(2025年)化工类相关知识题库及答案

(2025年)化工类相关知识题库及答案一、选择题（每题2分，共40分）1.以下哪项不属于化工单元操作中的传质过程？A.蒸馏B.过滤C.萃取D.吸收答案：B（过滤属于分离操作中的机械分离，主要涉及动量传递）2.某反应的速率方程为r=kCₐ²Cᵦ，其反应级数为？A.1级B.2级C.3级D.0级答案：C（反应级数为各浓度指数之和，2+1=3）3.工业合成氨反应（N₂+3H₂⇌2NH₃）为放热反应，提高平衡转化率的关键操作是？A.升高温度B.降低压力C.增加惰性气体D.及时分离产物答案：D（放热反应升温会降低平衡转化率；高压有利于正向移动；惰性气体会降低反应物分压；分离产物可打破平衡，促进正向进行）4.以下哪种催化剂失活属于可逆失活？A.烧结导致的比表面积下降B.重金属沉积引起的中毒C.积碳覆盖活性位点D.载体结构坍塌答案：C（积碳可通过烧炭再生恢复活性，其余为不可逆失活）5.精馏塔操作中，若回流比减小，其他条件不变，塔顶产品纯度将？A.升高B.降低C.不变D.先升后降答案：B（回流比减小，塔内气液接触效率降低，分离效果变差，塔顶纯度下降）6.关于超临界流体萃取（SFE）的特点，错误的是？A.萃取剂临界温度接近室温（如CO₂）B.萃取后易通过降压分离溶质C.适用于热敏性物质提取D.仅适用于非极性物质答案：D（通过调节压力或添加夹带剂，SFE可萃取极性物质）7.化工过程中，“三废”不包括？A.废气B.废热C.废水D.废渣答案：B（“三废”指废气、废水、废渣）8.评价化工设备能效的关键指标是？A.容积率B.热效率C.表面粗糙度D.耐腐蚀性答案：B（热效率直接反映能量利用水平）9.以下哪种聚合物属于热固性塑料？A.聚乙烯（PE）B.环氧树脂（EP）C.聚丙烯（PP）D.聚苯乙烯（PS）答案：B（热固性塑料固化后不可再熔融，环氧树脂交联后不可逆）10.工业上制备硫酸的关键反应是？A.S+O₂→SO₂B.2SO₂+O₂⇌2SO₃（V₂O₅催化）C.SO₃+H₂O→H₂SO₄D.FeS₂+O₂→Fe₂O₃+SO₂答案：B（SO₂氧化为SO₃是硫酸工业的核心步骤，决定生产效率）11.关于膜分离技术，以下说法正确的是？A.反渗透膜孔径大于微滤膜B.电渗析利用浓度差驱动C.超滤可分离大分子与小分子D.膜分离过程均需相变答案：C（超滤截留分子量10³~10⁶，能分离大分子与小分子；反渗透孔径更小；电渗析靠电场驱动；膜分离一般无相变）12.化工生产中，“空速”的定义是？A.单位时间通过单位体积催化剂的气体体积B.反应器内气体流速C.催化剂装填体积与反应器体积比D.反应温度与压力的比值答案：A（空速=进料体积流量/催化剂体积，单位h⁻¹）13.以下哪项是绿色化学的核心原则？A.末端治理污染B.提高反应原子经济性C.使用剧毒溶剂D.增加废弃物排放答案：B（绿色化学强调从源头减少污染，原子经济性是关键指标）14.工业上乙烯氧化制环氧乙烷的催化剂是？A.银催化剂B.铁催化剂C.钯催化剂D.铜催化剂答案：A（银基催化剂是该反应的专用催化剂）15.关于流体流动类型，雷诺数Re>4000时属于？A.层流B.过渡流C.湍流D.滞流答案：C（Re<2000层流，2000<Re<4000过渡流，Re>4000湍流）16.以下哪种方法可用于测定催化剂的比表面积？A.X射线衍射（XRD）B.氮气吸附-脱附（BET法）C.扫描电镜（SEM）D.