2026年高校食品化工原理化工专业期末萃取分离计算大题冲刺

2026年高校食品化工原理化工专业期末萃取分离计算大题冲刺考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题只有一个正确答案，请将正确选项的字母填在题后的括号内。每小题2分，共20分）1.在萃取分离过程中，衡量萃取剂选择性的指标是（）。A.分配系数(K)B.理论级数(N)C.最小溶剂量(S_min)D.选择性(β)2.根据分配定律，物质在两相间达到平衡时，其浓度之比（）。A.随温度升高而增大B.随压力升高而增大C.仅与物质种类和两相性质有关D.随时间推移而变化3.在单级萃取操作中，若增加萃取剂用量（其他条件不变），则（）。A.萃余相中溶质浓度一定降低B.萃取相中溶质浓度一定升高C.最小萃取剂用量不变D.萃取过程的理论级数增加4.对于理想溶液体系，溶质的分配系数（K）在操作温度不变时，通常（）。A.随萃取剂与原溶剂互溶性增大而增大B.随萃取剂与原溶剂互溶性增大而减小C.仅由溶质和两相的物理性质决定D.随进料中溶质浓度升高而增大5.多级错流萃取相比单级萃取的主要优点是（）。A.设备投资较低B.操作更为简单C.能获得更高的分离效率D.通常适用于处理流量较大的物料6.在使用Underwood法计算最小理论级数时，通常需要预先知道（）。A.理论级效率B.萃取剂与原溶剂的互溶度C.进料中溶质的初始浓度D.最小萃取剂用量7.在Fenske-Underwood-Gilliland(FUG)图解法中，操作线的斜率取决于（）。A.分配系数(K)B.进料组成C.萃取剂用量D.以上所有8.若某萃取过程的选择性系数β→0，意味着（）。A.萃取剂对两种溶质的选择性很差B.萃取相中几乎不含目标溶质C.萃取过程无法进行D.萃余相中几乎不含目标溶质9.在萃取设备（如填料塔）的实际操作中，所用的理论级数总是（）。A.小于最小理论级数B.等于最小理论级数C.大于最小理论级数D.无法确定10.当进料为稀溶液，且萃取剂对溶质的选择性接近于分配系数时，计算最小萃取剂用量的公式可近似简化为（）。A.S_min=M*[(β*x_F)/(1-x_F)]B.S_min=M*[β*x_F/(1-K*x_F)]C.S_min=M/KD.S_min=M*K二、填空题（请将正确答案填在横线上。每小题2分，共20分）1.萃取操作中，将溶质从原溶剂中转移到萃取剂中的过程主要依赖于两相之间的__________传递。2.对于单级萃取，若已知进料流量F、进料组成x_F、萃取剂用量S以及选择性β，则萃余相流量R=__________，萃余相组成x_1=__________。3.在多级错流萃取中，若萃取相组成y_1和萃余相组成x_N已知，则该过程至少需要__________个理论级。4.Fenske-Underwood-Gilliland(FUG)图解法主要用于计算__________错流萃取的理论级数。5.萃取分离过程中，若要求萃余相中溶质含量尽可能低，则通常希望萃取剂对目标溶质具有较高的__________。6.分配定律的表达式y=Kx中，K代表__________，适用于__________条件下的理想体系。7.计算多级错流萃取所需的理论级数时，若操作点落在最小溶剂操作线的下方，则实际所需的级数N实际>__________。8.在萃取计算中，若以摩尔比表示组成和流量，则选择性β的表达式为β=K_2/K_1=__________。9.影响物质分配系数（K）的主要因素包括__________、__________和两相间的__________。10.采用多级逆流萃取相比多级错流萃取，在处理相同物料和达到相同分离要求时，通常可节省__________。三、计算题（请列出必要的计算公式、步骤和结果。每小题10分，共30分）1.某物系在25℃下的分配系数K=2.0。现进行单级萃取，进料流量为100kg/h，进料中溶质组成为20%（质量分数），使用纯萃取剂80kg/h进行萃取。试计算：(1)萃取相和萃余相的流量（kg/h）；(2)萃取相和萃余相中溶质的组成（质量分数）。2.某理想物系在特定温度下的选择性β=4.0。现需用单级萃取将200kg/h、含溶质30%（质量分数）的料液进行分离，要求萃余相中溶质含量不超过5%（质量分数）。试计算：(1)所需的最小萃取剂用量（kg/h）；(2)若实际使用萃取剂用量为最小用量的1.2倍，则萃取相和萃余相的流量（kg/h）及组成（质量分数）各为多少？3.某物系在操作温度下的平衡数据如下表所示（以质量分数表示）：萃取相组成(y)|0.00|0.20|0.40|0.60|0.80|1.00||||||萃余相组成(x)|1.00|0.85|0.65|0.45|0.25|0.00现进行多级逆流萃取，进料流量为100kg/h，进料组成为0.30（质量分数），要求萃余相最终组成不高于0.10（质量分数），萃取剂为纯溶剂，流量为200kg/h。试用Underwood法估算完成该分离任务所需的最小理论级数N_min。（提示：先判断是否适用简化公式，若适用，可直接计算N_min；若不适用，说明无法仅用Underwood法计算N_min）。四、简答题（请简明扼要地回答下列问题。每小题5分，共10分）1.简述影响萃取分离过程选择性的因素有哪些？2.与单级萃取相比，多级错流萃取的主要缺点是什么？试卷答案一、选择题1.D2.C3.A4.B5.C6.D7.D8.B9.C10.A二、填空题1.传质2.F-S,F/(1+x_F)/(1-x_1)3.N-14.多级逆流5.选择性6.分配系数,平衡7.N_min8.y_2/x_19.温度,压力,互溶度10.萃取剂用量三、计算题1.(1)R=100kg/h,S=80kg/h萃余相：x_1=(100*0.2)/(100+80)=0.1667(或16.67%)萃取相：y_1=Kx_1=2.0*0.1667=0.3333(或33.33%)萃取相流量：E=F+S-R=100+80-100=80kg/h(2)萃取相组成y_1=33.33%,萃余相组成x_1=16.67%2.(1)F=200kg/h,x_F=0.30,R=F(1-x_F)/(1-x_1)=200*(1-0.30)/(1-0.05)=171.43kg/hE=F+S-R=200+S-171.43=28.57+Skg/hy_1=x_1*β=x_1*4.0=4x_1E=R+(S/(y_1/x_1))=171.43+S/(4x_1/x_1)=171.43+S/4.028.57+S=171.43+S/4.028.57=171.43+S/4.0-S28.57=171.43-3S/4.03S/4.0=171.43-28.57=142.86S=142.86*4.0/3=190.97kg/h最小萃取剂用量S_min=190.97kg/h(2)实际萃取剂用量S'=1.2*S_min=1.2*190.97=229.16kg/h萃余相流量R'=F(1-x_F)/(1-x_1')=200*(1-0.30)/(1-x_1')=171.43kg/h萃取相流量E'=F+S'-R'=200+229.16-171.43=257.73kg/hx_1'=(F*x_F)/R'=(200*0.30)/171.43=0.0986(或9.86%)y_1'=Kx_1'=4.0*0.0986=0.394(或39.40%)萃取相组成y_1'=39.40%,萃余相组成x_1'=9.86%,萃取相流量E'=257.73kg/h,萃余相流量R'=171.43kg/h3.F=100kg/h,x_F=0.30,R=F(1-x_F)/(1-x_N)=100*(1-0.30)/(1-0.10)=85.71kg/hE=F+S-R=100+200-85.71=214.29kg/hS=200kg/h,x_N=0.10,y_1=?(未知)x