首都师范大学《化工原理A》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《化工原理A》2023-2024学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______题号一二三四总分得分一、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、在化工过程的控制系统中，需要选择合适的控制变量和被控变量。对于一个具有多个输入和输出的复杂化工过程，以下哪个方法能够更有效地确定控制变量和被控变量？（）A.经验判断B.灵敏度分析C.统计分析D.模拟计算2、对于化工工艺流程的设计，以下关于工艺流程优化的目标，哪一个是恰当的？（）A.工艺流程优化的目标是在满足产品质量和产量要求的前提下，最大限度地降低投资成本和运行费用，提高生产效率和经济效益B.工艺流程优化只需要考虑技术上的可行性，不需要考虑经济和环境因素C.工艺流程优化的重点是增加生产环节，以提高产品的附加值D.工艺流程优化主要是为了满足环保要求，对生产效率和成本的影响可以忽略3、在化工传递过程中，热传导是常见的传热方式之一。关于热传导的基本定律——傅里叶定律，以下说法错误的是（）A.热流密度与温度梯度成正比B.热导率是物质的固有属性C.热导率不受温度影响D.适用于稳态和非稳态传热4、在化工生产中，经常涉及到气体的压缩过程。对于一个绝热压缩过程，若压缩比相同，以下关于压缩终温的说法，正确的是：（）A.压缩气体的比热容越大，终温越高B.压缩气体的比热容越大，终温越低C.气体比热容对终温没有影响D.无法确定比热容与终温的关系5、在化学工程中，吸附操作常用于气体或液体的净化和分离。以下关于吸附剂的选择和再生，不准确的是（）A.吸附剂要有大的比表面积B.吸附剂的再生方法多样C.吸附剂的选择不考虑成本D.吸附剂的吸附性能会随使用次数下降6、在化工分离过程中，反渗透膜分离技术在水处理中应用广泛。以下关于反渗透的驱动力，哪种说法是正确的？（）A.浓度差B.压力差C.电位差D.温度差7、在化工设备的选材中，以下哪种材料通常用于高温高压且有腐蚀性介质的工况？（）A.碳钢B.不锈钢C.钛合金D.铜合金8、在化工热力学的研究中，以下哪个热力学定律是判断过程自发方向的依据？（）A.热力学第一定律B.热力学第二定律C.热力学第三定律D.盖斯定律9、化工生产中的过滤操作用于分离固体和液体混合物。对于过滤设备的选择和操作，以下说法错误的是（）A.真空过滤机适用于粘性大的物料B.板框压滤机过滤面积大C.过滤速度与过滤压差成正比D.可以不考虑滤饼的洗涤10、化工设备的选材需要考虑多种因素。以下关于化工设备选材的原则，不准确的是（）A.耐腐蚀性B.强度和刚度C.材料价格越低越好D.加工性能11、在化学反应器的选型中，对于反应级数较高的反应，以下哪种反应器类型通常更合适？（）A.间歇反应器B.连续搅拌釜式反应器C.管式反应器D.流化床反应器12、在化工干燥过程中，干燥速率曲线通常可以分为几个阶段。以下哪个阶段的干燥速率主要受物料内部水分扩散控制？（）A.恒速干燥阶段B.降速干燥阶段C.预热阶段D.平衡阶段13、在化工设计中，需要考虑设备的布局和管道的走向。对于一个具有多个反应釜和分离设备的化工厂，以下哪个原则在设备布局时应首先遵循？（）A.流程顺畅B.节省空间C.便于操作和维修D.符合安全规范14、在化工设备的设计中，对于承受外压的薄壁容器，以下哪个因素对于稳定性的影响最大？（）A.容器的直径B.容器的长度C.材料的强度D.壁厚15、在化工过程的优化设计中，需要综合考虑经济和技术因素。对于一个投资较大但运行成本较低的工艺方案，以下关于其经济性的评价，正确的是：（）A.一定是经济可行的B.一定是不经济的C.需要通过详细的经济分析来确定D.仅根据投资和运行成本无法判断二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）结合资源回收利用的需求，深入探讨化工过程中的固体废弃物处理和资源化利用技术，包括焚烧、填埋、材料回收等方法的优缺点和应用范围。2、（本题5分）在化学反应工程中，气固相催化反应中的内扩散和外扩散限制会影响反应速率和选择性。请论述内扩散和外扩散限制的产生原因和判断方法，并分析如何消除或减轻这些扩散限制对反应的影响。3、（本题5分）在化学工程中，全面论述化工过程中的吸附分离工艺，包括变压吸附、变温吸附等技术的原理、工艺流程以及在气体分离、净化等方面的应用。三、计算题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在一个连续搅拌釜式反应器（CSTR）中进行二级不可逆反应A+B→C，反应速率常数k=2L/(mol·min)，进料中A和B的浓度均为2mol/L，进料流量为10L/min，反应器体积为50L。计算反应器出口处A、B和C的浓度。2、（本题5分）某换热器用温度为150°C的热油将30°C的冷水加热到70°C，热油流量为3kg/s，比热容为2kJ/(kg·K)，冷水流量为4kg/s，比热容为4.2kJ/(kg·K)，求换热器的传热面积（假设总传热系数为600W/(m²·K)）。3、（本题5分）一个稳态传质过程，气液界面处气相中溶质的分压为8kPa，液相中溶质的浓度为0.02mol/L，亨利系数为40kPa·L/mol，液相传质系数为0.03m/s，计算传质速率。4、（本题5分）一个吸收塔用含溶质0.002（摩尔分数）的水溶液吸收混合气体中的溶质A，进口气体中A的摩尔分数为0.05，气体流量为500kmol/h，要求吸收率为90%。平衡关系为y=0.5x，液气比为1.2倍最小液气比。计算吸收剂的流量和塔底溶液中溶质A的摩尔分数。5、（本题5分）一个间歇釜式反应器中进行二级不可逆反应2A→B，反应速率常数为2L/(mol·h)。初始时A的浓度为4mol/L，反应5小时后，计算A的转化率和B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）某化工企