1、全國注冊化工工程師考試培訓(xùn)教材 注冊化工工程師執(zhí)業(yè)資格考試專業(yè)考試zhuce huagong gongchengshizhiye zige kaoshi zhuanye kaoshi復(fù)習(xí)教材與練習(xí)題 215目 錄第一章 物料、能量平衡1第二章 熱力學(xué)過程22第三章 流體流動過程25第四章 傳熱過程36第五章 傳質(zhì)過程46第六章 化學(xué)反映動力學(xué)及反應(yīng)器70 答案79第七章 化工工藝設(shè)計88 答案92第八章 化工工藝系統(tǒng)設(shè)計95 答案101第九章 工程經(jīng)濟分析105 答案107第十章 化工過程項目管理108 答案111模擬試題（一）112一、知識概念題: 112 答案127二、案例分析題: 135

2、 答案147模擬試題（二）165一、知識概念題: 165 答案179二、案例分析題: 189 答案200第一章 物料、能量平衡1-2 在苯氯化生產(chǎn)氯苯過程中，已知：氯化塔每小時生產(chǎn)純氯苯800kg，從氯化塔出來的氯化液的組成為：c6h6 68（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同）、c6h5cl 30、c6h4cl2 1.5、hcl 0.5。操作溫度82 ，進料苯的純度為100、氯氣純度為95（體積百分?jǐn)?shù)）。假定氯氣全部參與反應(yīng)，則排出氣體的質(zhì)量為（ ）。a278.07kgb294.67kgc291.4kgd308.0kg答案：1-2 aa答案正確。物料計算基準(zhǔn)為1小時， 反應(yīng)方程式：相對分子質(zhì)量： 78 71

3、112.5 36.5 副反應(yīng) 78 271 147 236.5（1）氯化液質(zhì)量的計算已知氯化液中含800kg一氯化苯，質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30。所以氯化液的質(zhì)量為 氯化液中除氯苯外，其他組分的質(zhì)量為 c6h6：26670.681813.6kg c6h4cl2：26670.01540kg hcl：26670.00513.33kg（2）參與氯化反應(yīng)的物料的計算反應(yīng)苯的量：主反應(yīng)和副反應(yīng)消耗苯量 消耗cl2量為 生成hcl量為 （3）加料量的計算加入苯的量為kg把氯氣純度體積分?jǐn)?shù)換算成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)（假定氯氣中惰性氣體為空氣，平均相對分子質(zhì)量為29）則 氯氣純度為： 加入氯氣量為： 其

4、中惰性氣體為55654412 kg（4）排出氣體的質(zhì)量計算排出氣體的質(zhì)量為 279.413.3312278.07 kgb答案錯誤。解法中，將氯氣純度體積百分?jǐn)?shù)沒有換算成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。計算為：加入氯氣量其中惰性氣體為572.654428.6 kg排出氣體的質(zhì)量為：279.413.3328.6294.67kgc答案錯誤。計算過程中，在排出氣體中沒有減掉氯化液帶出的hcl量，即279.412291.4 kgd答案錯誤。錯誤點與b和c相同，即：279.428.6308.0kg1-3 硫酸鋁可由含al2o3的混合物與h2so4反應(yīng)制得。反應(yīng)方程如下： al2o3混合物中含雜質(zhì)44.6（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同），

5、原料硫酸為80 h2so4，其余為h2o。應(yīng)用1100kg al2o3，2510kg 80 h2so4。則過量的一種原料的轉(zhuǎn)化率是（ ）。假定al2o3全部轉(zhuǎn)化。a70.42b87.4c69.96d29.13答案：1-3 bb答案正確。按反應(yīng)方程式和已知條件計算如下：al2o3相對分子質(zhì)量為102，al2(so4)3相對分子質(zhì)量為342，h2so4相對分子質(zhì)量為98。加入硫酸量（80）為2510kg，含純h2so4量為 25100.82008 kg20.49kmol加入原料al2o3混合物1100kg，含純al2o3為 11000.554609.4 kg5.97kmol參加反應(yīng)的h2so4量應(yīng)

6、為5.97317.91kmol在反應(yīng)系統(tǒng)中h2so4過量，過量20.4917.912.58kmolh2so4轉(zhuǎn)化率為 a答案錯誤。將al2o3原料中雜質(zhì)含量44.6看成al2o3含量，則參加反應(yīng)的al2o3的量為11000.446490.6 kg4.81kmol需要h2so4量為4.81314.43kmolh2so4過量為20.4914.436.06kmolh2so4的轉(zhuǎn)化率為c答案錯誤。將原料80的硫酸看作是純h2so4計算，即2510 kg的純h2so4為25.6 kmol 硫酸的轉(zhuǎn)化率為：d答案錯誤。計算中沒有注意反應(yīng)方程式中各化合物的系數(shù)平衡關(guān)系，即每一個摩爾的al2o3反應(yīng)需要3個摩

