化學(xué)工業(yè)化工原理與工藝實(shí)踐練習(xí)題姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標(biāo)封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細(xì)閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、選擇題1.下列哪種物質(zhì)屬于無機(jī)物？

A.乙醇

B.乙酸

C.硫酸

D.丙酮

2.氨合成過程中，下列哪種催化劑應(yīng)用最廣泛？

A.鉑

B.銅鋅

C.鐵基

D.鉑鉬

3.在化學(xué)工業(yè)中，下列哪種方法用于分離液體混合物？

A.萃取

B.離心分離

C.吸附

D.沉淀

4.下列哪種物質(zhì)屬于高分子化合物？

A.氯化鈉

B.聚乙烯

C.硫酸

D.氨水

5.在化工生產(chǎn)中，下列哪種方法用于降低設(shè)備腐蝕？

A.加熱

B.冷卻

C.陰極保護(hù)

D.陽極保護(hù)

6.下列哪種物質(zhì)具有強(qiáng)還原性？

A.氧化鈣

B.氫氣

C.氧氣

D.硫化氫

7.在化工生產(chǎn)中，下列哪種設(shè)備用于加熱和冷卻？

A.熱交換器

B.冷凝器

C.真空泵

D.離心泵

8.下列哪種物質(zhì)屬于無機(jī)酸？

A.乙酸

B.硝酸

C.氫氧化鈉

D.氫氧化鈣

答案及解題思路：

1.答案：C

解題思路：無機(jī)物是指不含碳?xì)滏I的化合物。乙醇（A）、乙酸（B）和丙酮（D）都是有機(jī)物，因?yàn)樗鼈兌己刑細(xì)滏I。硫酸（C）是無機(jī)酸，不含碳?xì)滏I。

2.答案：C

解題思路：在氨合成過程中，鐵基催化劑因其高活性和穩(wěn)定性而被廣泛應(yīng)用。

3.答案：A

解題思路：萃取是一種常用的分離液體混合物的方法，通過選擇合適的溶劑將目標(biāo)物質(zhì)從混合物中提取出來。

4.答案：B

解題思路：高分子化合物是指由大量重復(fù)單元組成的大分子。氯化鈉（A）、硫酸（C）和氨水（D）不是高分子化合物，而聚乙烯（B）是由乙烯單元重復(fù)連接而成的高分子。

5.答案：C

解題思路：陰極保護(hù)是一種防止金屬腐蝕的方法，通過使金屬成為電解池的陰極來減少腐蝕。

6.答案：D

解題思路：強(qiáng)還原性物質(zhì)能夠提供電子。氧化鈣（A）和氧氣（C）是氧化劑，而氫氣（B）和硫化氫（D）是還原劑，其中硫化氫的還原性更強(qiáng)。

7.答案：A

解題思路：熱交換器是用于加熱和冷卻流體的一種設(shè)備，通過熱量的傳遞實(shí)現(xiàn)不同流體之間的熱交換。

8.答案：B

解題思路：無機(jī)酸是指不含氫氧根離子的酸。乙酸（A）是羧酸，氫氧化鈉（C）和氫氧化鈣（D）是堿，而硝酸（B）是無機(jī)酸。二、填空題1.化學(xué)工業(yè)中，合成氨的原料為氮?dú)夂蜌錃狻?/p>

2.在化工生產(chǎn)中，反應(yīng)器按操作方式可分為間歇式反應(yīng)器和連續(xù)式反應(yīng)器。

3.吸附法分離混合物時(shí)，常用的吸附劑有活性炭和分子篩。

4.化工生產(chǎn)中，常用的干燥劑有無水氯化鈣和硅膠。

5.下列物質(zhì)中，具有氧化性的是高錳酸鉀。

6.在化工生產(chǎn)中，用于測定氣體密度的儀器是烏氏管粘度計(jì)。

7.下列物質(zhì)中，屬于高分子化合物的是聚乙烯。

8.在化工生產(chǎn)中，用于降低設(shè)備腐蝕的方法有陰極保護(hù)和涂覆保護(hù)層。

答案及解題思路：

1.答案：氮?dú)?、氫?/p>

解題思路：合成氨的工業(yè)生產(chǎn)主要通過哈柏法（Haberprocess），該法以氮?dú)夂蜌錃鉃樵?，在高溫高壓下合成氨?/p>

2.答案：間歇式反應(yīng)器、連續(xù)式反應(yīng)器

解題思路：反應(yīng)器的操作方式根據(jù)生產(chǎn)需要和反應(yīng)特性分為間歇式和連續(xù)式，前者適合于小批量生產(chǎn)，后者適合于大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。

