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注册化工工程师执业资格考试专业练习题和答案-天津大学化工学院.pdf

注册化工工程师执业资格考试专业练习题和答案-天津大学化工学院

w_wwwwe
2011-06-13 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《注册化工工程师执业资格考试专业练习题和答案-天津大学化工学院pdf》,可适用于高等教育领域

全国注册化工工程师考试培训教材注册化工工程师执业资格考试专业考试ZHUCEHUAGONGGONGCHENGSHIZHIYEZIGEKAOSHIZHUANYEKAOSHI复习教材与练习题FUXIJIAOCAIYULIANXITI天津大学化工学院主编天津大学出版社TIANJINUNIVERSITYPRESS目录第一章物料、能量平衡…………………………………………………………………………………第二章热力学过程………………………………………………………………………………………第三章流体流动过程……………………………………………………………………………………第四章传热过程…………………………………………………………………………………………第五章传质过程…………………………………………………………………………………………第六章化学反映动力学及反应器………………………………………………………………………答案………………………………………………………………………………………………第七章化工工艺设计………………………………………………………………………………………答案………………………………………………………………………………………………第八章化工工艺系统设计………………………………………………………………………………答案………………………………………………………………………………………………第九章工程经济分析……………………………………………………………………………………答案………………………………………………………………………………………………第十章化工过程项目管理…………………………………………………………………………………答案………………………………………………………………………………………………模拟试题(一)………………………………………………………………………………………………一、知识概念题:……………………………………………………………………………………………答案………………………………………………………………………………………………………二、案例分析题:……………………………………………………………………………………………答案………………………………………………………………………………………………………模拟试题(二)………………………………………………………………………………………………一、知识概念题:……………………………………………………………………………………………答案………………………………………………………………………………………………………二、案例分析题:……………………………………………………………………………………………答案………………………………………………………………………………………………………第一章物料、能量平衡在苯氯化生产氯苯过程中已知:氯化塔每小时生产纯氯苯kg从氯化塔出来的氯化液的组成为:CH%(质量百分数下同)、CHCl%、CHCl%、HCl%。操作温度℃进料苯的纯度为%、氯气纯度为%(体积百分数)。假定氯气全部参与反应则排出气体的质量为()。A.kgB.kgC.kgD.kg答案:AA.答案正确。