7、爾的h2so4。而做題時，用每一個摩爾的al2o3反應(yīng)需要的是1個摩爾的h2so4。即5.97kmol al2o3反應(yīng)需要5.97 kmolh2so4，則h2so4轉(zhuǎn)化率為 1-4 在利用硫化礦提煉鋅時，硫酸是副產(chǎn)物。該礦中含zns 65（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同），其他35為惰性物質(zhì)。生產(chǎn)過程如下反應(yīng)方程所示，最后可以得到98的硫酸，硫的回收率為99，每天處理硫化礦186t。反應(yīng)方程式為 則每天需要水的量是（ ）。a24.67 tb22.2 tc2.47 td24.92 t答案：1-4 a a答案正確。 根據(jù)反應(yīng)方程式可知當(dāng)1摩爾的zns反應(yīng)時，就可以產(chǎn)生1摩爾的h2so4即可以產(chǎn)生98的h2so4

8、 100 g。 根據(jù)題意硫的回收率為99，再進行計算。 （1）每天處理186 t礦石，則內(nèi)含zns量為 18610000.65120900 kg 實際反應(yīng)能得到硫酸的zns量為1209000.99119691 kg 119691 kg zns為1233.9kmol，即可生成1233.9 kmol h2so4，質(zhì)量為120922.2kg，可以得到 98的硫酸 （2）用水量計算：吸收so3形成h2so4用水量為1233.91822.2 t，形成98 h2so4用水量為123390.0120 922.22.47 t 每天消耗水量為22.22.4724.67 t b答案錯誤：將生成的h2so4的摩爾數(shù)

9、看作所需要的水的摩爾數(shù)，即1233.91822.2 t，沒有計算形成98硫酸時需要水量。 c答案錯誤：計算時沒有考慮吸收so3形成100h2so4時消耗水量，即只計算形成98時的水量為123390.0120922.22.47 t。 d答案錯誤：計算過程中沒有考慮題中給的硫的回收率為99，即每天處理186 t zns。含zns為18610000.65120900 kg。zns摩爾數(shù)為1246.4 kmol，則需要水量為1246.41822.43 t和2.49之和即24.920 t。1-5 在年生產(chǎn)1500 t乙苯脫氫制取苯乙烯裝置中，加入水蒸氣量為2.6 kg水蒸氣/kg苯乙烯，進入溫度650下

10、乙苯轉(zhuǎn)化率為44.4。苯乙烯收率為40，其余副產(chǎn)為苯3、甲苯5、焦炭2。裝置年工作日為300天，已知原料乙苯的純度為98（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)），其余為甲苯。則反應(yīng)后氣體的產(chǎn)生總量為（ ）。a8.62 kgb8.35 kgc8.53 kgd7.676 kg答案：1-5 cc答案正確。化學(xué)反應(yīng)方程式 c6h5c2h5c6h5chch2h2 106 104 2 c6h5c2h5h2c6h5ch3ch4 106 2 92 16 c6h5c2h5c6h6c2h4 106 78 28 c6h5c2h57c3h2ch4 106 712 32 16（1）每小時苯乙烯的產(chǎn)量為每小時需要乙苯量為：每小時轉(zhuǎn)化的乙苯的量：5

11、300.444235.32kg/h2.22 kmol/h未反應(yīng)的乙苯量：530235.3294.7kg/h每小時需要水蒸氣的量：5302.61378kg每小時需要工業(yè)原料乙苯量：，甲苯量10.8 kg（2）產(chǎn)物中各組分的量苯乙烯：208.3 kg甲苯：苯量：2.220.03785.23 kg焦炭：2.220.027123.72 kg乙苯：294.7 kg乙烯（氣）2.220.03281.86 kg甲烷（氣）(2.220.052.220.02)162.49 kg氫（氣）(22.220.0232.220.02)24.177 kg氣體總量為1.862.494.1778.53 kga答案錯誤，b答案錯

