡线交点坐标(xe,ye)求Rmin=(xD−ye)/(ye−xe)，苯甲苯相对挥发度α=2.46，q=1（泡点进料），计算得xe=0.45，ye=0.672，代入得Rmin=1.38。2.某反应器内进行一级不可逆反应A→P，速率常数k=0.35min⁻¹。若采用全混流反应器（CSTR）与活塞流反应器（PFR）串联，CSTR在前，PFR在后，两者体积相等，总空时τ=8min，则CSTR出口转化率XA1与PFR出口总转化率XA2分别为：A.0.57，0.87  B.0.50，0.82  C.0.63，0.90  D.0.60，0.85答案：A解析：CSTR：τ1=4min，XA1=kτ1/(1+kτ1)=0.35×4/(1+0.35×4)=0.583；PFR：τ2=4min，1−XA2=(1−XA1)exp(−kτ2)=0.417×exp(−1.4)=0.102，得XA2=0.898，取最接近值0.87。3.某离心泵输送清水，额定流量Q=90m³/h，扬程H=38m，效率η=78%。若改用密度ρ=1200kg/m³、粘度μ=1.2mPa·s的盐水，流量不变，管路特性曲线不变，则泵的轴功率将：A.增加15%  B.增加20%  C.增加25%  D.增加30%答案：B解析：密度升高20%，粘度升高导致扬程下降约2%，管路所需扬程不变，泵需多提供20%压能，轴功率P=ρgQH/η，密度项主导，增加约20%。4.在列管式换热器中，用饱和蒸汽冷凝加热空气，空气走管程，蒸汽走壳程。若空气流量增加20%，而蒸汽侧传热系数远大于空气侧，则总传热系数K将：A.增加20%  B.增加小于20%  C.增加大于20%  D.基本不变答案：B解析：空气侧为控制热阻，K≈hi，hi∝G^0.8，流量增加20%，hi增加约0.2^0.8≈14.9%，故K增加小于20%。5.某二元理想溶液的相对挥发度α=2.5，泡点进料，进料组成xF=0.50，若采用平衡蒸馏（闪蒸）使液相分率q=0.6，则汽相组成y与液相组成x分别为：A.0.714，0.357  B.0.690，0.375  C.0.670，0.395  D.0.650，0.410答案：A解析：物料衡算F=D+W，FxF=Dy+Wx，q=W/F=0.6，得y=(xF−qx)/(1−q)，平衡关系y=αx/[1+(α−1)x]，联立解得x=0.357，y=0.714。6.某工厂采用双膜理论计算吸收塔，已知气膜传质系数kG=2.0×10⁻³kmol/(m²·s·kPa)，液膜传质系数kL=1.5×10⁻�m/s，亨利常数H=0.85kPa·m³/kmol，则总气相传质系数KG为：A.1.2×10⁻³  B.1.4×10⁻³  C.1.6×10⁻³  D.1.8×10⁻³kmol/(m²·s·kPa)答案：B解析：1/KG=1/kG+1/(HkL)=1/2.0×10⁻³+1/(0.85×1.5×10⁻⁴)=500+784=1284，KG=1/1284≈1.4×10⁻³。7.在流化床干燥器中，若颗粒平均粒径从0.5mm减小到0.3mm，其他条件不变，则临界流化速度umf将：A.增加约40%  B.增加约60%  C.减少约40%  D.减少约60%答案：C解析：umf∝dp^1.82，(0.3/0.5)^1.82≈0.36，即减少约64%，最接近减少60%。8.某反应为A+B→P，实验测得速率方程−rA=kCA^0.5CB^1.5，若将A浓度提高一倍，B浓度提高三倍，则反应速率增大倍数约为：A.5.2  B.6.9  C.8.5  D.10.4答案：B解析：新速率/原速率=(2)^0.5×(3)^1.5=1.414×5.196≈7.35，最接近6.9。9.某精馏塔采用间接蒸汽加热，若将进料热状况从泡点改为饱和蒸汽，其他不变，则提馏段操作线斜率将：A.增大  B.减小  C.不变  D.先增后减答案：B解析：q值由1→0，提馏段液相流量L′=L+qF减小，汽相流量V′=V−(1−q)F增大，斜率L′/V′减小。10.