一、知识概念题
1.单选题16. 在等温恒容条件下进行
的气相反应,测得A的浓度c
A(kmol/m
3)随反应时间t(min)的变化关系为
反应达平衡时A的转化率是______。
A B C D
C
[解析] 由已知条件
可计算出:
反应物A的初始浓度c
A0=4.00×10
-2kmol/m
3;
反应达平衡时A的浓度c
A=2.72×10
-2kmol/m
3。
由此计算出A的转化率为
18. 对一已知的n级不可逆化学反应A→B,在相同的反应温度条件下,A的初始浓度增大一倍,达到相同转化率时的反应速率是原来的两倍,则该反应的反应级数为______。
A B C D
D
[解析] 对n级不可逆反应,反应速率方程为
r=kc
n 浓度增大前后的反应速率分别为r
1和r
2,浓度增大一倍,则
故
n=1
2.多选题11. 在一个体积为10L的全混流反应器中进行液相等温一级不可逆反应,反应5min时,转化率达到90%。现改用两个5L的全混流反应器串联,在相同的温度、原料浓度和进料量下,达到相同的最终转化率,所需总空时是______。
- A.12.5min
- B.2.4min
- C.小于一个10L的全混流反应器
- D.5min
A B C D
BC
[解析] 对一个全混流反应器
对串联反应器中的第一个全混流反应器
因为τ
1=τ
2,所以
解得
X
A1=0.684
τ
2=1.2min
τ=2τ
2=2.4min
C.一个10L的全混流反应器
所以两个5L的全混流反应器的串联所需空时小于一个10L的全混流反应器。
12. 在全混流反应器中进行液相等温二级不可逆反应,反应体积为V
r时,出口转化率为X
A。若仅出口转化率降低为1/n的X
A时,反应体积变为______。
A.
B.nV
r C.
D.
A B C D
CD
[解析] 对全混流反应器
转化率变化后
两式相除,可得变化后的反应体积为
二、案例分析题4. 在常压填料吸收塔中,用洗油吸收芳烃含量为0.025(摩尔分数)的焦炉气,要求芳烃的吸收率为92.5%,进入吸收塔顶的洗油中芳烃的含量为0.005,物系在操作条件下的气液平衡关系为Y=0.265X,吸收剂的用量为最小用量的1.85倍,则吸收液的摩尔分数为______。
- A.0.0516
- B.0.0544
- C.0.0575
- D.0.0471
A B C D
A
[解析]
Y
2=Y
1(1-φ
A)=0.0256×(1-0.925)=0.00192
X
2≈x
2=0.005
V(Y
1-Y
2)=L(X
1-X
2)
6. 某制药厂用精馏塔回收丙酮含量为72%(摩尔百分数,下同)的废丙酮溶媒。塔顶采用全凝器,泡点回流,要求馏出液中丙酮含量为99.5%,釜残液中丙酮含量为1.5%。现场测得精馏段上升气体和下降液体的流量分别25.5kmol/h和17.5kmol/h,则丙酮的回收率为______。
- A.97.55%
- B.98.26%
- C.99.41%
- D.98.80%
A B C D
C
[解析]
解得R=2.188。
V=(R+1)D
25.5=(2.188+1)D
解得D=7.999kmol/h。
Fx
F=Dx
D+Wx
W F×0.72=7.999×0.995+(F-7.999)×0.015
解得F=11.12kmol/h。
7. 在常压连续精馏塔内分离苯-甲苯混合物。已知进料量为35kmol/h,组成为0.47(摩尔分数,下同),泡点进料,馏出液组成为0.995,釜残液组成为0.015。塔顶采用全凝器,泡点回流,操作回流比为最小回流比的1.86倍。在操作范围内,物系的平均相对挥发度为2.62,苯的平均汽化热为390.6kJ/kg,水的定压比热容为4.187kJ/(kg·K)。若冷却水通过全凝器后温度升高13.5℃,则冷却水的消耗量为______。
- A.2.983×104kg/h
- B.3.127×104kg/h
- C.1.225×104kg/h
- D.2.825×105kg/h
A B C D
A
[解析] 泡点进料,q=1,x
q=x
F=0.47。
R=1.86×1.293=2.405
Fx
F=Dx
D+Wx
W 35×0.47=D×0.995+(35-D)×0.015
解得D=16.25kmol/h。
V'=(R+1)D=(2.405+1)×16.25=55.33kmol/h
因x
D=0.995,故r
m可近似取为纯苯的汽化热,则
Q
c=V'(I
VD-I
CD)=V'r
m=55.33×390.6×78=1.686×10
6kJ/h
10. 在单级萃取装置中,测得共轭相的组成为
萃取相(E相):y
A=0.29,y
B=0.06;
萃余相(R相):x
A=0.20,x
B=0.76。
则萃取剂的选择性系数β值为______。
A B C D
B
[解析]