2025年江西省化學(xué)工程與工藝專升本模擬測試試卷（含答案）考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.在恒定壓強(qiáng)下，氣體體積減小的過程，其內(nèi)能（）。A.一定增加B.一定減少C.不變D.無法確定2.下列物質(zhì)中，屬于非電解質(zhì)的是（）。A.氫氧化鈉B.硫酸C.蔗糖D.氯化鈉3.對于理想氣體，下列關(guān)系式中正確的是（）。A.B.C.D.4.在一個絕熱容器中，將0℃的冰化為0℃的水，此過程體系的熵變（）。A.大于零B.小于零C.等于零D.無法確定5.液體在毛細(xì)管中上升，說明液體分子間作用力（）。A.內(nèi)聚力大于附著力B.內(nèi)聚力小于附著力C.內(nèi)聚力等于附著力D.無法確定6.在連續(xù)精餾塔中，要提高產(chǎn)品的純度，應(yīng)（）。A.降低回流比B.提高回流比C.增大進(jìn)料量D.減小進(jìn)料量7.某液體在常壓下的沸點(diǎn)為100℃，在其上方的蒸氣分壓等于101.325kPa時，該液體（）。A.開始沸騰B.處于氣液平衡狀態(tài)C.汽化率最大D.無法判斷8.在進(jìn)行傳熱計算時，為了提高傳熱效率，通常采取的措施是（）。A.增大傳熱面積B.減小傳熱溫差C.減小總傳熱熱阻D.以上都是9.對于管內(nèi)強(qiáng)制對流沸騰，隨著壁面過熱度的增加，沸騰換熱系數(shù)（）。A.減小B.增大C.不變D.先增大后減小10.在間歇釜式反應(yīng)器中，進(jìn)行一級不可逆液相反應(yīng)，反應(yīng)物初始濃度為C?，反應(yīng)速率常數(shù)k，反應(yīng)進(jìn)行到時間t時，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率為（）。A.B.C.D.二、填空題（每空2分，共20分。1.在恒溫恒容條件下，理想氣體的膨脹功為________。2.分子擴(kuò)散的基本定律是________定律。3.傳熱的基本方式有________、________和________。4.單元操作依據(jù)的基本定律是________定律和________定律。5.在連續(xù)精餾塔中，進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q的定義為________與進(jìn)料液的摩爾汽化潛熱之比。三、判斷題（每小題2分，共10分。請判斷下列說法的正誤，正確的劃“√”，錯誤的劃“×”。1.熵是一個狀態(tài)函數(shù)，其變化只與體系的始末狀態(tài)有關(guān)，而與變化過程無關(guān)。（）2.液體的表面張力總是使液體的表面積收縮到最小。（）3.在精餾操作中，提餾段下降的液相流量等于餾出液流量。（）4.對于穩(wěn)態(tài)傳熱過程，沿傳熱路線任何截面上，熱流量總是相等的。（）5.在恒容條件下，理想氣體的內(nèi)能變化只取決于溫度的變化。（）四、簡答題（每小題5分，共15分。1.簡述費(fèi)克定律的內(nèi)容及其物理意義。2.什么是雷諾數(shù)？它表征流體的什么物理性質(zhì)？3.簡述精餾操作實(shí)現(xiàn)分離的原理。五、計算題（共35分。1.（8分）在101.325kPa和300K下，將10kmol的空氣從初壓1MPa絕熱膨脹至0.1MPa。設(shè)空氣可視為理想氣體，Cv,m=20.8J·mol?1·K?1，計算該過程的終溫及體系對外做的膨脹功。2.（10分）在一個常壓操作的填料塔中，用洗油吸收混合氣中的氨。已知塔的直徑為1.5m，填料層高度為6m，氣相流量為100kmol/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），液相流量為50m3/h。假設(shè)氣液兩相呈活塞流，試計算氣相和液相的空塔速度及比表面積（m2/m3）。（注：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體摩爾體積約為22.4m3/kmol）3.（10分）某液體在管內(nèi)作強(qiáng)制湍流流動，管內(nèi)徑d=50mm，液體平均溫度下粘度μ=0.001Pa·s，導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.6W·m?1·K?1，定性溫度下的比熱容Cp=3.8kJ·kg?1·K?1，密度ρ=1000kg·m?3。若管壁與液體之間的對流傳熱系數(shù)h=1000W·m?2·K?1，試估算管壁與液體之間的熱阻R?（基于管內(nèi)表面積m?1）和管壁的熱阻R?（基于管內(nèi)表面積，假設(shè)管壁材料導(dǎo)熱系數(shù)λ_wall=45W·m?1·K?1，管壁厚度δ=2mm）。4.（7分）在一個連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器（CSTR）中，進(jìn)行液相一級不可逆反應(yīng)A→P，反應(yīng)速率常數(shù)k=0.1h?1。進(jìn)料濃度為1mol/L，進(jìn)料流量為2L/h。求反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物A的濃度。---試卷答案一、選擇題1.B2.C3.B4.A5.B6.B7.B8.A9.B10.A二、填空題1.零2.費(fèi)克3.傳導(dǎo)、對流、輻射4.牛頓運(yùn)動；質(zhì)量守恒5.進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)（或進(jìn)料中液體摩爾分?jǐn)?shù)）與進(jìn)料液的摩爾汽化潛熱之比三、判斷題1.√2.√3.√4.√5.√四、簡答題1.簡述費(fèi)克定律的內(nèi)容及其物理意義。答：費(fèi)克定律指出，單位時間內(nèi)通過單位面積的物質(zhì)傳遞量（擴(kuò)散通量）與該方向的濃度梯度成正比。