3.答案：活性炭、分子篩

解題思路：活性炭和分子篩因其高吸附功能，常用于化工生產(chǎn)中的混合物分離和純化。

4.答案：無水氯化鈣、硅膠

解題思路：無水氯化鈣和硅膠具有很強(qiáng)的吸水性，因此常用于干燥過程，以去除氣體或液體中的水分。

5.答案：高錳酸鉀

解題思路：高錳酸鉀是一種強(qiáng)氧化劑，在化學(xué)反應(yīng)中能接受電子，使其他物質(zhì)氧化。

6.答案：烏氏管粘度計(jì)

解題思路：烏氏管粘度計(jì)是測定流體粘度的常用儀器，也可以用于測定氣體的密度。

7.答案：聚乙烯

解題思路：高分子化合物是由許多重復(fù)單元組成的大分子，聚乙烯是由乙烯單體聚合而成的高分子聚合物。

8.答案：陰極保護(hù)、涂覆保護(hù)層

解題思路：陰極保護(hù)通過施加外部電流使金屬表面成為陰極，減少腐蝕；涂覆保護(hù)層則是通過在金屬表面涂覆一層保護(hù)材料來隔離腐蝕介質(zhì)。三、判斷題1.化學(xué)工業(yè)中，合成氨的原料為氫氣和氮?dú)狻＃ā蹋?/p>

解題思路：合成氨的過程是通過哈柏法（Haberprocess）進(jìn)行的，該過程的主要原料是氫氣（H?）和氮?dú)猓∟?），在高溫、高壓和催化劑的條件下進(jìn)行反應(yīng)，氨（NH?）。

2.化工生產(chǎn)中，反應(yīng)器按操作方式可分為間歇式和連續(xù)式。（√）

解題思路：根據(jù)反應(yīng)器的操作方式，反應(yīng)器可以分為間歇式和連續(xù)式。間歇式反應(yīng)器在反應(yīng)完成后需要停止操作，而連續(xù)式反應(yīng)器則可以連續(xù)進(jìn)行反應(yīng)。

3.吸附法分離混合物時(shí)，常用的吸附劑有硅膠和活性炭。（√）

解題思路：吸附法是一種常見的分離技術(shù)，硅膠和活性炭因其良好的吸附功能，常被用作吸附劑來分離混合物中的組分。

4.化工生產(chǎn)中，常用的干燥劑有生石灰和硫酸。（×）

解題思路：在化工生產(chǎn)中，常用的干燥劑主要有生石灰（氧化鈣，CaO）和硅膠等。硫酸（H?SO?）通常用作催化劑或脫水劑，而不是干燥劑。

5.下列物質(zhì)中，具有氧化性的是氫氣。（×）

解題思路：氫氣（H?）是一種還原劑，而不是氧化劑。它通常在化學(xué)反應(yīng)中提供電子，使其他物質(zhì)被還原。

6.在化工生產(chǎn)中，用于測定氣體密度的儀器是密度計(jì)。（√）

解題思路：密度計(jì)是一種用于測量物質(zhì)密度的儀器，包括氣體密度。在化工生產(chǎn)中，密度計(jì)可以用來測定氣體的密度。

7.下列物質(zhì)中，屬于高分子化合物的是硫酸。（×）

解題思路：高分子化合物是由許多單體分子通過化學(xué)鍵連接而成的大分子，如聚合物。硫酸（H?SO?）是一種無機(jī)酸，不屬于高分子化合物。

8.在化工生產(chǎn)中，用于降低設(shè)備腐蝕的方法有陰極保護(hù)和陽極保護(hù)。（√）

解題思路：陰極保護(hù)和陽極保護(hù)是兩種常見的腐蝕控制方法。陰極保護(hù)通過使金屬表面成為陰極來減少腐蝕，而陽極保護(hù)則通過使金屬表面成為陽極來控制腐蝕。這兩種方法在化工生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。四、簡答題1.簡述化學(xué)工業(yè)中，合成氨的原料及合成原理。

答案：

原料：合成氨的主要原料為氮?dú)猓∟?）和氫氣（H?）。

合成原理：合成氨的過程是氮?dú)夂蜌錃庠诟邷亍⒏邏汉痛呋瘎┑淖饔孟拢ㄟ^哈柏博施法（HaberBoschprocess）進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，氨（NH?）。化學(xué)反應(yīng)方程式為：N?3H?→2NH?。

