长江大学化工董盛富-化工原理考试题及答3

化工原理考试题及答案姓名____________班级____________学号_____________成绩______________一、填空题：1.（3分）题号7001第7章知识点100难度容易20℃时,CO0.878(标)mm(HO),此时液相浓度C=________kmol.m.液相摩尔分率x=_________.比摩尔分率X=__________.***答案***0.03920.0007050.0007062.（3分）题号7049第7章知识点200难度容易试填写下列各传质速率方程，使其完整N＝kA（＿＿＿＿）＝kA（＿＿＿＿）＝KA（＿＿＿＿）＝KA（＿＿＿＿）＝kA（＿＿＿＿）＝kA（＿＿＿＿）***答案***ｐ－ｐｃ3.（2分）题号7102第7章知识点500难度容易解吸是指使溶解于液体中的________________的操作。***答案***溶质气体释放出来4.（3分）题号7038第7章知识点100难度容易吸收质是指＿＿＿＿＿＿＿＿；而吸收剂则是指＿＿＿＿＿____＿＿；惰性组分是指＿＿＿___________＿＿＿＿＿＿。***答案***被液体吸收的组分，用于吸收的液体，不被吸收剂吸收的组分。5.（3分）题号7004第7章知识点100难度容易0℃时,CO1.713(标)mm(HO),此时液相浓度C=_________kmol.m.液相摩尔分率x=_________.比摩尔分率X=___________.***答案***0.07650.0013750.001377二、选择题：1.（2分）题号6164第6章知识点100难度容易从沸点一组成图中可以看出：只有将混合液加热到（）才能从混合液中分出易挥发组分增多的蒸汽。A.液相区；B.气相区；C.气液共存区***答案***C2.（3分）题号7105第7章知识点200难度容易在吸收传质过程中，它的方向和限度，将取决于吸收质在气－液两相平衡关系，若要进行吸收操作，则应控制（）A.p〉pB.p〈pC.p＝p***答案***A三、判断题：1.（2分）题号6170第6章知识点300难度容易若过热蒸汽状态进料，q线方程的斜率＞0；(）***答案***√2.（2分）题号6208第6章知识点100难度容易对理想溶液而言，其组分的挥发度可以用同温度下该组分的饱和蒸汽压的大小来表示。（）***答案***√3.（2分）题号7176第7章知识点600难度容易填料吸收塔的吸收面积，即为塔的截面积。（）***答案***×四、问答题：1.（3分）题号6222第6章知识点500难度容易一套完整的精馏装置，由几大件构成？***答案***主体是精馏塔，塔底有再沸器，塔顶有冷凝器，产品贮槽以及加料装置。2.（4分）题号6221第6章知识点500难度容易国内使用最多的板式塔是那些？各有什么优点？***答案***浮阀塔板，主要优点是操作弹性大,结构简单。泡罩塔板，塔板效率较高，操作弹性大。筛板塔，主要是易于大型化，结构简单，通量大。导向筛板塔，比普通筛板塔的操作弹性要好。3.（8分）题号6227第6章知识点100难度中等用一般的精馏方法，能否得到无水酒精？为什么？***答案***用一般的精馏方法，不能得到无水酒精，因为乙醇一水溶液是具有最大正偏差的溶液，这种溶液在t-x-y图上温度出现最低共沸点，而在y-x图上出现拐点，在该点上，气液相组成相同，即y=x=0.894，直到蒸干为止，浓度仍无改变。4.（10分）题号7184第7章知识点300难度中等吸收推动力是什么?有哪些表示方法?***答案***吸收推动力就是吸收质的分压差或浓度差。表示方法有：分压差浓度差，还有气相和液相比摩尔分率差，气相和液相摩尔分率差，具体表达式：N＝kA（ｙ－ｙkA（ｘ＝KA（ｙ－ｙKA（XX）＝kA（ｐ－ｐkA（ｃ＝KA（ｐ－ｐKA（ｃ五、计算题：1.（20分）题号6305第6章知识点340难度容易某酒厂用一常压精馏塔将每小时1000kg的含乙醇8%的乙醇水溶液进行分离。