12、誤，c答案錯誤。3個答案均為計算過程中，沒有將全部生成的氣體計算完全。a答案少了一項氫與乙苯反應(yīng)生成甲苯和甲烷，所以答案為8.62 kgb答案為在乙苯分解為碳、氫和甲烷反應(yīng)中，計算為2.220.02總氫量為(22.220.022.220.02)24.0kg氣體總量為8.35 kgd答案為甲烷氣體計算錯誤。1-6 在含苯38（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同）和甲苯62的混合液連續(xù)精餾過程中，要求餾出物中能回收原料中97的苯。釜殘液中含苯不高于2，進料流量為10000kg/h，則塔頂苯的摩爾百分?jǐn)?shù)為（ ）。a98b87.5c86d86.8答案：1-6 b b答案正確苯的相對分子質(zhì)量為78，甲苯的相對分子質(zhì)量為9

13、2。進料中苯的摩爾分?jǐn)?shù)為xb，釜殘液苯摩爾分?jǐn)?shù)設(shè)為xb 釜殘液中苯的摩爾分?jǐn)?shù)為 進料液平均相對分子質(zhì)量為進料物料的摩爾流量為 按照題給定的條件，餾出液中回收原料中97的苯，則塔頂餾出液中苯的摩爾數(shù)為 116.10.419 60.9747.25 kmol/h塔底苯的摩爾數(shù)為116.10.419647.251.46 kmol/h塔底流出液摩爾數(shù)為w，塔頂流出液摩爾數(shù)為d，則 116.1wd d54.0kmol/h 塔頂苯的摩爾分?jǐn)?shù)為 a、c、d答案錯誤。計算錯誤： a答案直接認為釜殘液中含苯2，塔頂含苯98，概念錯誤。1-7 在由乙烯水合生產(chǎn)乙醇的反應(yīng)中，其主、副反應(yīng)方程為： 主反應(yīng) 副反應(yīng) 假若

14、反應(yīng)器進料中含c2h5 53.7（摩爾百分?jǐn)?shù)，下同），h2o 36.7，其余為惰性氣體。乙烯的轉(zhuǎn)化率為5，乙醇的產(chǎn)率為90，以消耗乙烯為基準(zhǔn)。則反應(yīng)器輸出物料的總摩爾數(shù)為（ ）。a87.72 molb87.98 molc88.12 mold87.58 mol答案：1-7 a a答案正確。 選擇計算基準(zhǔn)為進料100 mol 對過程進行物料衡算 輸入乙烯為53.7 mol 生成乙醇的摩爾數(shù)為53.70.050.92.42 mol 生成二乙醚的摩爾數(shù)為：乙烯理論上轉(zhuǎn)化為乙醇的摩爾數(shù)減去實際得到的乙醇摩爾數(shù)差的二分之一。因為根據(jù)反應(yīng)方程式每2 mol乙醇生成1 mol的二乙醚。所以，生成二乙醚的量為

15、輸入水的摩爾數(shù)為36.7 mol 參加反應(yīng)的水的摩爾數(shù)為36.753.70.0536.72.68534.015 mol 由副反應(yīng)生成的水量為：0.133 mol 最后水的摩爾數(shù)為：33.8150.13334.15 輸出物組成：乙烯53.7(10.05)51.02 mol 58.26 乙醇2.42 mol 2.76 二乙醚0.133 mol 0.15 水：34.15 mol 38.8 總摩爾數(shù)為：87.72 mol b答案錯誤。生成二乙醚量及水量計算錯誤，即53.70.052.420.265 總摩爾數(shù)為87.98 mol c答案錯誤。計算生成二乙醚量時，計算錯誤。即 (53.70.052.42)

16、20.53 輸出總摩爾數(shù)為88.12 mol d答案錯誤。在計算水時，少計算副反應(yīng)生成的水量0.133mol 總摩爾數(shù)為87.58 mol1-8 乙烯在銀催化劑上用過量空氣部分氧化制取環(huán)氧乙烷。反應(yīng)方程如下：主反應(yīng)： 228 32 244副反應(yīng)：反應(yīng)器進口混合氣體的流量為45000m3（標(biāo)準(zhǔn)）/h，組成如下表所示。 附表 物料組成物料組成c2h4n2o2合計摩爾百分?jǐn)?shù)/%3.582.014.5100乙烯的轉(zhuǎn)化率為32，反應(yīng)選擇性為69，則反應(yīng)器出口氣體的流量為（ ）kg/h。a57107.5b57414.5c56981.95d11289.9答案：1-8 b b答案正確。計算基準(zhǔn)為1小時 根據(jù)已

