2021 化工原理(中国矿业大学) 最新满分章节测试答案

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本课程起止时间为:2021-02-22到2021-06-30
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【作业】绪论 绪论作业

1、 问题:我们常说化工原理的核心内涵就是“三传”，它们分别指什么？各对应于教材中哪些章节的知识？描述其传递速率（或者叫传递通量）规律的基本定律和公式是什么？彼此有什么联系？（涉及下册相关知识的可以稍作提前阅读）
评分规则: 【 分别指动量传递、热量传递和质量传递。动量传递主要对应于流体力学方面，热量传递主要对应于传热、蒸发等，质量传递主要对应蒸馏、吸收、萃取、干燥等。实际上在蒸馏、干燥过程中也存在热量传递，蒸发或直接蒸汽加热也会存在质量传递，而间壁换热器更会有动量传递的内容。分析时只是各自的侧重点不同而已。描述三者的传递速率或通量的基本规律分别为：牛顿粘性定律、付立叶定律和菲克定律。三者的名称虽然不同，但公式形式是完全一样的，即都与传递系数和相应的梯度成正比。
】

【作业】第一章 蒸馏 蒸馏作业一

1、 问题:1. 已知含苯0.5（摩尔分数）的苯—甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的泡点温度。苯和甲苯的饱和蒸气压数据如下表。温度/℃     80.1     85      90      95     100     105    110.6p°A/kPa   101.33 116.9 135.5 155.7 179.2 204.2  240.0p°B/kPa   40.0     46.0    54.0   63.3   74.3   86.0   101.33
评分规则: 【 92℃
】

2、 问题:2.正戊烷（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸气压数据列于下表，试求 p=13.3kPa下该溶液的平衡数据。假设该溶液为理想溶液。温度/K                C5H12    223.1 /233.0 /244.0 /251.0 /260.6 /275.1 /291.7 /309.3                           C6H14    248.2 /259.1 /276.9 /279.0 /289.0 /304.8 /322.8 /341.9饱和蒸气压/kPa                 1.3    /  2.6   / 5.3     /8.0     /13.3   / 26.6  / 53.2  / 101.3
评分规则: 【 略
】

3、 问题:3.利用习题2的数据，计算：（1）平均相对挥发度；（2）在平均相对挥发度下的 x—y数据，并与习题2的结果相比较。
评分规则: 【 （1）αm=4.51；（2）略
】

【作业】第一章 蒸馏 蒸馏作业二

1、 问题:4.在常压下将某原料液组成为0.6（易挥发组分的摩尔分数）的两组分溶液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏，若汽化率为1/3，试求两种情况下的釜液和馏出液组成。假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y=0.46x+0.549。
评分规则: 【 （1）x=0.498，y=0.804；（2）x=0.509，y=0.783
】

2、 问题:5.在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四氯化碳所组成的混合液。已知原料液流量为 4000kg/h，组成为0.3（二硫化碳的质量分数，下同）。若要求釜液组成不大于0.05，馏出液回收率为88%。试求馏出液的流量和组成，分别以摩尔流量和摩尔分数表示。
评分规则: 【 D=14.3kmol/h，xD=0.97
】

【作业】第一章 蒸馏 蒸馏作业三

1、 问题:6.在常压操作的连续精馏塔中分离含甲醇0.4与水0.6（均为摩尔分数）的溶液，试求以下各种进料状况下的 q值。（1）进料温度为40℃；（2）泡点进料；（3）饱和蒸气进料。常压下甲醇—水溶液的平衡数据如下表。
评分规则: 【 （1）q=1.073；（2）q=1；（3）q=0〕
】

2、 问题:7.对习题6中的溶液，若原料液流量为100kmol/h，馏出液组成为0.95，釜液组成为0.04（以上均为易挥发组分的摩尔分数），回流比为2.5。试求产品的流量、精馏段的下降液体流量和提馏段的上升蒸气流量。假设塔内气、液相均为恒摩尔流动。
评分规则: 【 D=39.6kmol/h，L=99kmol/h，V′=145.6kmol/h
】