要求塔釜中乙醇的含量不得超过0.1%（以上均为质量%），塔顶产品含乙醇为0.689（摩尔分率）。进料为饱和液，回流比为3。试求：(1)塔顶产品量为kg.h(2)塔底回流至塔釜的回流液量为kmol.h(3)进入塔顶全凝器的蒸汽量kg.h釜采用间接蒸汽加热；乙醇分子量为46）***答案***1）D：将塔顶浓度转换为质量浓度：X=(46×0.689)/(46×0.689＋18×0.311)=0.85代入：1000=D＋W1000×0.08=D×0.85＋w×0.001→D=93.1kg.h2)L′:L′=L＋qF=RD＋qF=RD＋F(∵q=1)产品的平均分子量：Mm=46×0.689＋18×0.311=37.3kg.kmol∴D=93.1/37.3=2.496kmol.h进料x=（8/46）/（8/46＋92/18）=0.0329Mm=46×0.0329＋18×0.9671=18.92kg.kmol∴F=1000/18.92=52.85kmol.h代入上式：L*=3×2.496＋52.85=60.34kmol.h3)V:V=(R＋1)D=(3＋1)×93.1=372.4kg.h2.（20分）题号6306第6章知识点340难度容易某乙醇一水混合液精馏塔塔顶进入全凝器的蒸汽量为200kmol.h85%，操作回流比为3，试求塔顶产品量为多少kg.hkmol.h46）***答案***V=L＋D=(R＋1)D→D=200/(3＋1)=50kmol.h则：L=200－50=150kmol.h塔顶混合气平均分子量Mm=46×0.85＋18×0.15=41.8kg.kmol（因塔顶蒸汽中乙醇的体积浓度等于摩尔浓度，且进入全凝器全部冷凝，其浓度不改变，故x=0.85）故：产品量：50×41.8=2090kg.h3.（20分）题号6303第6章知识点300难度容易有一苯和甲苯的混合液，其中苯40%，甲苯60%，要求用精馏方法加以分离，使塔顶产品含苯达95%，塔底产品含甲苯达95%（以上浓度均为质量%）。已知该塔的操作压力为101.3kN.m3。每小时进料100kmol.h(1)精馏后所得的苯及甲苯产品量各为多少kmol.h(2)列出该塔的精馏段和提馏段操作线方程。附：甲苯分子量92，苯的分子量78***答案***1）D，W将浓度换算为摩尔分率：x=（40/78）/（40/78+60/92）=0.440x=（5/78）/（5/78+95/92）=0.058x=(95/78)/(95/78+5/92)=0.958代入方程：100=D+WD=42.4kmol.h100×0.44=D×0.958+W×0.058,W=57.6kmol.h2）两线方程：精馏段操作线方程：y=(R/R＋1)x＋(x/R＋1)=(3/4)x＋0.958/4=0.75x＋0.24提馏段操作线方程：沸点进料：∴q=1而：L′=L+F=DR+F=42.4×3+100=227.2kmol.h∴y′=L′x′/(L′－w)－Wx/(L′－W)=227.2x′/(227.2－57.6)-57.6×0.058/(227.2－57.6)=1.34x'－0.0198或：y=1.34x－0.01974.（10分）题号6295第6章知识点200难度中等某连续精馏塔操作压力为700kPa，用来分离乙烯—乙烷物系，进料量为每小时2000kg，进料组成为0.35，要求塔顶、塔底产品的组成为0.99和0.03（以上均为摩尔分率），试求塔顶、塔底产品量及其回收率。已知乙烯的分子量为28，乙烷的分子量为30。***答案***进料的平均分子量Mf=0.35×28+(1-0.35)×30=29.3进料为F=2000/29.3=68.3kmol.h68.3=D+W68.3×0.35=D×0.99+W×0.03∴D=22.76kmol.hW=45.54kmol.h塔顶易挥发组分的回收率为:DX/(F.X)=94.3%塔底难挥发组分的回收率为:(W(1-X))/(F(1-X))=(45.54×(1-0.03))/(68.3×(1-0.35))=99.5%5.