解題思路：

確定合成氨的主要原料。

描述合成氨的基本過程，包括反應(yīng)條件（高溫、高壓、催化劑）和化學(xué)反應(yīng)方程式。

2.簡述化工生產(chǎn)中，反應(yīng)器按操作方式分類及特點(diǎn)。

答案：

分類：反應(yīng)器按操作方式可分為間歇式反應(yīng)器、連續(xù)式反應(yīng)器和半連續(xù)式反應(yīng)器。

特點(diǎn)：

間歇式反應(yīng)器：操作靈活，但效率較低，適用于小批量生產(chǎn)。

連續(xù)式反應(yīng)器：生產(chǎn)效率高，適合大規(guī)模生產(chǎn)，但靈活性較差。

半連續(xù)式反應(yīng)器：介于兩者之間，具有中等的生產(chǎn)效率和靈活性。

解題思路：

列出反應(yīng)器的三種操作方式。

分別描述每種反應(yīng)器的主要特點(diǎn)。

3.簡述吸附法分離混合物的原理及應(yīng)用。

答案：

原理：吸附法是利用吸附劑對混合物中各組分的吸附能力差異，使組分在吸附劑表面發(fā)生吸附，從而實(shí)現(xiàn)分離。

應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于氣體凈化、液體脫色、催化劑制備等領(lǐng)域。

解題思路：

解釋吸附法的原理。

列舉吸附法的主要應(yīng)用領(lǐng)域。

4.簡述化工生產(chǎn)中，干燥劑的種類及選用原則。

答案：

種類：常見的干燥劑有硅膠、活性氧化鋁、分子篩等。

選用原則：

根據(jù)被干燥物料的特性選擇合適的干燥劑。

考慮干燥劑的吸附能力和再生功能。

考慮干燥劑的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。

解題思路：

列出常見的干燥劑種類。

描述選用干燥劑時(shí)應(yīng)考慮的原則。

5.簡述在化工生產(chǎn)中，降低設(shè)備腐蝕的方法及原理。

答案：

方法：

采用耐腐蝕材料。

使用防腐涂層。

采用陰極保護(hù)。

原理：

耐腐蝕材料：通過物理或化學(xué)性質(zhì)來抵抗腐蝕。

防腐涂層：形成一層保護(hù)層，隔離腐蝕介質(zhì)。

陰極保護(hù)：通過外加電流，使金屬表面成為陰極，從而減少腐蝕。

解題思路：

列出降低設(shè)備腐蝕的幾種方法。

解釋每種方法的原理。

6.簡述化工生產(chǎn)中，用于測定氣體密度的儀器及原理。

答案：

儀器：氣體密度計(jì)，如烏式密度計(jì)、皮托管式密度計(jì)等。

原理：

烏式密度計(jì)：根據(jù)氣體與液體在烏氏管中的平衡壓力差來測定密度。

皮托管式密度計(jì)：通過測量氣體流速和壓力差來計(jì)算密度。

解題思路：

列出用于測定氣體密度的儀器種類。

描述每種儀器的原理。

7.簡述高分子化合物的特點(diǎn)及應(yīng)用。

答案：

特點(diǎn)：

分子量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

有良好的物理和化學(xué)穩(wěn)定性。

可塑性好，易于加工。

應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于塑料、橡膠、纖維、涂料等領(lǐng)域。

解題思路：

列出高分子化合物的幾個(gè)主要特點(diǎn)。

列舉高分子化合物的主要應(yīng)用領(lǐng)域。

8.簡述化工生產(chǎn)中，用于降低設(shè)備腐蝕的方法及注意事項(xiàng)。

答案：

方法：同第5題。

注意事項(xiàng)：

選擇耐腐蝕材料時(shí)，要考慮成本和加工功能。

防腐涂層施工要均勻，避免出現(xiàn)裂紋或脫落。

陰極保護(hù)系統(tǒng)要定期檢查和維護(hù)。

解題思路：

列出降低設(shè)備腐蝕的方法。

描述使用這些方法時(shí)需要注意的事項(xiàng)。五、計(jì)算題1.已知合成氨反應(yīng)：N2(g)3H2(g)?2NH3(g)，反應(yīng)的平衡常數(shù)Kc=1.8×10^3，求在25℃下，反應(yīng)物N2和H2的濃度分別為0.2mol/L和0.6mol/L時(shí)，反應(yīng)的平衡濃度。

答案及解題思路：

設(shè)NH3的平衡濃度為xmol/L。根據(jù)平衡常數(shù)Kc的定義，我們可以寫出：

Kc=[NH3]2/([N2][H2]3)

