2025年高职（应用化工技术）化工单元操作阶段测试题及评分标准.doc

2025年高职（应用化工技术）化工单元操作阶段测试题及评分标准

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第 I 卷（选择题，共40分）
答题要求：本大题共20小题，每小题2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。请将正确答案的序号填在括号内。

1. 化工单元操作中，精馏操作的主要目的是（ ）
A. 分离液体混合物 B. 干燥气体 C. 混合液体 D. 过滤固体
2. 在吸收操作中，吸收剂的选择原则不包括（ ）
A. 对溶质有较大的溶解度 B. 挥发性小 C. 与溶质有化学反应 D. 密度大
3. 离心泵的主要部件不包括（ ）
A. 叶轮 B. 泵壳 C. 电机 D. 轴封
4. 以下哪种是常见的流体输送设备（ ）
A. 离心机 B. 干燥器 C. 压缩机 D. 换热器
5. 精馏塔中，进料板以上的部分称为（ ）
A. 精馏段 B. 提馏段 C. 进料段 D. 回流段
6. 吸收操作中，气液两相的接触方式不包括（ ）
A. 鼓泡接触 B. 喷淋接触 C. 膜状接触 D. 搅拌接触
7. 板式塔中，塔板效率最高的是（ ）
A. 泡罩塔板 B. 筛孔塔板 C. 浮阀塔板 D. 舌形塔板
8. 干燥操作中，湿物料中所含水分可分为（ ）
A. 结合水和非结合水 B. 自由水和束缚水 C. 平衡水和自由水 D. 以上都是
9. 以下哪种是连续式干燥设备（ ）
A. 厢式干燥器 B. 流化床干燥器 C. 真空干燥器 D. 喷雾干燥器
10. 过滤操作中，过滤介质的作用是（ ）
A. 截留固体颗粒 B. 支撑滤饼 C. 提高过滤效率 D. 以上都是
11. 以下哪种是间歇式过滤设备（ ）
A. 板框压滤机 B. 叶滤机 C. 真空转鼓过滤机 D. 离心过滤机
12. 蒸发操作中，二次蒸汽的利用方式不包括（ ）
A. 直接冷凝排放 B. 作为下一效蒸发器的加热蒸汽 C. 用于预热进料 D. 用于干燥物料
13. 以下哪种蒸发器属于自然循环蒸发器（ ）
A. 中央循环管式蒸发器 B. 强制循环蒸发器 C. 降膜蒸发器 D. 升膜蒸发器
14 在蒸馏操作中，相对挥发度α的大小反映了（ ）
A．两组分沸点的差异 B. 两组分挥发能力的差异 C. 两组分溶解度的差异 D. 两组分密度的差异
15. 吸收操作中，传质速率与以下哪个因素无关（ ）
A. 气液两相的浓度差 B. 传质面积 C. 操作压力 D. 设备材质
16. 离心泵的扬程与以下哪个因素无关（ ）
A. 叶轮直径 B. 转速 C. 流量 D. 电机功率
17. 干燥操作中，干燥速率曲线可分为（ ）
A. 恒速干燥阶段和降速干燥阶段 B. 预热阶段和干燥阶段 C. 升温阶段和降温阶段 D. 以上都是
18. 过滤操作中，过滤阻力主要包括（ ）
A. 滤饼阻力和过滤介质阻力 B. 流体阻力和固体阻力 C. 压力阻力和摩擦力 D. 以上都是
19. 蒸发操作中，加热蒸汽的消耗量与以下哪个因素无关（ ）
A. 蒸发水量 B. 溶液的沸点升高 C. 蒸发器的热损失 D. 进料温度
20. 以下哪种是常用的蒸馏塔类型（ ）
A. 填料塔 B. 板式塔 C. 湍球塔 D. 以上都是

第 II 卷（非选择题，共60分）
21. （本题10分） 简述精馏塔的工作原理。

22. （本题10分） 说明吸收操作中影响吸收速率的因素有哪些。

23. （本题10分） 离心泵启动前为什么要灌泵？

24. （本题15分）
材料：某化工厂采用连续精馏的方法分离苯 - 甲苯混合液。已知进料量为1000 kmol/h，进料中苯的摩尔分数为0.4，塔顶馏出液中苯的摩尔分数为0.95，塔底釜液中苯的摩尔分数为0.05。回流比R = 3。
问题：
（1）计算塔顶馏出液的流量和塔底釜液的流量。
（2）若精馏塔的实际塔板数为40块，全塔效率为50%，求理论塔板数。

