(2025年)青岛科技大学化工工艺学期末考试试题及参考答案

(2025年)青岛科技大学化工工艺学期末考试试题及参考答案一、选择题（每题2分，共30分）1.下列哪种物质不属于合成氨的原料气成分（）A.N₂B.H₂C.CO₂D.O₂答案：D。合成氨的原料气主要是氮气（N₂）和氢气（H₂），在原料气制备过程中可能会含有少量CO₂，但氧气（O₂）不是合成氨原料气的成分，因为氧气会与氢气发生反应带来安全隐患且不利于合成氨反应进行。2.乙烯氧化制环氧乙烷反应中，银催化剂的活性组分是（）A.AgB.Al₂O₃C.SiO₂D.TiO₂答案：A。在乙烯氧化制环氧乙烷反应中，银（Ag）是催化剂的活性组分，Al₂O₃、SiO₂、TiO₂等常作为载体。3.以下哪种方法不是工业上制备硫酸的方法（）A.接触法B.硝化法C.电解法D.铅室法答案：C。工业上制备硫酸的方法主要有接触法、硝化法和铅室法，电解法不是制备硫酸的常规工业方法。4.合成甲醇反应中，为了防止催化剂中毒，原料气中应严格控制的杂质是（）A.H₂SB.CO₂C.H₂OD.N₂答案：A。合成甲醇的催化剂易被硫中毒，H₂S会使催化剂活性降低甚至失活，而CO₂、H₂O、N₂一般不会导致催化剂中毒。5.烃类热裂解制乙烯的反应属于（）A.吸热反应B.放热反应C.绝热反应D.等温反应答案：A。烃类热裂解制乙烯需要吸收大量的热量来断裂化学键，属于吸热反应。6.纯碱生产中，氨碱法的主要原料不包括（）A.食盐B.石灰石C.氨气D.硫酸答案：D。氨碱法生产纯碱的主要原料是食盐、石灰石和氨气，不需要硫酸。7.下列关于催化裂化反应的描述，错误的是（）A.主要发生在催化剂表面B.反应产物中烯烃含量较高C.反应是吸热反应D.反应温度一般较低答案：D。催化裂化反应主要发生在催化剂表面，反应产物中烯烃含量较高，是吸热反应，反应温度一般较高，通常在450-550℃左右。8.工业上生产硝酸，氨氧化反应的催化剂是（）A.铂铑合金B.铁系催化剂C.铜催化剂D.镍催化剂答案：A。工业上氨氧化制硝酸使用的催化剂是铂铑合金。9.下列哪种物质可作为天然气脱硫剂（）A.氢氧化钠B.碳酸钠C.乙醇胺D.氢氧化钙答案：C。乙醇胺是常用的天然气脱硫剂，它可以与硫化氢等酸性气体发生反应，达到脱硫的目的。10.合成氨反应的适宜条件是（）A.高温、高压、催化剂B.低温、高压、催化剂C.高温、低压、催化剂D.低温、低压、催化剂答案：A。合成氨反应是一个放热、体积减小的可逆反应，根据勒夏特列原理和反应速率的影响因素，适宜条件是高温、高压和使用催化剂。11.氯乙烯聚合反应属于（）A.加成聚合反应B.缩合聚合反应C.开环聚合反应D.逐步聚合反应答案：A。氯乙烯聚合是通过双键的加成反应进行的，属于加成聚合反应。12.工业上制备氯气常用的方法是（）A.电解饱和食盐水B.加热氯酸钾C.二氧化锰与浓盐酸反应D.加热高锰酸钾答案：A。工业上制备氯气常用电解饱和食盐水的方法，加热氯酸钾、二氧化锰与浓盐酸反应、加热高锰酸钾等方法一般用于实验室制备氯气。13.下列关于苯乙烯制备的说法，正确的是（）A.主要通过乙苯脱氢反应制备B.反应是放热反应C.不需要催化剂D.反应在低温下进行答案：A。苯乙烯主要通过乙苯脱氢反应制备，该反应是吸热反应，需要使用催化剂，且反应在高温下进行。14.醋酸的工业生产方法中，乙醛氧化法的氧化剂是（）A.氧气B.空气C.过氧化氢D.以上都可以答案：D。在乙醛氧化法生产醋酸中，氧气、空气、过氧化氢等都可以作为氧化剂。15.对于连续操作的化工生产过程，下列哪个指标可以衡量生产效率（）A.转化率B.选择性C.收率D.生产强度答案：D。生产强度可以衡量连续操作化工生产过程的生产效率，它表示单位设备体积（或面积）在单位时间内的生产能力。转化率、选择性和收率主要用于衡量反应的进行程度和产物的提供情况。二、填空题（每题2分，共20分）1.工业上合成氨的原料气制备方法主要有固体燃料气化法、气态烃转化法和液态烃转化法。2.乙烯水合制乙醛的反应中，催化剂是氯化钯-氯化铜。3.