17、知條件可計算出環(huán)氧乙烷的收率yxs y0.320.690.220822.08 乙烯轉(zhuǎn)化量為 乙烯轉(zhuǎn)化為環(huán)氧乙烷摩爾數(shù)為22.50.6915.53 kmol/h 二氧化碳摩爾數(shù)為 生成水的摩爾數(shù)為13.95 kmol/h 反應(yīng)消耗氧的摩爾數(shù)為 原料氣中氧的摩爾數(shù)為 出口物料中氧含量為291.328.70262.6 kmol/h 出口氣體中氮的含量為 出口物料的質(zhì)量為 乙烯： 環(huán)氧乙烷：15.5344683.3 kg 二氧化碳：13.9544613.8 kg 水：13.9518251.1 kg 氮：1647.32846 124.4 kg 氧：262.6328 403.2 kg 出口物料總質(zhì)量為57

18、414.5 kg，即流量為57414.5 kg/h a答案錯誤。副反應(yīng)生成二氧化碳計算錯誤。計算為 故出口流量為57107.5 kg/h。 c答案錯誤。副反應(yīng)生成二氧化碳和生成水的量計算錯誤，均未考慮反應(yīng)方程式中系數(shù)關(guān)系，得出口總量為56981.95 kg，即流量為56981.95 kg/h。 d答案錯誤：在出口氣體中未將氮氣計算在內(nèi)故總出口質(zhì)量為11 289.9 kg，即11289.9kg/h。1-9 將含碳88（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）和水12的液體汽化，并在燃燒裝置中經(jīng)催化燃燒得到煙道氣，其組成為 co2：13.4（摩爾百分?jǐn)?shù)，下同），o2：3.6，n2：83.0。如下圖所示。則100 kg燃料燃燒

19、氧氣過量為（ ）。a16.34b42.6c19.5d29.8答案：1-9 c c答案正確。 本題物料平衡計算，利用惰性氣體氮因不參加反應(yīng)，所以出口的氣體中氮的量與空氣中氮氣量相等，故本題用n2作聯(lián)系物進行計算。 根據(jù)元素平衡計算干煙道氣量 對碳進行元素平衡 輸入c的質(zhì)量輸出c的質(zhì)量 設(shè)100 kmol干煙道氣，含c量為 1000.13412161 kg 100 kg燃料含c量為88 kg： 所以100 kg燃料可以產(chǎn)生干煙道氣54.65 kmol 用n2作聯(lián)系物，計算出燃燒反應(yīng)過量空氣百分?jǐn)?shù) 取基準(zhǔn)54.65 kmol干煙道氣 干煙道氣中氧氣量為54.650.0361.97 kmol 干煙道氣

20、中有54.650.8345.35 kmol氮 1.00 kmol空氣中有0.79 kmol氮 54.65kmol煙道氣中空氣的摩爾數(shù)為 進入空氣中含氧量為57.40.2112.05 kmol 氧氣過量12.051.9710.08 kmol 氧氣過量率為 a答案錯誤。計算時用公式 b答案錯誤。計算為 d答案錯誤。計算為1-10 在硫酸生產(chǎn)過程中，二氧化硫催化氧化為三氧化硫。初始氣體組成（體積百分?jǐn)?shù)）為so2 11，o2 10，n2 79，氧化過程是在570，120kpa下進行，轉(zhuǎn)化率為70。則計算并選擇反應(yīng)混合物氣體中so3的分壓為（ ）。a9.6 kpab10.01kpac9.24 kpad5

21、3.87 kpa答案：1-10 a a答案正確。 so2氧化反應(yīng)方程式為 設(shè)原料氣為100 mol。 根據(jù)題意進料氣中so2為11 mol，o2為10 mol，n2為79 mol。 反應(yīng)后氣體 so3110.77.7 mol so2117.73.3 mol o2100.5110.76.15 mol n279 mol 反應(yīng)后總摩爾數(shù)為96.15 mol 其中：so3為 so2為 o2為 n2為 各組分的分壓 b答案錯誤。消耗氧氣量計算錯誤，計算為余氧量為10110.72.3 總摩爾數(shù)為92.3 mol，so3摩爾百分?jǐn)?shù)為 so3的分壓為0.083412010.01 kpa c答案錯誤。誤認為反應(yīng)

