2026年1301化工原理B萃取考试题及答案

2026年1301化工原理B萃取考试题及答案

一、单项选择题（总共10题，每题2分）1.在液-液萃取操作中，分配系数K的定义是：A.萃取相中溶质浓度/萃余相中溶质浓度B.萃余相中溶质浓度/萃取相中溶质浓度C.萃取剂中溶质浓度/原溶剂中溶质浓度D.原溶剂中溶质浓度/萃取剂中溶质浓度2.下列哪项不是选择萃取剂的主要原则？A.高选择性B.高溶解度C.高粘度D.易回收3.多级逆流萃取相比单级萃取的主要优势是：A.设备简单B.溶剂用量少C.操作时间短D.能耗低4.三角形相图中，联结线（tieline）的方向表示：A.平衡时两共轭相的组成关系B.混合物的总组成C.溶剂的流动路径D.温度变化趋势5.萃取塔中分散相的选择通常依据：A.密度差异B.粘度大小C.表面张力高低D.成本因素6.下列设备中常用于工业萃取的是：A.板式塔B.流化床反应器C.混合澄清槽D.固定床吸附器7.杠杆规则在萃取相图中用于确定：A.平衡相组成B.混合物的比例分配C.溶剂最小用量D.操作温度8.萃取剂回收率低会导致：A.产品纯度提高B.操作成本上升C.萃取效率增加D.传质速率加快9.超临界流体萃取中，最常用的超临界流体是：A.水B.乙醇C.二氧化碳D.氮气10.萃取过程中发生乳化现象会：A.促进相分离B.提高传质效率C.增加设备腐蚀D.阻碍分相操作---二、填空题（总共10题，每题2分）1.萃取操作的基本依据是溶质在两种__________溶剂中溶解度的差异。2.分配系数K=1时，表示溶质在两相中的浓度__________。3.多级错流萃取中，新鲜溶剂分别加入__________级。4.温度升高通常会使液-液系统的互溶度__________。5.萃取塔的__________相是指连续流动的主体液相。6.最小溶剂比对应的是萃取操作中的__________点。7.离心萃取器利用__________力加速两相分离。8.萃取因子（λ）定义为分配系数K与__________之比。9.超临界流体的密度接近__________态，粘度接近__________态。10.反萃取是指用__________将溶质从负载溶剂中分离出来的过程。---三、判断题（总共10题，每题2分）1.萃取剂必须与原溶剂完全不相溶。（）2.分配系数越大，萃取效果越好。（）3.多级逆流萃取可达到的分离程度低于单级萃取。（）4.三角形相图的顶点代表纯组分。（）5.萃取塔中分散相应选择粘度较大的液相。（）6.超临界流体萃取适用于热敏性物质。（）7.溶剂的选择性系数与温度无关。（）8.反萃取是萃取操作的逆过程。（）9.乳化现象可通过添加破乳剂消除。（）10.萃取操作能耗一定低于精馏。（）---四、简答题（总共4题，每题5分）1.简述液-液萃取的基本原理及适用场景。2.说明多级逆流萃取相比单级萃取的优势，并解释原因。3.列举三种工业常用萃取设备，并简述其特点。4.分析温度对液-液萃取平衡的影响机制。---五、讨论题（总共4题，每题5分）1.讨论萃取剂选择时"高选择性"与"高溶解度"的权衡关系，并举例说明。2.针对高粘度物系，如何优化萃取操作参数和设备选型？3.比较超临界流体萃取与传统溶剂萃取的优缺点及适用领域。4.从绿色化工角度，论述萃取技术如何减少环境污染和资源消耗。---答案与解析一、单项选择题1.A2.C3.B4.A5.A6.C7.B8.B9.C10.D二、填空题1.不互溶2.相等3.每一4.增加5.连续6.最小理论级7.离心8.溶剂比（S/F）9.液，气10.水（或反萃剂）三、判断题1.×（部分互溶也可）2.√3.×（高于单级）4.√5.×（应选粘度小的）6.√7.×（受温度影响）8.√9.√10.×（需具体分析）四、简答题1.答案：液-液萃取基于溶质在两种不互溶或部分互溶溶剂中的分配差异实现分离。原溶液中的溶质转移至萃取相，萃余相则排出。适用于：①沸点接近或共沸物的分离（如芳烃/烷烃）；②热敏性物质（如抗生素提取）；③低浓度溶质富集（如金属离子回收）。其核心是溶剂选择性和操作条件的优化。2.答案：多级逆流萃取的优势在于溶剂用量少且分离效率高。原因：逆流操作使两相浓度梯度最大化，推动力均匀分布，传质效率显著提升。相比单级，相同溶剂用量下可达到更高回收率；相同分离要求下溶剂消耗减少，降低后续回收成本，尤其适用于分配系数较小的体系。3.答案：-混合澄清槽：级效率高（接近100%），操作灵活，但设备体积大，停留时间长。-转盘塔（RDC）：通量大，结构简单，适用于中等分离要求，但级效率较低（约20-30%）。-离心萃取器：分相速度快，处理高粘度/易乳化体系，占地小，但能耗高，投资大。4.答案：温度通过改变相平衡关系影响萃取：①升高温度通常增加互溶度，缩小两相区，降低分配系数（如苯酚-水体系）；②对部分体系可能出现"最低共溶温度"，低于此温度分相；③温度影响粘度和扩散系数，进而改变传质速率。需根据相图优化操作温度。五、讨论题1.答案：高选择性（β）确保杂质分离度，高溶解度（K）减少溶剂用量，二者常矛盾。例如：分离乙酸水溶液，乙酸乙酯K大但β低（易溶水），而磷酸三丁酯β高但K小。需权衡：若目标为高纯度产品（如医药），优先选择性；若目标为高收率/低成本（如化工），优先溶解度。可通过混合溶剂或流程设计平衡二者。2.答案：高粘度体系需：①操作参数：提高温度降低粘度；增加相比（S/F）减少传质阻力；降低流速避免压降过大。②设备选型：优先离心萃取器（强制分相）；或选用机械搅拌塔（如转盘塔）强化混合；避免静态设备。③溶剂改性：添加稀释剂降低粘度，或选择低粘度萃取剂。3.答案：-超临界萃取（SFE）：优点：无溶剂残留（CO₂无毒），低温操作保护热敏物，扩散系数高。缺点：高压设备昂贵，连续操作难，适用极性物质有限。适用：食品（咖啡因脱除）、香料（植物精油）、药物（天然产物）。-传统萃取：优点：设备简单，适用性强，易放大。缺点：溶剂残留风险，回收能耗高，可能污染环境。适用：石化（润滑油精制）、冶金（铜萃取）、制药