代入已知的初始濃度和Kc的值：

1.8×10^3=x2/(0.2(0.6)3)

解這個(gè)方程得到x的值：

x2=1.8×10^30.2(0.6)3

x2=1.8×10^30.20.216

x2=78.464

x≈8.82mol/L

所以，NH3的平衡濃度為8.82mol/L。N2和H2的平衡濃度分別為：

[N2]eq=0.2x/2≈0.28.82/2=3.91mol/L（不可行，說明平衡濃度需重新計(jì)算）

這里需要檢查計(jì)算過程，因?yàn)闈舛炔荒転樨?fù)。重新計(jì)算N2的平衡濃度：

由于[N2]初始濃度遠(yuǎn)大于[NH3]，我們可以假設(shè)[N2]的濃度變化不大，即[N2]eq≈0.2mol/L。

再次應(yīng)用Kc公式：

1.8×10^3=(8.82)2/(0.2(0.6)3)

1.8×10^3=78.464/(0.20.216)

1.8×10^3=78.464/0.0432

x≈1816mol/L（顯然不合理）

重新審視，這里可能存在誤解，應(yīng)該使用以下公式來求解N2的平衡濃度：

[N2]eq=0.21/2x

[H2]eq=0.63/2x

Kc=(x/2)2/([N2]eq[H2]eq3)

將[N2]eq和[H2]eq的表達(dá)式代入Kc：

1.8×10^3=(x/2)2/((0.21/2x)(0.63/2x)3)

通過解這個(gè)方程可以得到N2和H2的平衡濃度。此處由于沒有具體的代數(shù)解法，通常需要使用數(shù)值方法或圖表法求解。

2.已知某化工生產(chǎn)中，混合物中甲烷和乙烷的摩爾比為1:1，若采用吸附法分離，試求分離后甲烷和乙烷的摩爾比。

答案及解題思路：

吸附法分離過程中，甲烷和乙烷的分離效果取決于它們的吸附系數(shù)。由于題目沒有給出具體的吸附系數(shù)，我們無法直接計(jì)算分離后的摩爾比。一般情況下，假設(shè)吸附平衡常數(shù)（Kd）對于甲烷和乙烷是已知的，我們可以使用以下公式計(jì)算分離后的摩爾比：

Mole_ratio_final=(1Kd_r/Kd_a):(1Kd_a/Kd_r)

其中，Kd_r是甲烷的吸附平衡常數(shù)，Kd_a是乙烷的吸附平衡常數(shù)。如果題目沒有給出這些數(shù)據(jù)，則無法進(jìn)行計(jì)算。

3.某干燥劑吸收水分的量為自身質(zhì)量的20%，求干燥劑在吸收一定量水分后的剩余質(zhì)量。

答案及解題思路：

設(shè)干燥劑的原質(zhì)量為m克，則吸收的水分為0.2m克。吸收一定量水分后，干燥劑的剩余質(zhì)量為原質(zhì)量加上吸收的水分，減去吸收水分的量：

剩余質(zhì)量=m0.2m吸收的水分

由于題目沒有給出吸收的具體水分量，因此無法計(jì)算出干燥劑剩余質(zhì)量的具體數(shù)值。

4.已知某化工生產(chǎn)中，氣體密度計(jì)的讀數(shù)為0.6，求該氣體的相對密度。

答案及解題思路：

氣體的相對密度定義為該氣體密度與空氣密度的比值。已知?dú)怏w密度計(jì)的讀數(shù)為0.6，假設(shè)空氣密度為1.225kg/m3（在標(biāo)準(zhǔn)條件下），則該氣體的相對密度為：

相對密度=氣體密度計(jì)讀數(shù)/空氣密度

相對密度=0.6/1.225

相對密度≈0.489

5.某化學(xué)反應(yīng)的速率常數(shù)為0.5/h，求在初始濃度為0.1mol/L的情況下，反應(yīng)物濃度降至0.05mol/L所需的時(shí)間。

答案及解題思路：

假設(shè)該反應(yīng)為一級反應(yīng)，則反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度成正比，速率方程可以表示為：

rate=k[A]

其中，k為速率常數(shù)，[A]為反應(yīng)物濃度。對于一級反應(yīng)，其半衰期（t1/2）與速率常數(shù)k的關(guān)系為：

t1/2=0.693/k

已知k=0.5/h，則：

t1/2=0.693/0.5

t1/2≈1.3h

要計(jì)算從0.1mol/L降至0.05mol/L所需的時(shí)間，可以近似使用半衰期的概念，因?yàn)闈舛认陆盗艘粋€(gè)半衰期（