3、 问题:8.某连续精馏操作中，已知操作线方程式为：精馏段 y=0.723x+0.263；提馏段 y=1.25x-0.0187。若原料液于露点温度下进入精馏塔中，试求原料液、馏出液和釜残液的组成及回流比。
评分规则: 【 R=2.61，xD=0.95，xW=0.0748，xF=0.65
】

【作业】第一章 蒸馏 蒸馏作业四

1、 问题:9.在常压连续精馏塔中，分离苯—甲苯混合液。若原料为饱和液体，其中含苯0.5（摩尔分数，下同）。塔顶馏出液组成为0.9，塔底釜残液组成为0.1，回流比为2.0，试求理论板层数和加料板位置。苯—甲苯混合液的平衡数据如下。温度/℃     80.1     85      90      95     100     105    110.6p°A/kPa   101.33 116.9 135.5 155.7 179.2 204.2  240.0p°B/kPa   40.0     46.0    54.0   63.3   74.3   86.0   101.33
评分规则: 【 答：NT=8（包括再沸器）
】

2、 问题:10.若原料液组成和热状况、分离要求、回流比及气液平衡关系均与习题9的相同，但回流温度为20℃，试求所需理论板层数。已知回流液体的泡点温度为83℃，平均汽化热为3.2×104kJ/kmol，平均比热容为140kJ/（kmol·℃）。
评分规则: 【 答：NT=7（包括再沸器）
】

3、 问题:11.用一连续精馏塔分离由组分A、B所组成的理想混合液。原料液中含A0.44，馏出液中含A0.957（以上均为摩尔分数）。已知溶液的平均相对挥发度为2.5，最小回流比为1.63，试说明原料液的热状况，并求出 q值。
评分规则: 【 答：气液混合物，q=2/3
】

【作业】第一章 蒸馏 蒸馏作业五

1、 问题:12.在连续精馏塔中分离某组成为0.5（易挥发组分的摩尔分数，下同）的两组分理想溶液。原料液于泡点下进入塔内。塔顶采用分凝器和全凝器。分凝器向塔内提供回流液，其组成为0.88，全凝器提供组成为0.95的合格产品。塔顶馏出液中易挥发组分的回收率为 96%。若测得塔顶第一层板的液相组成为0.79，试求：（1）操作回流比和最小回流比；（2）若馏出液量为100kmol/h，则原料液流量为多少？
评分规则: 【 答：（1）R=1.593，Rmin=1.032；（2）F=198kmol/h
】

2、 问题:13.在常压连续精馏塔内分离乙醇—水混合液，原料液为饱和液体，其中含乙醇 0.15（摩尔分数，下同），馏出液组成不低于0.8，釜液组成为0.02，操作回流比为2。若于精馏段某一塔板处侧线取料，其摩尔流量为馏出液摩尔流量的 1/2，侧线产品为饱和液体，组成为0.6。试求所需的理论板层数、加料板及侧线取料口的位置。物系平衡数据如下。
评分规则: 【 答：NT=11（包括再沸器），加料板为第9层，侧线取料口为第5层
】

3、 问题:14.在常压连续提馏塔中分离含乙醇0.033（摩尔分数）的乙醇—水混合液。饱和液体进料，直接蒸汽加热。若要求塔顶产品中乙醇回收率为99%，试求：（1）在理论板层数为无限多时，计算1mol进料所需蒸汽量。（2）若蒸汽量取为最小蒸汽量的2倍时，求所需理论板层数及两产品的组成。假设塔内气、液相为恒摩尔流动。常压下气液平衡数据列于下表中。
评分规则: 【 答：（1）Vmin=0.121mol/mol进料；（2）NT=5，xD=0.135
】

【作业】第一章 蒸馏 蒸馏作业六

1、 问题:15.在连续操作的板式精馏塔中分离苯—甲苯混合液。在全回流条件下测得相邻板上的液相组成分别为0.28、0.41和0.57，试求三层板中较低的两层的单板效率 EmV。操作条件下苯—甲苯混合液的平衡数据如下：x    0.26   0.38   0.51y    0.45   0.60   0.72
评分规则: 【 答：EmV2=73%，EmV3=67%
】

