晋中师范高等专科学校《化工原理设计》2024-2025学年第一学期期末试卷.doc

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晋中师范高等专科学校《化工原理设计》2024-2025学年第一学期期末试卷
题号
一
二
三
四
总分
得分

批阅人

一、单选题（本大题共15个小题，每小题2分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）
1、在化工分离过程中，萃取操作常用于分离溶质在两种互不相溶的溶剂中的分配。对于一个特定的萃取体系，若萃取剂的用量增加，萃取相和萃余相的组成会如何变化？（ ）
A. 萃取相中溶质浓度增加，萃余相中溶质浓度减少 B. 萃取相中溶质浓度减少，萃余相中溶质浓度增加 C. 萃取相和萃余相中溶质浓度均增加 D. 萃取相和萃余相中溶质浓度均减少

2、在化工分离过程中，离子交换树脂常用于分离离子型物质。对于一种强酸性阳离子交换树脂，以下哪种离子更容易被交换？（ ）
A. 钠离子 B. 钙离子 C. 氢离子 D. 镁离子

3、在化工结晶设备的选择中，需要考虑多种因素。以下哪项因素对于结晶产品的粒度分布影响相对较小？（ ）
A. 搅拌速度
B. 冷却速率
C. 设备的材质
D. 晶种的加入量

4、在化工反应工程中，研究反应的动力学方程对于优化反应过程非常重要。对于一个复杂的多步反应，以下哪种实验方法能够更准确地确定动力学方程？（ ）
A. 间歇实验 B. 连续实验 C. 半连续实验 D. 以上方法结合

5、化工中的流化床反应器具有良好的传热和传质性能。对于流化床反应器的特点和应用，以下说法不正确的是（ ）
A. 适用于气固相反应 B. 颗粒容易带出 C. 操作条件容易控制 D. 对催化剂要求不高

6、在化工热力学中，对于一个绝热可逆膨胀过程，系统的温度和压力会如何变化？（ ）
A. 温度降低，压力降低 B. 温度升高，压力升高 C. 温度不变，压力降低 D. 温度降低，压力不变

7、在化工分离过程中，超滤膜分离技术常用于分离大分子物质。以下关于超滤膜的特点，哪种描述是不正确的？（ ）
A. 截留分子量固定 B. 操作压力低 C. 分离精度高 D. 容易被污染

8、在化工流体力学中，对于流体在管道中的流动阻力，摩擦系数与雷诺数之间存在一定的关系。当雷诺数在 2000 到 4000 之间时，流体的流动状态是什么？（ ）
A. 层流 B. 湍流 C. 过渡流 D. 不确定

9、化工中的吸附过程存在吸附平衡。对于一个给定的吸附体系，以下哪个因素对吸附平衡的影响最大？（ ）
A. 温度 B. 压力 C. 吸附剂的比表面积 D. 吸附质的浓度

10、在化工过程的优化中，经常需要考虑经济和环境因素。对于一个产生大量废水的化工工艺，以下哪种废水处理方法在经济和环保方面能够达到较好的平衡？（ ）
A. 生物处理法 B. 化学沉淀法 C. 膜分离法 D. 焚烧法

11、在化学吸收过程中，吸收剂的选择至关重要。当吸收一个具有较高溶解度的气体时，以下关于吸收剂性能的要求，不正确的是：（ ）
A. 吸收剂的化学稳定性要高 B. 吸收剂的挥发性要低 C. 吸收剂的粘度要大 D. 吸收剂与被吸收气体的反应速率要快

12、在化工传热计算中，当冷热流体进行并流换热和逆流换热时，在相同的进出口温度条件下，哪种换热方式的平均温差较大？（ ）
A. 并流换热
B. 逆流换热
C. 两者平均温差相同
D. 取决于流体的性质

13、化工中的吸附分离过程常用于气体和液体的净化。对于一种具有较大吸附容量的吸附剂，以下哪个因素对吸附剂的再生效率影响最大？（ ）
A. 再生温度 B. 再生压力 C. 再生气体的流速 D. 再生时间

14、化工中的蒸发操作常用于浓缩溶液。在多效蒸发过程中，以下哪个因素对蒸发器的总传热系数影响最大？（ ）
A. 加热蒸汽的温度 B. 溶液的沸点升高 C. 蒸发器的结垢 D. 效间的温差损失

15、在化工生产中的流化床燃烧炉中，以下哪种因素不是影响燃烧效率的关键因素？（ ）
A. 燃料颗粒大小
B. 流化速度
C. 空气过剩系数
D. 炉膛压力

二、简答题（本大题共3个小题，共15分)
1、（本题5分）结合化工生产中的质量控制，深入探讨近红外光谱分析技术在化工过程中的应用，包括在线监测、成分分析和质量预测。

2、（本题5分）分析在化工过程的过滤操作中，过滤压差的选择对过滤速率和过滤效果的影响。

3、（本题5分）在化学工程中，全面论述化工过程中的泡沫分离技术，包括泡沫分离的原理、操作条件以及在蛋白质分离、废水处理等领域的应用。

三、计算题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）有一精馏塔，进料为含苯 40%（摩尔分数，下同）和甲苯 60%的混合物，进料量为 100 kmol/h。要求塔顶馏出液中苯的含量不低于 90%，塔底釜残液中苯的含量不高于 10%。已知相对挥发度为 2.5 ，求最小回流比和理论板数。

2、（本题5分）一个化学反应器中进行可逆反应 A ⇌ B ，正反应速率常数为 5 L/(mol·min) ，逆反应速率常数为 2 L/(mol·min) ，初始时 A 的浓度为 3 mol/L ，反应进行 1 小时后，计算 A 和 B 的浓度。

3、（本题5分）一个连续精馏塔分离二元理想混合物，塔顶采用全凝器，进料为气液混合物，气液比为 1:1 （摩尔比），进料中易挥发组分的摩尔分数为 0.5 ，塔顶产品的摩尔分数为 0.9 ，塔釜产品的摩尔分数为 0.1 ，回流比为 2 ，相对挥发度为 3 。求理论板数和进料位置。

4、（本题5分）在一个连续搅拌釜式反应器（CSTR）和一个平推流反应器（PFR）并联的系统中进行一级不可逆反应，CSTR 的体积为 1.5 m³，反应速率常数为 0.15 h⁻¹，进料流量为 4 m³/h，进料中反应物浓度为 0.8 mol/L，PFR 的体积为 2.5 m³。求系统的总转化率。

5、（本题5分）一个萃取塔用有机溶剂萃取水溶液中的溶质 A ，水相进料量为 1000 kg/h ，溶质 A 的初始浓度为 20 g/L ，有机相进料量为 800 kg/h ，溶质 A 在有机相和水相中的分配系数为 3 。计算单级萃取后水相中溶质 A 的浓度。

四、案例分析题（本大题共3个小题，共30分)
1、（本题10分）某化学工程研究所在进行一项新型催化剂的研发时，发现催化剂的制备工艺复杂，成本高昂。请分析制备工艺复杂的原因，并提出简化工艺和降低成本的思路。

2、（本题10分）一家以生产染料为主的企业，在产品研发和生产过程中需要考虑环保法规和市场需求。分析如何开发出环保型染料产品。

3、（本题10分）一家橡胶生产企业需要提高橡胶的耐油性。请分析从化学工程角度可以采取哪些方法。

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