在乙苯脱氢制苯乙烯的固定床反应器中，常通入水蒸气稀释，其主要目的不包括：A.降低烃分压  B.抑制结焦  C.提供部分热量  D.提高平衡转化率答案：C解析：水蒸气为惰性，降低分压、抑制结焦、提高平衡转化率，但不直接提供反应热。11.某离心压缩机入口流量Q1=1200m³/h，入口温度T1=25℃，出口温度T2=185℃，若可视为理想气体，压缩过程绝热指数k=1.4，则压缩比p2/p1约为：A.3.2  B.4.0  C.4.8  D.5.5答案：B解析：T2/T1=(p2/p1)^[(k−1)/k]，(185+273)/(25+273)=458/298=1.537，解得p2/p1=4.0。12.某工厂用纳滤膜脱除盐水中SO₄²⁻，已知进料SO₄²⁻浓度c0=0.85g/L，透过液浓度cp=0.05g/L，浓缩液浓度cc=4.2g/L，则表观截留率Robs为：A.0.94  B.0.90  C.0.88  D.0.85答案：A解析：Robs=1−cp/c0=1−0.05/0.85=0.941。13.在气液鼓泡塔中，若表观气速从0.08m/s提高到0.15m/s，则液相体积传质系数kLa将：A.增加约0.5倍  B.增加约0.8倍  C.增加约1.1倍  D.增加约1.5倍答案：C解析：kLa∝uG^0.7，(0.15/0.08)^0.7≈2.1^0.7≈1.7，即增加约0.7倍，最接近1.1倍。14.某间歇反应釜进行二级反应A→P，CA0=2kmol/m³，k=0.15m³/(kmol·min)，若要求转化率达90%，则所需反应时间为：A.30min  B.45min  C.60min  D.75min答案：B解析：t=1/k[1/CA−1/CA0]=1/(0.15)[1/0.2−1/2]=6.67×4.5=30min，但CA=CA0(1−X)=0.2，故t=1/(0.15)[1/0.2−1/2]=30min，重新核算：t=X/[kCA0(1−X)]=0.9/(0.15×2×0.1)=30min，选A，但30min已为A，再验算无误，更正答案为A。15.某三元体系液液平衡，用NRTL模型计算活度系数，若二元交互参数τij增大，则互溶度将：A.增大  B.减小  C.不变  D.先增后减答案：B解析：τij增大，活度系数增大，互溶度减小。16.在乙烯裂解炉辐射段，管壁温度最高不得超过1100℃，其主要原因是：A.防止结焦加剧  B.防止管材蠕变  C.防止炉管熔融  D.防止辐射过热答案：B解析：HP40合金长期超1100℃蠕变寿命急剧下降。17.某工厂采用MEA吸收CO₂，富液再生时采用常压再沸器，若再沸器温度升至125℃，则MEA降解速率将：A.增加1倍  B.增加2倍  C.增加3倍  D.增加4倍答案：C解析：MEA热降解活化能约120kJ/mol，温度从110℃→125℃，k2/k1=exp[−Ea/R(1/398−1/383)]≈3.2。18.在聚苯乙烯悬浮聚合中，若分散剂用量不足，最易出现的异常现象是：A.分子量偏低  B.颗粒粘结成块  C.反应速率下降  D.引发剂失效答案：B解析：分散剂不足，液滴聚并，形成大块。19.某旋风分离器处理气量Q=1800m³/h，颗粒密度ρp=2200kg/m³，气体密度ρg=1.2kg/m³，粘度μ=1.8×10⁻⁵Pa·s，临界粒径dcut=8μm，则入口气速约为：A.12m/s  B.16m/s  C.20m/s  D.24m/s答案：B解析：dcut=[9μB/(2πNeρpui)]^0.5，标准旋风B=D/4，Ne=5，反算ui≈16m/s。20.某工厂用双氧水氧化丙烯腈废水，采用Fenton工艺，若H₂O₂/Fe²⁺摩尔比从10:1降至5:1，则COD去除率将：A.升高  B.降低  C.不变  D.先升后降答案：B解析：Fe²⁺过量，H₂O₂分解为O₂，·OH产率下降，去除率降低。21.在天然气脱水分子筛工艺中，若再生气温度从200℃提高到250℃，则再生能耗将：A.增加15%  B.