物料计算基准为小时反应方程式:相对分子质量:副反应××()氯化液质量的计算已知氯化液中含kg一氯化苯质量百分数为%。所以氯化液的质量为kg=氯化液中除氯苯外其他组分的质量为CH:×=kgCHCl:×=kgHCl:×=kg()参与氯化反应的物料的计算反应苯的量:主反应和副反应消耗苯量kg=´´消耗Cl量为kg=´´´生成HCl量为kg=´´´()加料量的计算加入苯的量为:+=kg把氯气纯度体积分数换算成质量百分数(假定氯气中惰性气体为空气平均相对分子质量为)则氯气纯度为:=´´´´加入氯气量为:kg=´其中惰性气体为-=kg()排出气体的质量计算排出气体的质量为-+=kgB.答案错误。解法中将氯气纯度体积百分数没有换算成质量百分数。计算为:加入氯气量kg=´其中惰性气体为-=kg排出气体的质量为:-+=kgC.答案错误。计算过程中在排出气体中没有减掉氯化液带出的HCl量即+=kgD.答案错误。错误点与B.和C.相同即:+=kg硫酸铝可由含AlO的混合物与HSO反应制得。反应方程如下:AlO混合物中含杂质%(质量百分数下同)原料硫酸为%HSO其余为HO。应用kgAlOkg%HSO。则过量的一种原料的转化率是()。假定AlO全部转化。A.%B.%C.%D.%答案:BB.答案正确。按反应方程式和已知条件计算如下:AlO相对分子质量为Al(SO)相对分子质量为HSO相对分子质量为。加入硫酸量(%)为kg含纯HSO量为×=kg=kmol加入原料AlO混合物kg含纯AlO为×=kg=kmol参加反应的HSO量应为×=kmol在反应系统中HSO过量过量-=kmolHSO转化率为=´A.答案错误。将AlO原料中杂质含量%看成AlO含量则参加反应的AlO的量为×=kg=kmol需要HSO量为×=kmolHSO过量为-=kmolHSO的转化率为=´C.答案错误。将原料%的硫酸看作是纯HSO计算即kg的纯HSO为kmol硫酸的转化率为:=´D.答案错误。计算中没有注意反应方程式中各化合物的系数平衡关系即每一个摩尔的AlO反应需要个摩尔的HSO。而做题时用每一个摩尔的AlO反应需要的是个摩尔的HSO。即kmolAlO反应需要kmolHSO则HSO转化率为=´在利用硫化矿提炼锌时硫酸是副产物。该矿中含ZnS%(质量百分数下同)其他%为惰性物质。生产过程如下反应方程所示最后可以得到%的硫酸硫的回收率为%每天处理硫化矿t。反应方程式为则每天需要水的量是()。A.tB.tC.tD.t答案:AA.答案正确。根据反应方程式可知当摩尔的ZnS反应时就可以产生摩尔的HSO即可以产生%的HSOg。根据题意硫的回收率为%再进行计算。()每天处理t矿石则内含ZnS量为××=kg实际反应能得到硫酸的ZnS量为×=kgkgZnS为kmol即可生成kmolHSO质量为kg可以得到kg=%的硫酸()用水量计算:吸收SO形成HSO用水量为×=t形成%HSO用水量为-=t每天消耗水量为+=tB.答案错误:将生成的HSO的摩尔数看作所需要的水的摩尔数即×=t没有计算形成%硫酸时需要水量。C.答案错误:计算时没有考虑吸收SO形成%HSO时消耗水量即只计算形成%时的水量为-=t。D.答案错误:计算过程中没有考虑题中给的硫的回收率为%即每天处理tZnS。含ZnS为××=kg。ZnS摩尔数为kmol则需要水量为×=t和之和即t。在年生产t乙苯脱氢制取苯乙烯装置中加入水蒸气量为kg水蒸气kg苯乙烯进入温度℃下乙苯转化率为%。苯乙烯收率为%其余副产为苯%、甲苯%、焦炭%。装置年工作日为天已知原料乙苯的纯度为%(质量百分数)其余为甲苯。则反应后气体的产生总量为()。A.kgB.kgC.kgD.kg答案:CC.答案正确。