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為J=-D?C。物理意義是描述了物質(zhì)分子擴(kuò)散的宏觀規(guī)律，即物質(zhì)總是從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域擴(kuò)散。2.什么是雷諾數(shù)？它表征流體的什么物理性質(zhì)？答：雷諾數(shù)（Re）是一個無量綱數(shù)，定義為Re=ρvd/μ，其中ρ為流體密度，v為特征速度，d為特征尺寸，μ為流體粘度。雷諾數(shù)表征了流體流動狀態(tài)，是判斷流體流動是層流還是湍流的重要參數(shù)。Re<2000通常為層流，Re>4000通常為湍流。3.簡述精餾操作實(shí)現(xiàn)分離的原理。答：精餾操作利用混合液中各組分揮發(fā)度的差異，通過多次部分氣化和部分冷凝，使氣液兩相進(jìn)行多次熱量和物質(zhì)交換，最終達(dá)到氣相產(chǎn)品中易揮發(fā)組分濃度高，液相產(chǎn)品中難揮發(fā)組分濃度高的分離目的。其核心是利用精餾段上升的蒸汽和提餾段下降的液相組成的逐板變化，實(shí)現(xiàn)分離。五、計算題1.（8分）在101.325kPa和300K下，將10kmol的空氣從初壓1MPa絕熱膨脹至0.1MPa。設(shè)空氣可視為理想氣體，Cv,m=20.8J·mol?1·K?1，計算該過程的終溫及體系對外做的膨脹功。解：理想氣體絕熱過程方程為PV^γ=常數(shù)，其中γ=Cp/Cv。對于雙原子氣體如空氣，γ≈1.4。過程方程可寫為P?V?^γ=P?V?^γ，結(jié)合理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT，得T?=T?(P?/P?)^((γ-1)/γ)。初態(tài)：P?=1MPa=10^6Pa,T?=300K。終態(tài)：P?=0.1MPa=10^5Pa。T?=300(10^6/10^5)^((1.4-1)/1.4)=300(10)^0.2857=300×1.933=581.9K。絕熱過程體系對外做功W=ΔU=nCv,m(T?-T?)=10×20.8(581.9-300)=10×20.8×281.9=58787.2J≈58.88kJ。2.（10分）在一個常壓操作的填料塔中，用洗油吸收混合氣中的氨。已知塔的直徑為1.5m，填料層高度為6m，氣相流量為100kmol/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），液相流量為50m3/h。假設(shè)氣液兩相呈活塞流，試計算氣相和液相的空塔速度及比表面積（m2/m3）。（注：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體摩爾體積約為22.4m3/kmol）解：氣相空塔速度u_g=V_g/A=V_g/(πd2/4)=100×22.4/(π×1.52/4)=100×22.4/(π×2.25/4)=100×22.4/(1.767)=1264.8/1.767=717.9m3/h=1.96m/h。液相空塔速度u_l=V_l/A=V_l/(πd2/4)=50/((π×1.52)/4)=50/(π×2.25/4)=50/(2.25π)=50/7.069=7.07m/h。比表面積a=填料層總表面積/Ac=填料層總表面積/(πd2L/4)=(假設(shè)填料比表面積為a_f，填料體積為V_f)V_f/(πd2L/4)=a_f×(πdL)/(πd2L/4)=4a_f/d=4a_f/1.5。但題目未給出填料比表面積a_f，無法直接計算總比表面積。若題目意圖是求理論塔板數(shù)或傳質(zhì)單元數(shù)，則需更多數(shù)據(jù)。此處按字面計算比表面積與直徑的倒數(shù)關(guān)系。若假設(shè)填料比表面積a_f=100m2/m3（示例），則a=4×100/1.5=266.7m2/m3。3.（10分）某液體在管內(nèi)作強(qiáng)制湍流流動，管內(nèi)徑d=50mm，液體平均溫度下粘度μ=0.001Pa·s，導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.6W·m?1·K?1，定性溫度下的比熱容Cp=3.8kJ·kg?1·K?1，密度ρ=1000kg·m?3。若管壁與液體之間的對流傳熱系數(shù)h=1000W·m?2·K?1，試估算管壁與液體之間的熱阻R?（基于管內(nèi)表面積m?1）和管壁的熱阻R?（基于管內(nèi)表面積，假設(shè)管壁材料導(dǎo)熱系數(shù)λ_wall=45W·m?1·K?1，管壁厚度δ=2mm）。解：基于管內(nèi)表面積的熱阻R?=1/h=1/1000=0.001m2·K/W。管壁熱阻R?=δ/(λ_wall×A)=(δ/(λ_wall×πdl))，其中l(wèi)為管長，d為管內(nèi)徑。R?=δ/(λ_wall×πd2/4)=2/(45×π×(0.05)2/4)=2/(45×π×0.0025/4)=2/(45×0.00785/4)=2/(0.3534/4)=2/0.0883=22.6m2·K/W。4.（7分）在一個連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器（CSTR）中，進(jìn)行液相一級不可逆反應(yīng)A→P，反應(yīng)速率常數(shù)k=0.1h?1。進(jìn)料濃度為1mol/L，進(jìn)料流量為2L/h。求反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)物A的濃度。解：對于一級反應(yīng)在CSTR中的物料衡算：FCA_in-FCA_out+R=(VCA/C_A)dcA/dt。穩(wěn)態(tài)操作時dcA/dt=0，且FCA_in=FA?=QCA?，F(xiàn)CA_out=QA=QC_A。代入得QC_A-QCA?+QC_Ak=0。整理得C_A=CA?/(1+kτ)，其中τ=V/Q=反應(yīng)器體積/進(jìn)料流量。題目未