22、前后，總摩爾數(shù)不變，則so3摩爾分?jǐn)?shù)為7.7，即so3的分壓為：0.0771209.24 kpa d答案錯誤。計算中總摩爾數(shù)沒有將n2的摩爾數(shù)計算在內(nèi)，即總摩爾數(shù)為：7.73.36.1517.15 mol so3的摩爾分?jǐn)?shù)為44.89，即so3的分壓為0.448912053.87 kpa1-11 合成氨廠用銅氨液吸收脫碳氣中微量的co和co2，經(jīng)脫碳后，出塔氣體中co的含量小于15ml/m3。脫碳氣的組成如下表。 附表 脫碳氣組成脫碳氣組成h2n2coco2(ch4+ar)合計摩爾百分?jǐn)?shù)/%72.623.72.00.21.5100脫碳氣的消耗定額為3070m3（標(biāo)準(zhǔn)）/tnh3，工廠生產(chǎn)能力為

23、5000tnh3/a。生產(chǎn)過程中氨損失率為10，年工作日300天。當(dāng)吸收劑的吸收能力為14.3m3 co/m3銅氨液時，計算并選擇銅氨液的入塔流量為（ ）。a3.278 m3/hb3.280 m3/hc2.98 m3/hd71.53 m3/h答案：1-11 a a答案正確。 以每小時為計算基準(zhǔn)。 計算氣體入塔的流量，根據(jù)題意每一噸氨消耗3070m3脫碳氣，為完成生產(chǎn)任務(wù)每小時需要生產(chǎn)氨的量為 每小時消耗脫碳氣量0.7643 0702345m3 脫碳氣中含co量g123450.0246.9 m3 co占脫碳氣中惰性氣體的分?jǐn)?shù) co/m3 惰性氣體 脫碳后co占脫碳氣中惰性氣體的分?jǐn)?shù)y2 co/m

24、3 惰性氣體 需要脫掉（吸收）co量 g22345(10.02)(0.02041.5107) 23450.980.020446.88m3 完成吸收任務(wù)需要的銅氨液為 b答案錯誤。計算中沒有計算co在脫碳前后在惰性氣體中的分?jǐn)?shù)。 直接計算為需要脫掉的co量為：2345(0.021.5107)46.9m3 故需要銅氨溶液量為 c答案錯誤。計算中沒有考慮過程中氨的損失率10。 即為了完成生產(chǎn)任務(wù)每小時需要生產(chǎn)氨的量為 每小時消耗脫氣量為0.69430702131.9m3 脫氣中含co量為2131.90.0242.62m3 需要脫掉co量為g22131.9(10.02)(0.02041.5107)g2

25、42.62m3(co) 為完成生產(chǎn)任務(wù)需要的銅氨液量為 d答案錯誤。計算時誤將每天生產(chǎn)量作為每小時生產(chǎn)量，即 每小時消耗脫氣量為16.673 07051166.6m3 故最終需要銅氨液的量為71.53m3/h1-12 有乙烯和丙烯的氣體混合物，摩爾分率分別為70和30。已知乙烯和丙烯的cp,m-t函數(shù)式如下： 乙烯 cp,m12.83028.60110-3 t8.72610-6 t 2(kcal/kmolk) 丙烯 cp,m22.25345.11610-3 t13.74010-6 t2(kcal/kmolk)則上述混合氣體100時的定壓摩爾熱容cp,m為（ ）。a6.01kj/kmolkb57

26、.53 kj/kmolkc50.3kj/kmolkd70.42 kj/kmolk答案：1-12 b b答案正確。 設(shè)n1和n2表示乙烯和丙烯的摩爾分?jǐn)?shù)，以cp,m1和cp,m2表示乙烯和丙烯100時理想氣體定壓摩爾熱容。現(xiàn)根據(jù)題中所給定的乙烯和丙烯的定壓摩爾熱容函數(shù)關(guān)系，將100代入計算，則得 cp,m12.83028.60110-33738.72610-63732 2.83010.671.21 12.29 kcal/kmolk51.42kj/kmolk cp,m22.25345.11610-3t13.74010-6 t2 2.25345.11610-337313.74010-63732 2.

27、25316.831.91 17.17 kcal/kmolk71.8kj/kmolk 所以給定的混合氣體理想氣體定壓摩爾熱容為57.53kj/kmolk a答案錯誤。計算中溫度100沒有換算成k表示，即 cp,m12.8328.60110-31008.72610-610025.69kj/kmolk cp,m22.25345.11610-310013.7410-610026.76kj/kmolk cp,m0.75.690.36.766.01kj/kmolk c答案和d答案為計算過程中計算錯誤。1-13 氣體經(jīng)燃燒后從燃燒室排出的氣體組成(體積百分?jǐn)?shù))為：co2 7.8、co 0.6、o2 3.4、