化学反应方程式CHCH→CHCH=CH+HCHCH+H→CHCH+CHCHCH→CH+CHCHCH→C+H+CH××()每小时苯乙烯的产量为kmolhkg==´´每小时需要乙苯量为:kgh=´每小时转化的乙苯的量:×=kgh=kmolh未反应的乙苯量:-=kgh每小时需要水蒸气的量:×=kg每小时需要工业原料乙苯量:kg=甲苯量kg()产物中各组分的量苯乙烯:kg甲苯:kg=´´苯量:××=kg焦炭:×××=kg乙苯:kg乙烯(气)××=kg甲烷(气)(×+×)×=kg氢(气)(+××-×)×=kg气体总量为++=kgA.答案错误B.答案错误C.答案错误。个答案均为计算过程中没有将全部生成的气体计算完全。A.答案少了一项氢与乙苯反应生成甲苯和甲烷所以答案为kgB.答案为在乙苯分解为碳、氢和甲烷反应中计算为×总氢量为(+×-×)×=kg气体总量为kgD.答案为甲烷气体计算错误。在含苯%(质量百分数下同)和甲苯%的混合液连续精馏过程中要求馏出物中能回收原料中%的苯。釜残液中含苯不高于%进料流量为kgh则塔顶苯的摩尔百分数为()。A.%B.%C.%D.%答案:BB.答案正确苯的相对分子质量为甲苯的相对分子质量为。进料中苯的摩尔分数为xB釜残液苯摩尔分数设为x'BB==x釜残液中苯的摩尔分数为'B==x进料液平均相对分子质量为)(=´´=M进料物料的摩尔流量为kmolh==F按照题给定的条件馏出液中回收原料中%的苯则塔顶馏出液中苯的摩尔数为××=kmolh塔底苯的摩尔数为×-=kmolh塔底流出液摩尔数为W塔顶流出液摩尔数为D则=W+Dkmolh==WD=kmolh塔顶苯的摩尔分数为''B==xA、C、D答案错误。计算错误:A.答案直接认为釜残液中含苯%塔顶含苯%概念错误。在由乙烯水合生产乙醇的反应中其主、副反应方程为:主反应副反应假若反应器进料中含CH%(摩尔百分数下同)HO%其余为惰性气体。乙烯的转化率为%乙醇的产率为%以消耗乙烯为基准。则反应器输出物料的总摩尔数为()。A.molB.molC.molD.mol答案:AA.答案正确。选择计算基准为进料mol对过程进行物料衡算输入乙烯为mol生成乙醇的摩尔数为××=mol生成二乙醚的摩尔数为:乙烯理论上转化为乙醇的摩尔数减去实际得到的乙醇摩尔数差的二分之一。因为根据反应方程式每mol乙醇生成mol的二乙醚。所以生成二乙醚的量为mol=´输入水的摩尔数为mol参加反应的水的摩尔数为-×=-=mol由副反应生成的水量为:mol最后水的摩尔数为:+=输出物组成:乙烯×(-)=mol%乙醇mol%二乙醚mol%水:mol%总摩尔数为:molB.答案错误。生成二乙醚量及水量计算错误即×-=总摩尔数为molC.答案错误。计算生成二乙醚量时计算错误。即(×-)×=输出总摩尔数为molD.答案错误。在计算水时少计算副反应生成的水量mol总摩尔数为mol乙烯在银催化剂上用过量空气部分氧化制取环氧乙烷。反应方程如下:主反应:××副反应:反应器进口混合气体的流量为m(标准)h组成如下表所示。附表物料组成物料组成CHNO合计摩尔百分数乙烯的转化率为%反应选择性为%则反应器出口气体的流量为()kgh。A.B.C.D.答案:BB.答案正确。计算基准为小时根据已知条件可计算出环氧乙烷的收率Y=X·SY=×==%乙烯转化量为kmolh=´´乙烯转化为环氧乙烷摩尔数为×=kmolh二氧化碳摩尔数为kmolh)(=´´´´生成水的摩尔数为kmolh反应消耗氧的摩尔数为kmolh=´原料气中氧的摩尔数为kmolh=´出口物料中氧含量为-=kmolh出口气体中氮的含量为kmolh=´出口物料的质量为乙烯:kg=´=´÷øöçèæ´环氧乙烷:×=kg二氧化碳:×=kg水:×=kg氮:×=kg氧:×=kg出口物料总质量为kg即流量为kghA.答案错误。副反应生成二氧化碳计算错误。计算为kgkmolh)(==´´´故出口流量为kgh。C.答案错误。