硫酸生产中，二氧化硫氧化成三氧化硫的反应是放热、体积减小的可逆反应。4.合成甲醇的反应方程式为CO+2H₂⇌CH₃OH。5.烃类热裂解的一次反应主要包括脱氢反应和断链反应。6.纯碱生产中，联合制碱法是由侯德榜发明的。7.催化裂化的主要产品有汽油、柴油、液化气等。8.工业上生产硝酸，氨氧化反应的化学方程式为4NH₃+5O₂⇌4NO+6H₂O。9.天然气脱硫的方法主要有干法脱硫和湿法脱硫。10.氯乙烯的工业生产方法主要有乙炔法、乙烯氧氯化法。三、简答题（每题10分，共30分）1.简述合成氨反应的工艺条件选择依据。答：合成氨反应N₂+3H₂⇌2NH₃是一个放热、体积减小的可逆反应。-温度：从反应速率来看，温度升高反应速率加快，但该反应是放热反应，温度升高不利于平衡向提供氨的方向移动。综合考虑，选择适当的高温（一般400-500℃），既能保证一定的反应速率，又能使平衡转化率不至于过低，同时也是催化剂的活性温度范围。-压力：增大压力，平衡向体积减小的方向移动，有利于氨的合成。但压力过高，对设备的要求也高，投资和操作成本增大。工业上一般采用15-30MPa的压力。-催化剂：使用催化剂可以降低反应的活化能，加快反应速率，使反应在较低温度下也能较快进行。常用的催化剂是铁系催化剂。-原料气配比：根据化学计量比，N₂和H₂的体积比为1:3时理论上最有利于反应进行，但实际生产中为了提高氢气的转化率，通常会适当提高氮气的比例。2.说明乙烯氧化制环氧乙烷反应中，抑制剂的作用和原理。答：在乙烯氧化制环氧乙烷反应中，常用的抑制剂是二氯乙烷等。-作用：提高反应的选择性，抑制乙烯深度氧化提供二氧化碳和水，从而提高环氧乙烷的收率。-原理：抑制剂可以吸附在催化剂表面的某些活性中心上，这些活性中心是导致乙烯深度氧化的主要部位。通过抑制剂的吸附，改变了催化剂表面的电子结构和吸附性能，使乙烯更容易在特定的活性中心上发生选择性氧化提供环氧乙烷，而减少了深度氧化反应的发生。同时，抑制剂还可以调节催化剂表面的氧物种的活性和分布，使氧物种更有利于与乙烯发生选择性反应。3.简述工业上制备硫酸的接触法工艺流程。答：工业上制备硫酸的接触法工艺流程主要包括以下几个步骤：-二氧化硫的制备：一般通过燃烧硫铁矿（FeS₂）或硫磺来制取二氧化硫。反应方程式为4FeS₂+11O₂⇌2Fe₂O₃+8SO₂（硫铁矿燃烧），S+O₂⇌SO₂（硫磺燃烧）。-炉气的净化：从发生炉出来的炉气中含有矿尘、砷硒等化合物、水蒸气等杂质，这些杂质会使催化剂中毒和腐蚀设备。通过除尘、洗涤、干燥等步骤对炉气进行净化。-二氧化硫的氧化：净化后的炉气在接触室中，在催化剂（通常是五氧化二钒）的作用下，二氧化硫被氧化成三氧化硫。反应方程式为2SO₂+O₂⇌2SO₃，该反应是放热、体积减小的可逆反应，需要在一定的温度（400-500℃）和压力下进行。-三氧化硫的吸收：提供的三氧化硫用98.3%的浓硫酸吸收，得到发烟硫酸，再用稀硫酸稀释得到不同浓度的硫酸。如果直接用水吸收三氧化硫，会形成酸雾，不利于吸收。四、计算题（每题10分，共20分）1.在合成氨反应中，原料气中氮气和氢气的体积比为1:3，反应前原料气的总体积为100m³，反应后总体积变为80m³（均在相同条件下测定）。计算氮气的转化率。解：设反应前氮气的体积为V(N₂)=25m³，氢气的体积为V(H₂)=75m³，设反应消耗的氮气的体积为xm³。-反应方程式为N₂+3H₂⇌2NH₃-反应前体积：25750-反应消耗体积：x3x2x-反应后体积：25-x75-3x2x-反应后总体积为(25-x)+(75-3x)+2x=80-化简得100-2x=80-解得x=10m³-氮气的转化率=(反应消耗的氮气的体积/反应前氮气的体积)×100%=(10/25)×100%=40%2.某厂用乙烯水合制乙醛，原料乙烯的流量为100kmol/h，反应后得到乙醛的流量为80kmol/h，计算乙烯的转化率、乙醛的选择性和收率。解：-乙烯的转化率：-反应方程式为C₂H₄+1/2O₂⇌CH₃CHO-理论上提供80kmol乙醛需要消耗乙烯80kmol