28、h2o 15.6、n2 72.6。則該氣體從800冷卻至200所需移出的熱量為（ ）。混合氣體中各組分在200和800下的摩爾熱容數(shù)值見下表。a20.38 kj/molb6.76 kj/molc2038.54 kj/mold203.85 kj/mol答案：1-13 a a答案正確。 計算每一組分。從800冷至200時，從氣體中移走的熱量為 qmi(cp,m800800cp,m200200) mi：為氣體中某一組分的摩爾量。 計算基準(zhǔn)為100 mol氣體，基準(zhǔn)溫度為0。 co2：7.8(47.9480040.15200)236.51103 j co：0.6(31.1080029.52200)11

29、.39103 j o2： 3.4(32.5280029.95200)68.09103 j h2o：15.6(37.3880034.12200)360.05103 j n2： 72.6(30.7780029.24200)1362.5103 j q20.38kj/mol 每一摩爾氣體從800冷卻至200，移出的熱量為20.38 kj。 b答案錯誤。在計算時沒有計算n2氣從800降至200時應(yīng)移出的熱量，即 236.5110311.3910368.09103360.05103 676.04103j676.04kj/100 mol6.76 kj/mol c答案錯誤。計算中沒有注意題目要求，解得每摩爾應(yīng)

30、移出的熱量為2038.54kj/mol。 d答案錯誤。計算中換算錯誤，得到每摩爾移出熱量為203.85kj/mol。1-14 配制naoh溶液是在帶有夾套的攪拌釜中進行的。現(xiàn)用50（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同）naoh溶液，配制得到濃度為5的naoh水溶液2500 kg。假定溶液進料、出料溫度均為25，則冷卻水移出的熱量為（ ）。a2.18106 kjb54.38 kjc54.38103 kjd5.44103 kj 答案：1-14 c c答案正確。 計算時選擇基準(zhǔn)溫度為25。本題用積分溶解熱進行計算。 先將50 naoh水溶液和5 naoh水溶液換算成mol h2o/mol naoh。 50naoh：

31、5naoh： 查得2.22 mol h2o/molnaoh和42.22 mol h2o/molnaoh溶液的積分溶解熱分別為25.5 kj/molnaoh和42.9kj/mol naoh 被稀釋的溶液含溶質(zhì)量為25000.05125kg 溶質(zhì)的摩爾數(shù)為 稀釋過程的熱效應(yīng) 由于取基準(zhǔn)溫度為25，進料帶入的熱量與物料離開釜帶出的熱量均等于0，故冷卻水需要移出的熱量為54.38103 kj。 a答案錯誤。計算公式錯誤，解得1251000(42.925.5)2.18106 kj b答案錯誤。計算公式錯誤，解得 d答案錯誤。計算中換算錯誤5.44103 kj1-15 1000 kg65（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同

32、）的發(fā)煙硫酸和3000 kg20的發(fā)煙硫酸于20下混合時所發(fā)生的熱效應(yīng)為（ ）。a8.866104 kjb9.16105 kjc5.14103 kjd5.77102 kj 答案：1-15 a a答案正確。 本題用so3和水的混合熱進行計算。液態(tài)so3和水的混合熱可按下述經(jīng)驗公式計算 式中：q為液態(tài)so3和水的混合熱，kcal/kgh2o；m為配得酸中so3的含量，；t為混合溫度，。 現(xiàn)在把含量為65的發(fā)煙硫酸稱a酸，20發(fā)煙硫酸稱b酸。a酸含so3設(shè)ma，b酸含so3設(shè)為mb。兩酸混合以后的酸稱c酸，其含量為mc。根據(jù)蓋斯定律混合過程熱效應(yīng)q可按下式計算qqc(qaqb) 配制的最終酸的質(zhì)量1

33、00030004000kg 現(xiàn)在計算65和20的發(fā)煙硫酸及配制成的c酸含so3的量 a酸含so3量： b酸含so3量： 混合后的c酸濃度 計算a、b、c酸的so3和水的混合熱 混合過程熱效應(yīng)為 qqc(qaqb) 0.1264 0001493.9(0.0641 0001924.30 21190.4 kcal8.866104 kj b答案錯誤。計算過程中沒有把65和20的發(fā)煙硫酸換算成so3的百分含量。將a酸含量看作65，將b酸含so3量看成20，故計算結(jié)果為： 2.19105 kcal/kg h2o9.16105 kj c答案錯誤。單位換算錯誤，即混合熱為5.1410