2、 问题:16.在常压连续提馏塔中分离两组分理想溶液。原料液加热到泡点后从塔顶加入，原料液组成为0.20（摩尔分数，下同）。提馏塔由蒸馏釜和一块实际板构成。现测得塔顶馏出液中易挥发组分的回收率为80%，且馏出液组成为0.28，物系的相对挥发度为2.5。试求釜残液组成和该层塔板的板效率（用气相表示）。蒸馏釜可视为一层理论板。
评分规则: 【 答：xW=0.094，EmV=65.5%
】

第一章 蒸馏 蒸馏单元测验

1、 问题:连续精馏塔设计时，当采用塔顶全凝器，泡点回流方案时，为完成分离任务所需理论板数为NT1。若采用塔顶分凝器，而回流比和前方案相同时，则完成同样分离任务所需理论板数为NT2。比较：
选项：
A:NT2> NT1              
B:NT2= NT1
C:NT2< NT1              
D:判断依据不足。
答案: 【NT2< NT1               】

2、 问题:某二元混合物要求用精馏方法分离，规定产品浓度为xD，xw。如进料为xf1时，则相应的最小回流比为Rm1，若进料为xf2相应为Rm2，现xf1<xf2，则：
选项：
A:Rm1< Rm2
B:Rm1= Rm2
C:Rm1> Rm2
D:无法确定Rm大小
答案: 【Rm1> Rm2 】

3、 问题:精馏操作时，若F，xf，q，R均不变，而将塔顶产品量D增加，其结果是：
选项：
A:xD下降，xw下降
B:xD下降，xw上升
C:xD下降，xw不变
D:xD不变，xw下降
答案: 【xD下降，xw下降】

4、 问题:某真空操作精馏塔，因故真空度减小，而F，D，xf，q，加料位置，回流比R都不变。则塔底残液xw变化为：‍
选项：
A:变小
B:变大
C:不变
D:不确定
答案: 【变大】

5、 问题:精馏操作时，若F，D，xf，q，加料板位置，R都不变，而将塔顶泡点回流改为冷回流，则塔顶产品组成xD变化为：
选项：
A:变小
B:变大
C:不变
D:不确定
答案: 【变大】

6、 问题:精馏的操作线是直线，主要基于如下原因：
选项：
A:理论板假定
B:理想物系
C:塔顶泡点回流
D:恒摩尔流假定
答案: 【恒摩尔流假定】

7、 问题:操作中连续精馏塔，如采用回流比小于最小回流比，则
选项：
A:xD，xw均增加
B:xD，xw均不变
C:不能操作
D:xD减小，xw增加
答案: 【xD减小，xw增加】

8、 问题:某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成xA=0.6相应的泡点为t1，与之相平衡的汽相组成yA=0.7，相应的露点为t2，则：
选项：
A:t1=t2
B:t1<t2
C:t1>t2
D:不能判断
答案: 【t1=t2 】

9、 问题:某二元混合物，汽液相平衡关系如图。t1和t2分别表示图中相应点的温度。  则：
选项：
A:t1=t2
B:t1<t2
C:t1>t2
D:不能判断
答案: 【不能判断】

10、 问题:某二元混合物，其中A为易挥发组分。设其液相组成xA=0.4时，相应的泡点为t1；设其汽相组成yA=0.4时，其相应的露点为t2。则：
选项：
A:t1=t2 ‍
B:t1 < t2
C:t1 > t2
D:不能判断
答案: 【t1 < t2 】

11、 问题:原料量和浓度相同，用简单蒸馏得汽相总组成为xD1，用平衡蒸馏得汽相总组成为xD2。若两种蒸馏方法所得的汽相量相同，则：
选项：
A:xD1> xD2
B:xD1= xD2
C:xD1< xD2
D:不能判断
答案: 【xD1> xD2 】

12、 问题:两组份的相对挥发度越小，则表示分离该物系越‍      
选项：
A:容易
B:困难
C:完全
D:不完全
答案: 【困难】

13、 问题:二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起以下线的变化___
选项：
A:平衡线‍
B:操作线与q线