热重分析（TGA）答案：B（BET法通过吸附量计算比表面积，XRD测晶型，SEM观察形貌，TGA测热稳定性）17.化工管路中，用于调节流量的阀门是？A.截止阀B.闸阀C.止回阀D.安全阀答案：A（截止阀通过阀瓣升降改变流通面积，可调节流量；闸阀用于全开/全关）18.以下哪项是化工热力学中“逸度”的物理意义？A.实际气体的“有效压力”B.液体的饱和蒸汽压C.混合物的平均摩尔体积D.反应的吉布斯自由能变化答案：A（逸度是实际气体对理想气体的修正，反映其逃逸趋势）19.制备纳米颗粒时，“溶胶-凝胶法”的关键步骤是？A.高温煅烧B.水解缩聚形成凝胶C.机械球磨D.气相沉积答案：B（溶胶-凝胶法通过金属醇盐水解缩聚形成溶胶，再凝胶化得到前驱体）20.工业上“煤制烯烃”的核心中间产物是？A.合成气（CO+H₂）B.甲醇C.乙烯D.乙炔答案：B（煤→合成气→甲醇→烯烃是煤制烯烃的典型路径）二、判断题（每题1分，共10分）1.化工生产中，转化率越高，收率一定越高。（×）（收率=转化率×选择性，若选择性下降，转化率高未必收率高）2.离心泵启动前需灌满液体，否则会发生气缚现象。（√）（气缚因气体密度小，叶轮无法形成足够真空）3.所有化学反应的速率都会随温度升高而加快。（×）（部分酶催化反应或负温度系数反应可能随温度升高速率下降）4.反渗透过程需要的操作压力低于溶液的渗透压。（×）（反渗透需压力高于渗透压才能实现溶剂反向渗透）5.催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡转化率。（√）（催化剂同等程度改变正逆反应速率，不影响平衡）6.精馏塔中，理论板数越多，分离效果越好，因此实际操作中应尽可能增加理论板数。（×）（理论板数增加会提高设备成本，需综合考虑经济性）7.绿色化学的“原子经济性”要求反应物原子100%转化为目标产物。（√）（原子利用率=目标产物分子量/所有产物分子量之和）8.工业废气中的SO₂可用石灰乳（Ca(OH)₂）吸收，提供CaSO₃或CaSO₄。（√）（钙法脱硫是常用技术）9.高分子材料的“玻璃化转变温度（Tg）”是其从玻璃态转变为高弹态的温度。（√）（Tg是无定形聚合物的重要热性能指标）10.化工过程模拟软件（如AspenPlus）可完全替代实际实验。（×）（模拟基于经验模型，需实验验证）三、简答题（每题5分，共50分）1.简述萃取过程的基本原理及工业上常用的萃取设备类型。答案：萃取利用溶质在两种互不相溶（或微溶）溶剂中溶解度的差异，实现溶质的富集与分离。工业设备包括混合-澄清槽（多级逆流）、筛板塔（气液接触）、转盘萃取塔（机械搅拌强化传质）、离心萃取机（高分离效率）等。2.解释“化工过程强化”的概念，并列举三种具体实现途径。答案：化工过程强化通过改进设备或工艺，在更小设备体积、更低能耗下实现更高生产效率和产品质量。途径包括：①设备微型化（如微通道反应器，增大比表面积）；②能量集成（如热耦合精馏，回收余热）；③多功能反应器（如反应-精馏耦合，边反应边分离）；④新型介质应用（如离子液体替代传统溶剂）。3.简述催化剂失活的主要原因及再生方法。答案：失活原因：①中毒（毒物与活性位点结合，如重金属、硫磷化合物）；②积碳（反应物在表面聚合形成焦炭覆盖活性位）；③烧结（高温导致活性组分晶粒长大，比表面积下降）；④载体结构破坏（如高温或腐蚀性环境导致载体塌陷）。再生方法：烧炭（积碳）、还原/氧化（中毒）、重新分散（烧结）、载体修复（结构破坏）。4.比较间歇反应器与连续反应器的优缺点。