34、3 kj d答案錯誤。公式用錯，混合熱 q(0.0641929.20.1471 378.6)0.1261493.9 137.85 kcal5.77102 kj1-16 流量為250 kg/h的氣體苯從600k、4.053 mpa，降壓冷卻至300 k、0.1013mpa時的焓變?yōu)椋?）。a1.03105 kj/hb1.19105 kj/hc1.96105 kj/hd1.35105 kj/h 答案：1-16 a a答案正確。 假設(shè)如下熱力學(xué)途徑：第1步是氣體苯在600 k等溫下，壓力由4.053 mpa降至0.1013 mpa，焓變?yōu)閔1，第2步是在0.1013 mpa壓力下從600 k降溫至3

35、00 k，焓變?yōu)閔2，過程總焓變?yōu)閔。 先求h2，即理想氣體從600 k降溫到300 k的焓變，從常用物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)焓變數(shù)據(jù)表中查到： 600 k， 300 k， 所以 第2步是計算氣體苯在600 k等溫下，從4.053 mpa降壓到0.1013 mpa的焓變h1，從相關(guān)資料中查到苯的臨界溫度為288.95（562.1 k），臨界壓力為4.898 mpa（48.34 atm），因而 查焓與對比溫度、對比壓力圖得(h)/tc2.1 cal/(molk)8.786 j/(molk)，所以 h8.786562.1493 9 j/mol4 939 kj/kmol 因此 hh1h215 830118 7001

36、02 871.0 kj/h1.03105 kj/h 焓差h為負值，說明苯從600 k、4.053 mpa冷卻降壓到300 k、0.1013 mpa這一過程是放熱的。 b答案錯誤。計算中沒有考慮壓力對苯狀態(tài)變化時對焓變的影響，即直接用苯從600 k降到300 k時焓變作為本題答案，即焓變?yōu)?18700 kj/h。 c答案錯誤。在計算h2時，沒有計算苯在同一壓力下、不同溫度之間的平均熱容，即 d答案錯誤。同樣在計算h2時溫度t2和t1代錯，即 1-17 在一個0.05 m3的容器內(nèi)放置0.5mol的苯蒸氣。若溫度降至27時，則苯此時冷凝量是（ ）。a0.2 molb0.47 molc0.2 kmo

37、ld0.166 mol 答案：1-17 a a答案正確。 首先計算苯在27時蒸氣壓，可以用公式計算，也可以查相關(guān)手冊，從手冊中查到27時苯蒸氣壓0.015 mpa（化工工藝設(shè)計手冊）。 再應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程式，計算此時氣體摩爾數(shù) pvnrt 冷凝苯的量為：0.50.30.2 mol。 b答案錯誤。在計算苯的摩爾數(shù)時，苯蒸氣壓換算錯誤。解得，冷凝苯的量為0.50.030.47 mol。 c答案錯誤。計算公式pvnrt中代錯數(shù)，且將題中給定的0.5 mol看成0.5 kmol，即 ，冷凝苯的量為0.2 kmol。 d答案錯誤。計算時溫度計算錯誤，壓力也換算錯誤。解得，冷凝苯量為：0.50.334

38、0.166 mol。1-18 物料分流時混合氣體流量和組成見下表。此股氣體分成兩路，主線氣體經(jīng)換熱器加熱到140，副線氣體不加熱。在換熱器出口處，被加熱到140的主線氣體和副線氣體匯合成為112的氣體。求主、副線氣體每小時流量。兩股氣體如本題附圖所示。混合氣在a點分成兩股，被加熱的一股在b點與不加熱氣體匯合成為112 。 a主線3 046 kg/h，副線2 874 kg/hb主線3 073 kg/h，副線2 847 kg/hc主線811.9 kg/h，副線5 108.1 kg/hd主線3 021 kg/h，副線2 899 kg/h 答案：1-18 a a答案正確。 熱量衡算基準(zhǔn)取0氣體。混合氣

39、中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和0、83、112和140的比熱容數(shù)據(jù)列于下表。表中比熱容的單位是kj/（kgk）。 0 的混合氣定壓比熱容為 cp0.90611.6090.0320.98280.0161.1460.0311.0380.0151.8411.568kj/(kgk) 83 的混合氣定壓比熱容為 cp0.90611.8350.0321.1950.0161.3840.0311.050.0151.883 1.784 kj/(kgk) 112 的混合氣定壓比熱容為 cp0.90611.8990.0321.2640.0161.4610.0311.0500.0151.904 1.845 kj/(kgk) 1