副反应生成二氧化碳和生成水的量计算错误均未考虑反应方程式中系数关系得出口总量为kg即流量为kgh。D.答案错误:在出口气体中未将氮气计算在内故总出口质量为kg即kgh。将含碳%(质量百分数)和水%的液体汽化并在燃烧装置中经催化燃烧得到烟道气其组成为CO:%(摩尔百分数下同)O:%N:%。如下图所示。则kg燃料燃烧氧气过量为()。A.%B.%C.%D.%答案:CC.答案正确。本题物料平衡计算利用惰性气体氮因不参加反应所以出口的气体中氮的量与空气中氮气量相等故本题用N作联系物进行计算。①根据元素平衡计算干烟道气量对碳进行元素平衡输入C的质量=输出C的质量设kmol干烟道气含C量为××=kgkg燃料含C量为kg:kmol=´所以kg燃料可以产生干烟道气kmol②用N作联系物计算出燃烧反应过量空气百分数取基准kmol干烟道气干烟道气中氧气量为×=kmol干烟道气中有×=kmol氮kmol空气中有kmol氮kmol烟道气中空气的摩尔数为kmol=进入空气中含氧量为×=kmol氧气过量-=kmol氧气过量率为=´A.答案错误。计算时用公式=´B.答案错误。计算为=´D.答案错误。计算为=´在硫酸生产过程中二氧化硫催化氧化为三氧化硫。初始气体组成(体积百分数)为SO%O%N%氧化过程是在℃kPa下进行转化率为%。则计算并选择反应混合物气体中SO的分压为()。A.kPaB.kPaC.kPaD.kPa答案:AA.答案正确。SO氧化反应方程式为设原料气为mol。根据题意进料气中SO为molO为molN为mol。反应后气体SO=×=molSO=-=molO=-××=molN=mol反应后总摩尔数为mol其中:SO为=´SO为=´O为=´N为=´各组分的分压kPaso=´=pkPaso=´=pkPao=´=pB.答案错误。消耗氧气量计算错误计算为余氧量为-×=总摩尔数为molSO摩尔百分数为=´SO的分压为×=kPaC.答案错误。误认为反应前后总摩尔数不变则SO摩尔分数为%即SO的分压为:×=kPaD.答案错误。计算中总摩尔数没有将N的摩尔数计算在内即总摩尔数为:++=molSO的摩尔分数为%即SO的分压为×=kPa合成氨厂用铜氨液吸收脱碳气中微量的CO和CO经脱碳后出塔气体中CO的含量小于mLm。脱碳气的组成如下表。附表脱碳气组成脱碳气组成HNCOCO(CHAr)合计摩尔百分数脱碳气的消耗定额为m(标准)tNH工厂生产能力为tNHa。生产过程中氨损失率为%年工作日天。当吸收剂的吸收能力为mCOm铜氨液时计算并选择铜氨液的入塔流量为()。A.mhB.mhC.mhD.mh答案:AA.答案正确。以每小时为计算基准。计算气体入塔的流量根据题意每一吨氨消耗m脱碳气为完成生产任务每小时需要生产氨的量为t=´´每小时消耗脱碳气量×=m脱碳气中含CO量G=×=mCO占脱碳气中惰性气体的分数m==yCOm惰性气体脱碳后CO占脱碳气中惰性气体的分数ym´»´´=yCOm惰性气体需要脱掉(吸收)CO量G=×(-)×(-×-)=××=m完成吸收任务需要的铜氨液为hm=B.答案错误。计算中没有计算CO在脱碳前后在惰性气体中的分数。直接计算为需要脱掉的CO量为:×(-×-)=m故需要铜氨溶液量为hm=C.答案错误。计算中没有考虑过程中氨的损失率%。即为了完成生产任务每小时需要生产氨的量为t=´每小时消耗脱气量为×=m脱气中含CO量为×=m需要脱掉CO量为G=×(-)×(-×-)G=m(CO)为完成生产任务需要的铜氨液量为hm=D.答案错误。计算时误将每天生产量作为每小时生产量即吨=´每小时消耗脱气量为×=m故最终需要铜氨液的量为mh有乙烯和丙烯的气体混合物摩尔分率分别为%和%。已知乙烯和丙烯的Cp,mT函数式如下:乙烯Cp,m=+×T-×T(kcalkmol·K)丙烯Cp,m=+×T-×T(kcalkmol·K)则上述混合气体℃时的定压摩尔热容Cp,m为()。