（15分）题号6268第6章知识点321难度较难欲用连续精馏塔分离苯－甲苯溶液。已知x0.5，x0.9，x0.1（均为摩尔分率）。采用回流比R＝2Rmin，系统相对挥发度α＝2.5。饱和液体由塔中部加入，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热。试求：(1)采出率D/F；(2)精馏段及提馏段操作线方程；***答案***（1）D/F＝（xx/（xx＝（0.5－0.1）/（0.9－0.1）＝0.5（2）∵ｑ＝1，yx/（1＋（α－1）x＝2.5×0.5/（1＋1.5×0.5）＝0.714Rxy/（yx＝（0.9－0.714）/（0.714－0.5）＝0.869R＝2R1.74精馏段操作线方程：y＝（R/（R＋1））x＋x/（R＋1）＝0.635x＋0.328提馏段操作线方程：若令F=1kmol.h,D=0.5,W=0.5y＇＝（L＇/V＇）x＇－（W/V＇）x＝（RD/F+1）/（（R＋1）D/F）x＇－Wx/F/（（R＋1）D/F）＝(1.74×0.5+1)/(2.74×0.5)x'-0.5×0.1/(2.74×0.5)＝1.36x＇－0.03656.（10分）题号7242第7章知识点300难度容易含甲醇15%(质量)的水溶液，其密度为970kg.m(1)摩尔分率(2)摩尔比(3)质量比(4)质量浓度(5)摩尔浓度***答案***MCHOH＝32，MHO＝18，以100kg溶液为基准，m(HO)＝85kg，m(CHOH)＝15kg⑴摩尔分率=(15/32)/[(15/32)+(85/18)]=0.090⑵摩尔比=(15/32)/(85/18)=0.099⑶质量比=15/85=0.176⑷100kg溶液的体积:V=m/ρ=100/970=0.1031m质量浓度＝mCHOH/V＝15/0.1031=145.5(kg.m)⑸摩尔浓度=(15/32)/0.1031=4.55(kmol.m)7.（12分）题号7248第7章知识点541难度容易某厂有一填料层高为5m的吸收塔，用水洗去尾气中的公害组分A。测得浓度数据如图,相平衡关系为y=1.15x。试求：该操作条件下，气相总传质单元高度Hm?本题目有题图：titu099.bmp***答案***L/G=(y-y)/(x-x)=(0.02-0.004)/0.008=2Δy=y-y=0.02-1.15×0.008=0.0108Δy=0.004Δy=(Δy-Δy)/(Ly/Δy)=0.00685N=(y-y)/Δy=2.336H=h/N=5/2.336=2.14m。8.（8分）题号7280第7章知识点240难度容易已知：如下图所示。试求：(1)塔底气相推动力为多少？(2)塔顶液相推动力为多少？本题目有题图：TITU183.bmp***答案***1）△Y由图可查得当X=0.08时：Y*=0.083∴△Y=Y-Y*=0.09-0.083=0.0072)△X由附图可查得当Y=0.01时，X*=0.009∴△X=X*－X=0.009－0=0.0099.（12分）题号7247第7章知识点541难度容易某厂有一填料层高为4m的吸收塔，用水洗去尾气中的公害组分A。测得浓度数据如图,相平衡关系为y=1.15x。试求：该操作条件下，气相总传质单元高度Hm?本题目有题图：titu098.bmp***答案***L/G=(y-y)/(x-x)=(0.02-0.004)/0.008=2Δy=y-y=0.02-1.15×0.008=0.0108Δy=0.004Δy=(Δy-Δy)/(Ly/Δy)=0.00685N=(y-y)/Δy=2.336H=h/N=4/2.336=1.712m。10.（14分）题号7257第7章知识点430难度中等用清水吸收氨－空气混合气中的氨。混合气进塔时氨的浓度y0.01（摩尔比）,吸收率95％,气－液平衡关系y=0.9x。试求：（1）溶液最大出口浓度；（2）最小液气比；(3）取吸收