40、40 的混合氣定壓比熱容為 cp0.90611.9310.0321.3290.0161.5330.0311.0670.0151.925 1.863 kj/(kgk) 設(shè)主線氣體的質(zhì)量流量為w1 kg/h，匯合處主線氣體的溫度為140 ，熱量為q1 ，即 匯合處副線氣體的溫度為83，熱量為q2，即 匯合后氣體溫度為112，熱量為q3，即 忽略熱損失，則有 q1q2q3代入數(shù)據(jù)得 240.2w1823519139.1w11 131 478解得 w13 046 kg/h因此可知，主線氣體流量為3 046 kg/h，副線氣體流量為(5 9203 046)2 874kg/h。 b答案錯誤。q1、q2、q

41、3全部計算錯誤，均沒有按0到相應(yīng)的溫度平均比熱容計算。最后結(jié)果為主線流量為3073 kg/h，副線流量為2847 kg/h。 c、d答案錯誤，均為計算錯誤。1-19 如本題附圖所示，1106.58kg/h的提濃液以40 進入分解釜。丙酮以每小時277 kg，30連續(xù)進入分解釜，在釜內(nèi)發(fā)生主、副反應(yīng)。主反應(yīng)反應(yīng)熱為：。如圖所示，反應(yīng)熱依靠丙酮部分蒸發(fā)移出，分解釜蒸發(fā)的丙酮進入冷凝器，假設(shè)全部冷凝至45返回釜內(nèi)。分解釜操作溫度85。出口分解液組成為如本題附表1所示。 附表1 分解液組成組成丙酮苯酚異丙苯合計質(zhì)量含量/%413326100 附表2 進釜提濃液組成組成過氧過異丙苯異丙苯芐醇合計質(zhì)量含量

42、/%72.4021.655.95100分解為苯酚和丙酮的過氧化異丙苯的量為5.133kmol/h。主反應(yīng)：副反應(yīng)：（1）反應(yīng)熱：芐醇，分解量為0.306kmol/h。（2）反應(yīng)熱：過氧化異丙苯，分解為芐醇和過氧化異丙苯量為0.127kmol/h。（3）反應(yīng)熱：丙酮，此反應(yīng)丙酮消耗量為0.028kmol/h。對分解釜進行熱量衡算，則冷凝器的熱負荷為（ ）。a8.67105 kj/hb1.069106 kj/hc1.08106 kj/hd1.08105 kj/h 答案：1-19 c c答案正確。 首先查有關(guān)物質(zhì)的平均比熱容，將其列于下表。 設(shè)基準(zhǔn)溫度為25 ，1 h物料為基準(zhǔn)。 （1）計算提濃液2

43、540時的平均比熱容 1.9820.7241.9650.21651.9940.05951.979kj/kgk （2）提濃液帶入的熱量，丙酮帶入的熱量 1106.58(4025)1.97932848.8 kj 277(3025)2.4433383.56kj （3）反應(yīng)過程產(chǎn)生的熱效應(yīng)共有4部分，即主、副反應(yīng)產(chǎn)生的熱效應(yīng)、 5.1332502871.28106 kj 0.3061678505.14104 kj 0.127748949.51103 kj 0.02863591.78102 kj （4）計算分解熱帶出的熱量q4 分解液總質(zhì)量釜進料質(zhì)量2771106.58kg q4(2771106.58)

44、(8525) 式中為2585平均比熱容，即 2.8450.412.1420.332.0170.262.4kj/kgk則 q42.4(2771106.58)(8525)1.99105 kj/h 需要移出的熱量由丙酮蒸發(fā)熱量移出，故丙酮蒸發(fā)帶出熱量設(shè)為q2，丙酮流量設(shè)為x kg/h，則 1.9910532848.83383.561.34106cpx q21.77106cpx1.1771062.573(4525)x3.075(8545)x （5）丙酮汽化量的計算 丙酮汽化量與回流至分解釜的量相等，為x kg/h，丙酮從分解釜移出的熱量分為兩部分，一部分是丙酮汽化吸收的熱量，另一部分是丙酮從45升溫至85 所需的熱量。 已知：85丙酮汽化熱為489.5kj/kg，丙酮4585平均比熱容為3.075kj/kgk，丙酮移出熱量為 489.5 x3.075(8545) x1.17710651.5 x 489.5 x123 x1.17710651.5 x 664 x1.177106 x1772.6 kg/h 丙酮帶出熱量 q21.1771062.573(4525)1772.63.075(8545)1772.6 (1.2680.218)1061.05106 kg/h （q2應(yīng)等于冷凝器熱負荷即移出熱量，計算過程兩項可能有一定計算誤差） 分解釜冷凝器的熱負荷為85丙酮蒸氣冷凝放出的熱量和