A.kJkmol·KB.kJkmol·KC.kJkmol·KD.kJkmol·K答案:BB.答案正确。设N和N表示乙烯和丙烯的摩尔分数以Cp,m和Cp,m表示乙烯和丙烯℃时理想气体定压摩尔热容。现根据题中所给定的乙烯和丙烯的定压摩尔热容函数关系将℃代入计算则得Cp,m=+××-××=+-=kcalkmol·K=kJkmol·KCp,m=+×T-×T=+××-××=+-=kcalkmol·K=kJkmol·KKkJkmolm,×==´´=pC所以给定的混合气体理想气体定压摩尔热容为kJkmol·KA.答案错误。计算中温度℃没有换算成K表示即Cp,m=+××-××=kJkmol·KCp,m=+××-××=kJkmol·KCp,m=×+×=kJkmol·KC.答案和D.答案为计算过程中计算错误。气体经燃烧后从燃烧室排出的气体组成(体积百分数)为:CO%、CO%、O%、HO%、N%。则该气体从℃冷却至℃所需移出的热量为()。混合气体中各组分在℃和℃下的摩尔热容数值见下表。A.kJmolB.kJmolC.kJmolD.kJmol答案:AA.答案正确。计算每一组分。从℃冷至℃时从气体中移走的热量为Q=∑Mi(Cp,m×-Cp,m×)Mi:为气体中某一组分的摩尔量。计算基准为mol气体基准温度为℃。CO:×(×-×)=×JCO:×(×-×)=×JO:×(×-×)=×JHO:×(×-×)=×JN:×(×-×)=×JQ=kJmol每一摩尔气体从℃冷却至℃移出的热量为kJ。B.答案错误。在计算时没有计算N气从℃降至℃时应移出的热量即×+×+×+×=×J=kJmol=kJmolC.答案错误。计算中没有注意题目要求解得每摩尔应移出的热量为kJmol。D.答案错误。计算中换算错误得到每摩尔移出热量为kJmol。配制NaOH溶液是在带有夹套的搅拌釜中进行的。现用%(质量百分数下同)NaOH溶液配制得到浓度为%的NaOH水溶液kg。假定溶液进料、出料温度均为℃则冷却水移出的热量为()。A.×kJB.kJC.×kJD.×kJ答案:CC.答案正确。计算时选择基准温度为℃。本题用积分溶解热进行计算。先将%NaOH水溶液和%NaOH水溶液换算成molHOmolNaOH。%NaOH:NaOHOmolHmol=%NaOH:NaOHOmolHmol=查得molHOmolNaOH和molHOmolNaOH溶液的积分溶解热分别为kJmolNaOH和kJmolNaOH被稀释的溶液含溶质量为×=kg溶质的摩尔数为kmol稀释过程的热效应kJ)(´=´´=´´=Q由于取基准温度为℃进料带入的热量与物料离开釜带出的热量均等于故冷却水需要移出的热量为×kJ。A.答案错误。计算公式错误解得××(-)=×kJB.答案错误。计算公式错误解得kJ)(=´D.答案错误。计算中换算错误×kJkg%(质量百分数下同)的发烟硫酸和kg%的发烟硫酸于℃下混合时所发生的热效应为()。A.×kJB.×kJC.×kJD.×kJ答案:AA.答案正确。本题用SO和水的混合热进行计算。液态SO和水的混合热可按下述经验公式计算)OHkcalkg()(=mmtmmq式中:q为液态SO和水的混合热kcalkgHOm为配得酸中SO的含量%t为混合温度℃。现在把含量为%的发烟硫酸称a酸%发烟硫酸称b酸。a酸含SO设mab酸含SO设为mb。两酸混合以后的酸称c酸其含量为mc。根据盖斯定律混合过程热效应Q可按下式计算Q=Qc-(Qa+Qb)配制的最终酸的质量=+=kg①现在计算%和%的发烟硫酸及配制成的c酸含SO的量a酸含SO量:)(a=´úûùêëé´=mb酸含SO量:()b=´úûùêëé´=m混合后的c酸浓度c=´´=m②计算a、b、c酸的SO和水的混合热()OHkcalkga=´=q()OHkcalkgb==´=q()OHkcalkgc=´=q混合过程热效应为Q=Qc-(Qa+Qb)çèæ´´´´=÷øö´´=××-(××+××)=kcal=×kJB.