增加25%  C.增加35%  D.增加45%答案：C解析：能耗与ΔT及水脱附热呈线性，250℃时水脱附热降低但显热增加，综合增加约35%。22.某板框压滤机恒压过滤，滤饼不可压缩，若过滤压力提高一倍，则过滤速率将：A.增加1倍  B.增加0.5倍  C.增加0.41倍  D.不变答案：C解析：恒压过滤V²=2kΔPt，k∝ΔP，ΔP→2ΔP，V∝√2，速率dV/dt∝√2/1≈1.41，即增加0.41倍。23.在乙二醇装置中，环氧乙烷水合反应器入口水烷摩尔比为15:1，若降低至10:1，则副产物二乙二醇选择性将：A.升高  B.降低  C.不变  D.先升后降答案：A解析：水比降低，局部EO浓度升高，串联副反应增加，选择性升高。24.某工厂用DCS控制精馏塔回流量，若将PID参数中积分时间TI从5min调至10min，则系统对阶跃扰动的响应将：A.更快无超调  B.更慢无超调  C.更快有超调  D.更慢有超调答案：D解析：积分作用减弱，消除余差变慢，响应更慢且易超调。25.在硫酸烷基化装置中，若酸烃比从1.0:1降至0.8:1，则烷基化油辛烷值将：A.增加1.0单位  B.增加0.5单位  C.降低1.0单位  D.降低0.5单位答案：C解析：酸烃比降低，副反应增加，辛烷值下降约1.0单位。26.某超临界CO₂萃取啤酒花，若压力从25MPa降至20MPa，温度保持50℃，则萃取速率将：A.增加10%  B.减少20%  C.减少40%  D.减少60%答案：C解析：密度从0.87→0.78g/cm³，溶剂强度下降，速率减少约40%。27.在聚丙烯环管反应器中，若氢气浓度从0.2mol%降至0.1mol%，则产品熔融指数MI将：A.升高1倍  B.升高2倍  C.降低1倍  D.降低2倍答案：D解析：MI∝[H₂]^−0.5，氢浓度减半，MI降低约2倍。28.某工厂用变压吸附（PSA）制氢，若吸附剂由5A分子筛改为CuCl/AC，则CO分离因子将：A.增加2倍  B.增加5倍  C.增加10倍  D.增加20倍答案：C解析：CuCl络合吸附CO，分离因子可提高约10倍。29.在硝酸铵中和反应中，若中和温度超过200℃，则最可能发生的危险是：A.爆炸  B.分解产生N₂O  C.水解  D.聚合答案：B解析：NH₄NO₃→N₂O+2H₂O，高温分解。30.某工厂用臭氧氧化染料废水，若pH从7升至9，则臭氧分解速率将：A.增加1倍  B.增加2倍  C.增加3倍  D.增加4倍答案：C解析：OH⁻催化O₃分解，pH=9比pH=7速率增加约3倍。二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）31.关于气液两相流压降计算，下列方法中属于均相模型假设的是：A.两相速度相等  B.两相密度加权平均  C.两相粘度加权平均  D.滑移比为1  E.考虑界面剪切答案：A、B、C、D32.在乙烯裂解气急冷锅炉中，为抑制结焦可采取：A.提高蒸汽稀释比  B.降低停留时间  C.采用渗铝炉管  D.注入硫化氢  E.提高裂解温度答案：A、B、C、D33.下列属于非牛顿流体的有：A.聚丙烯酰胺溶液  B.番茄酱  C.原油  D.水煤浆  E.甘油答案：A、B、D34.关于分子筛吸附特性，正确的是：A.极性分子优先吸附  B.孔径越小吸附量越大  C.温度升高吸附量下降  D.再生温度与孔径无关  E.硅铝比影响酸性答案：A、C、E35.在生物柴油制备中，超临界甲醇法的优点包括：A.无需催化剂  B.反应速率快  C.对原料水分不敏感  D.产物易分离  E.操作压力低答案：A、B、C、D36.下列属于膜分离过程浓差极化危害的是：A.通量下降  B.截留率升高  C.膜污染加剧  D.能耗降低  E.膜寿命缩短答案：A、C、E37.关于反应器热稳定性，正确的是：A.多稳态可能出现在放热反应  B.冷却介质温度影响稳定性  C.增大传热面积可提高稳定性  D.一级反应不会出现多稳态  E.Semenov数大于1必然稳定答案：A、B、C38.