答案：间歇反应器：优点是操作灵活，适合小批量、多品种生产；缺点是批次间差异大，劳动强度高，设备利用率低。连续反应器：优点是生产稳定，效率高，易自动化；缺点是投资大，对原料和操作条件要求严格，不适合频繁切换产品。5.说明精馏塔中“全回流”的定义及应用场景。答案：全回流指塔顶蒸汽全部冷凝后作为回流液，无产品采出，塔底也无进料和出料。此时塔内气液比最大，分离效果最佳（理论板数最少），常用于：①精馏塔开车初期，快速建立稳定的气液平衡；②实验测定理论板数（全回流时操作线与对角线重合）；③故障排查时验证塔的分离能力。6.简述工业合成氨工艺中“原料气净化”的目的及主要步骤。答案：目的是去除原料气中对催化剂（铁基）有毒的杂质（如O₂、CO、CO₂、H₂O、H₂S等），防止催化剂中毒失活。主要步骤：①脱硫（如用ZnO或胺液脱除H₂S）；②一氧化碳变换（CO+H₂O→CO₂+H₂，降低CO含量）；③脱碳（用MEA或碳酸钾溶液吸收CO₂）；④甲烷化（少量CO、CO₂与H₂反应提供CH₄和H₂O，彻底净化）。7.解释“相图”在化工分离中的作用，并举例说明。答案：相图描述物质在不同温度、压力、组成下的相态变化，是分离过程设计的基础。例如，乙醇-水体系的气液平衡相图显示其存在恒沸点（95.57%乙醇，78.15℃），普通精馏无法得到无水乙醇，需通过恒沸精馏（加苯作夹带剂）或萃取精馏（加乙二醇）破坏恒沸组成，实现分离。8.简述超临界CO₂作为萃取剂的优势。答案：优势：①临界条件温和（Tc=31.1℃，Pc=7.38MPa），适合热敏性物质（如天然产物）；②CO₂无毒、不燃、成本低，易与溶质分离（降压即可）；③萃取选择性可通过调节压力/温度控制（改变密度从而改变溶解度）；④无溶剂残留，产品纯度高。9.说明“反应级数”与“反应分子数”的区别。答案：反应级数是速率方程中浓度项的指数之和，由实验确定，可为整数、分数或零；反应分子数是基元反应中参与反应的分子数目，只能是1、2或3（三分子反应极少）。非基元反应无分子数概念，但有级数；基元反应的级数等于分子数。10.简述化工装置中“安全连锁系统（SIS）”的功能及设计原则。答案：功能：当工艺参数（如温度、压力、流量）超出安全范围时，自动触发停车或紧急操作，防止事故发生。设计原则：①独立性（与控制系统分开）；②冗余性（关键传感器/执行器冗余配置）；③失效安全（故障时系统默认进入安全状态）；④可测试性（定期校验确保可靠性）；⑤符合标准（如IEC61508，确定安全完整性等级SIL）。四、综合分析题（每题10分，共20分）1.某化工厂拟采用苯和乙烯为原料生产乙苯（C₆H₅C₂H₅），反应式为C₆H₆+C₂H₄→C₆H₅C₂H₅（△H<0）。已知乙烯转化率为90%，乙苯选择性为85%，原料苯与乙烯的摩尔比为2:1（过量苯抑制多烷基化）。（1）计算乙苯的收率；（2）分析提高乙苯收率的可能措施。答案：（1）收率=转化率×选择性=90%×85%=76.5%；（2）措施：①优化催化剂（提高选择性，减少二乙苯等副产物）；②控制反应温度（放热反应，适当降温有利于平衡正向移动，但需兼顾反应速率）；③调整苯/乙烯摩尔比（增加苯过量可提高乙烯转化率，同时稀释乙烯浓度抑制多烷基化，但需考虑苯循环成本）；④采用反应-精馏耦合（及时分离乙苯，打破平衡）；⑤优化反应器类型（如固定床或流化床，提高传质效率）。2.某炼油厂常减压蒸馏装置出现塔顶产品（汽油）干点超标（干点指蒸馏终了的温度，反映重