答案错误。计算过程中没有把%和%的发烟硫酸换算成SO的百分含量。将a酸含量看作%将b酸含SO量看成%故计算结果为:×kcalkgHO=×kJC.答案错误。单位换算错误即混合热为×kJD.答案错误。公式用错混合热Q=(×+×)-×=kcal=×kJ流量为kgh的气体苯从K、MPa降压冷却至K、MPa时的焓变为()。A.-×kJhB.-×kJhC.-×kJhD.×kJh答案:AA.答案正确。假设如下热力学途径:第步是气体苯在K等温下压力由MPa降至MPa焓变为ΔH第步是在MPa压力下从K降温至K焓变为ΔH过程总焓变为ΔH。先求ΔH即理想气体从K降温到K的焓变从常用物质标准焓变数据表中查到:KK所以()kJh=´´=DH第步是计算气体苯在K等温下从MPa降压到MPa的焓变ΔH从相关资料中查到苯的临界温度为℃(K)临界压力为MPa(atm)因而r==Tr==p查焓与对比温度、对比压力图得(-H)Tc=cal(mol·K)=J(mol·K)所以-H=×=Jmol=kJkmolkJh=´=DH因此ΔH=ΔH+ΔH=-=-kJh≈-×kJh焓差ΔH为负值说明苯从K、MPa冷却降压到K、MPa这一过程是放热的。B.答案错误。计算中没有考虑压力对苯状态变化时对焓变的影响即直接用苯从K降到K时焓变作为本题答案即焓变为-kJh。C.答案错误。在计算ΔH时没有计算苯在同一压力下、不同温度之间的平均热容即)(Δ´=´´´=HkJ´=´=DD=DHHHD.答案错误。同样在计算ΔH时温度T和T代错即)(=´=DHkJ´===DD=DHHH在一个m的容器内放置mol的苯蒸气。若温度降至℃时则苯此时冷凝量是()。A.molB.molC.kmolD.mol答案:AA.答案正确。首先计算苯在℃时蒸气压可以用公式计算也可以查相关手册从手册中查到℃时苯蒸气压MPa(化工工艺设计手册)。再应用理想气体状态方程式计算此时气体摩尔数PV=nRTRTPVn=mol=´´´´´=n冷凝苯的量为:-=mol。B.答案错误。在计算苯的摩尔数时苯蒸气压换算错误。解得mol=´´´´´=n冷凝苯的量为-=mol。C.答案错误。计算公式PV=nRT中代错数且将题中给定的mol看成kmol即kmol=´´´´=n冷凝苯的量为kmol。D.答案错误。计算时温度计算错误压力也换算错误。解得mol=´´´´´=n冷凝苯量为:-=mol。物料分流时混合气体流量和组成见下表。此股气体分成两路主线气体经换热器加热到℃副线气体不加热。在换热器出口处被加热到℃的主线气体和副线气体汇合成为℃的气体。求主、副线气体每小时流量。两股气体如本题附图所示。混合气在A点分成两股被加热的一股在B点与不加热气体汇合成为℃。A.主线kgh副线kghB.主线kgh副线kghC.主线kgh副线kghD.主线kgh副线kgh答案:AA.答案正确。热量衡算基准取℃气体。混合气中各组分的质量分数和℃、℃、℃和℃的比热容数据列于下表。表中比热容的单位是kJ(kg·K)。℃的混合气定压比热容为cp=×+×+×+×+×=kJ(kg·K)℃的混合气定压比热容为cp=×+×+×+×+×=kJ(kg·K)℃的混合气定压比热容为cp=×+×+×+×+×=kJ(kg·K)℃的混合气定压比热容为cp=×+×+×+×+×=kJ(kg·K)设主线气体的质量流量为Wkgh汇合处主线气体的温度为℃热量为Q即kJh)(WWQ=´=汇合处副线气体的温度为℃热量为

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