在天然气液化（LNG）中，常用制冷剂循环包括：A.丙烷预冷  B.乙烯深冷  C.甲烷深冷  D.氮膨胀  E.氨吸收答案：A、B、C、D39.下列属于绿色溶剂的有：A.超临界CO₂  B.离子液体  C.乙腈  D.水  E.二甲基亚砜答案：A、B、D40.关于粉体流动函数FF，下列说法正确的是：A.FF=σ1/σc  B.FF>10易流动  C.FF<2极易结拱  D.与粒径分布无关  E.与含水率有关答案：A、B、C、E三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）41.在理想管式反应器中，对于零级反应，转化率与空时成正比。答案：√42.根据吉布斯相律，三元体系三相平衡时自由度为2。答案：×（应为1）43.对于不可压缩滤饼，过滤常数k与过滤压力成正比。答案：√44.在萃取精馏中，溶剂用量越大，塔顶产品纯度一定越高。答案：×45.超临界流体扩散系数介于液体与气体之间。答案：√46.在气固流化床中，颗粒终端速度一定大于临界流化速度。答案：√47.对于放热可逆反应，提高温度总是有利于提高平衡转化率。答案：×48.膜分离过程中，渗透汽化（PV）的分离因子与膜厚度无关。答案：√49.在反应蒸馏中，反应与分离同时进行，可突破平衡限制。答案：√50.根据HagenPoiseuille方程，层流时压降与管径四次方成反比。答案：√四、计算题（共40分）51.（10分）某连续搅拌釜（CSTR）中进行液相反应A→P，速率方程为−rA=0.8CA/(1+0.5CA)²kmol/(m³·min)，其中CA单位为kmol/m³。进料流量Q0=0.5m³/min，CA0=4kmol/m³，要求出口转化率XA=0.85，求所需反应器体积V。解：出口CA=CA0(1−XA)=4×0.15=0.6kmol/m³速率−rA=0.8×0.6/(1+0.5×0.6)²=0.48/1.3²=0.284kmol/(m³·min)物料衡算V=Q0(CA0−CA)/−rA=0.5×(4−0.6)/0.284=0.5×3.4/0.284=5.99m³答案：V=6.0m³52.（10分）某单壳程单管程换热器，用冷却水将有机溶液从85℃冷却到45℃，有机溶液流量ms=8000kg/h，比热容cp,s=2.5kJ/(kg·K)。冷却水入口温度25℃，出口温度35℃，比热容cp,w=4.18kJ/(kg·K)。总传热系数K=450W/(m²·K)，求所需换热面积A。解：热负荷Q=mscp,sΔT=8000×2.5×(85−45)=8000×100=800000kJ/h=222.2kW冷却水流量mw=Q/(cp,wΔTw)=222.2/(4.18×10)=5.32kg/s=19150kg/h对数平均温差ΔTm：热端ΔT1=85−35=50℃，冷端ΔT2=45−25=20℃ΔTm=(50−20)/ln(50/20)=30/ln2.5=30/0.916=32.75℃面积A=Q/(KΔTm)=222200/(450×32.75)=15.1m²答案：A=15.2m²53.（10分）某填料吸收塔用清水逆流吸收含SO₂废气，入口y1=0.03（摩尔分数），出口y2=0.001，入口清水x2=0，平衡关系y=0.8x，塔径D=1.2m，操作压力P=101.3kPa，温度20℃，惰性气体流量G′=60kmol/h，体积传质系数Kya=120kmol/(m³·h)。求所需填料高度Z。解：(y1−y2)=0.029最小液气比(L/G)min=(y1−y2)/(y1/0.8−x2)=0.029/0.0375=0.773取L/G=1.2×0.773=0.928，L=55.7kmol/h操作线方程：y=y1+(L/G)(x−x2)=0.03−0.928x塔底x1=(G/L)(y1−y2)=0.029/0.928=0.0312传质单元数NOG=∫dy/(y−y)=ln[(y1−y1)/(y2−y2)]−(y1−y2)/(y