25. （本题15分）
材料：某化工生产中需要对含有少量杂质的气体进行吸收净化。采用填料塔作为吸收设备，吸收剂为水，气体流量为500 m³/h（标准状况），气体中溶质的摩尔分数为0.05，要求溶质的吸收率为90%。已知吸收塔的操作条件下，亨利系数E = 200 kPa，相平衡关系为y = mx，m = E/P（P = 101.3 kPa）。
问题：
（1）计算吸收剂的用量。
（2）若填料塔的传质单元高度H OG = 1.5 m，求所需的填料层高度。

答案：
1. A
2. D
3. C
4. C
5. A
6. D
7. C
8. D
9. B
10. D
11. A
12. A
13. A
14. B
15. D
16. D
17. A
18. A
19. D
20. D
21. 精馏塔工作原理：利用混合液中各组分挥发度不同，多次进行部分汽化与部分冷凝，使气相中的轻组分浓度不断提高，液相中的重组分浓度不断提高，从而实现混合液的分离。进料从精馏塔中部某适宜位置进入塔内后，在塔板上与上升的蒸汽相遇，进行传质传热。上升蒸汽中的轻组分不断汽化进入气相，液相中的重组分不断冷凝进入液相。塔顶蒸汽经冷凝后一部分作为回流返回塔顶，另一部分作为馏出产品。塔底液体经再沸器加热汽化后上升，与下降液体进行传质传热，最终从塔底排出釜液。
22. 影响吸收速率的因素有：气液两相的浓度差，浓度差越大，吸收速率越快；传质面积，传质面积越大，吸收速率越高；温度，温度影响气体溶解度和扩散系数等，进而影响吸收速率；压力，压力对气体溶解度有影响从而影响吸收速率；气体流速，合适的气体流速有利于吸收传质；吸收剂的性质，如对溶质的溶解度、挥发性等；设备结构，如填料塔的填料特性等也会影响吸收速率。
23. 离心泵启动前灌泵是为了排出泵内空气。因为离心泵工作时依靠叶轮高速旋转产生离心力，将液体甩出。若泵内有空气，空气密度远小于液体，在离心力作用下空气难以被有效甩出，无法形成足够的压力差来输送液体。灌泵使泵内充满液体，叶轮旋转时能带动液体运动，形成连续的液体输送，保证离心泵正常启动和运行。
24. （1）由物料衡算可得：
进料中苯的摩尔流量FxF = 1000×0.4 = 400 kmol/h
塔顶馏出液中苯的摩尔流量DxD = D×0.95
塔底釜液中苯的摩尔流量WxW = W×0.05
F = D + W，FxF = DxD + WxW
即1000 = D + W，400 = 0.95D + 0.05W
联立解得D = 375 kmol/h，W = 625 kmol/h
（2）理论塔板数N = Np/η = 40/0.5 = 80块
25. （1）气体中溶质的摩尔流量G = 500/22.4×0.05 = 1.116 kmol/h
吸收率η = 90%，则吸收的溶质摩尔流量ΔG = Gη = 1.116×0.9 = 1.004 kmol/h
由相平衡关系y = mx，m = E/P = 200/101.3 = 1.974
最小液气比(L/V)min = (y1 - y2)/(x1 - x2) = (0.05 - 0.05×0.1)/(0.05/1.974 - 0) = 1.874
实际液气比L/V = 1.5×(L/V)min = 1.5×1.874 = 2.811
吸收剂用量L = 2.811×G = 2.811×1.116 = 3.145 kmol/h
（2）传质单元数NOG = (y1 - y2)/Δym
y1 = 0.05，y2 = 0.05×(1 - 0.9) = 0.005
x1 = 0，x2 = 0
Δym = (y1 - mx1) - (y2 - mx2)/ln[(y1 - mx1)/(y2 - mx2)] = (0.05 - 0) - (0.005 - 0)/ln(0.05/((0.005)) = 0.015
NOG = (y1 - y2)/Δym = (0.05 - 0.005)/((0.015)) = 3
填料层高度Z = HOG×NOG = 1.5×3 = 4.5 m