化学工艺学1~5章部分课后习题详解.docx

精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -其次章2-1 为什么说石油、自然气和煤是现代阿化学工业的重要原料资源？它们的综合利用途径有哪些？答：石油化工自 20 世纪 50 岁月开头蓬勃进展至今，基本有机化工、高分子化工、精细化工及氮肥工 业等产品大约有 90%来源于石油和自然气； 90%左右的有机化工产品上游原料可归结为三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）、三苯（苯、甲苯、二甲苯） 、乙炔、萘和甲醇；其中的三烯主要有石油制取，三苯、萘、甲醇可 有石油、自然气、煤制取；2-2 生物质和再生资源的利用前景如何？答：生物质和再生能源的市场在短期内不行能取代， 传统能源的市场， 但是在国家和国际政策的指引下， 在技术上的不断突破中， 可以发觉新能源在开头渐渐进入试用阶段， 在石油等传统资源日益紧急的前提下， 开发新能源也是势不行挡的，那么在我国生物质作现阶段主要仍是燃烧利用，但是越来越的的争论开头往更深层次的利用上转变，估量在将来的一段时间生物质能源会开头渐渐走入人们的视线2-3 何谓化工生产的工艺流程？举例说明工艺流程是如何组织的；答：将原料转变成化工产品的工艺流程称为化工生产工艺流程；化工生产工艺流程的组织可运用推论分析、功能分析、形状分析等方法论来进行流程的设计；如“洋葱”模型；2-4 何谓循环式工艺流程？它有什么优缺点？答：循环流程是指未反应的反应物从产物中分别出来，再返回反应器；循环流程的主要优点是能显著地提高原料利用率，削减系统排放量，降低了原料消耗，也削减了对环境的污染；其缺点是动力消耗大， 惰性物料影响反应速率及产品收率；2-5 何谓转化率？何谓挑选性？何谓收率？对于多反应体系，为什么要同时考虑转化率和挑选性两个指标？答：转化率指某一反应物参与反应而转化的数量占该反应物起始量的分率或百分率，用 X 表示 ；挑选性是指体系中转化成目的产物的某反应物量与参与全部反应而转化的该反应物总量之比，用 S 表示 ； 收率 ；；缘由：对于复杂反应体系，同时存在着生成目的产物的主反应和生产副产物的很多副反应只用转化率来衡量是不够的；由于，尽管有的反应体系原料转化率很高，但大多数转化为副产物，目的产物很少，意味着愈多原料铺张，所以需要用挑选性这个指标来评判反应过程的效率，因此需要同时考虑这两个指标；在化工生产中通常使转化率提高的反应条件往往会使挑选性降低， 所以不能单纯追求高转化率或高挑选性，而要兼顾两者，使目的产物的收率最高；2-6 催化剂有哪些基本特点？它在化工生产中起到什么作用？在生产中如何正确使用催化剂？答：催化剂有三个基本特点： 1 ；催化剂是参与反应的，但反应终了时催化剂本身未发生化学性质和数量的变化； 2；催化剂只能缩短达到化学平稳的时间，但不能转变平稳； 3；催化剂具有明显的挑选性，特定的催化剂只能催化特定的反应；起到的作用：催化剂能够提高正逆反应速率，缩短反应时间：催化剂可以使反应向需要的方向进行；在生产中应留意以下几点： 1 ；在生产过程中要考虑催化剂的活性，即活1精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -性越高就原料的的转化率、挑选性越高，生产单位量的目的产物的原料消耗定额越低；如反应原料昂贵或产物难以分别， 宜选用挑选性高的催化剂； 如原料廉价或产物易分别， 就选用活性较高的催化剂； 寿命（化学稳固性、热稳固性、耐毒性和力学性能稳固性）在实际生产中催化剂可能会衰退，导致产品产量和质量均不达标准，此时，应当更换催化剂； 2；不同类型的催化剂要用不同的活化方法每种活化方法都有各自的活化条件和操作要求，应当依据操作规程进行活化； 3；在化工生产中常常显现催化剂的失活和再生，对此在生产中应严格掌握操作条件，采纳结构合理的反应器，使反应器温度在催化剂正确适用范畴内合理的分布，反应器中的毒物杂质应预先加以脱除；在有碳反应的体系中，宜采纳有利于防止析碳的反应并选用抗积碳性能高的催化剂；2-10 假设某自然气全是甲烷，将其燃烧来加热一个管式炉，燃烧后烟道气的摩尔分数组成（干基）为86.4%N2 、4.2%O2、9.4%CO2 ；试运算自然气与空气的摩尔比，并列出物料收支平稳表；解：设烟道气（干基）的量为 100mol ；反应式： CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O分子量： 16 32 44 18反应转化的量： 9.4 2 ×9.4 9.4 2 × 9.4就产物的量为： N2： 86.4mol ×28＝ 2419.2 g O 2： 4.2mol × 32＝ 134.4 gCO 2：9.4mol ×44＝ 413.6 gH 2O ：2×9.4mol × 18＝ 338.4 g原料的量为： N2： 86.4mol ×28＝2419.2 gO 2：（4.2+2 × 9.4 ） mol×32＝736 g CH 4：9.4mol ×16＝ 150.4gCH4/ 空气（摩尔比）＝ 9.4/ （ 86.4+23 ）× 100 ％＝ 8.6%列物料衡算表得组分输入molmol%gWt％输出molmol%gWt％N286.472.72419.273.286.472.72419.273.2O22319.473622.34.23.5134.44.1H2 OCH49.47.9150.44.518.815.8338.410.2CO29.47.9413.612.5∑118.8100.03305.6100.0118.899.93305.6100.02-13 一氧化碳与水蒸气发生的变换反应为 CO＋ H2O CO2 ＋ H2，如初始混合原料的摩尔比为 H2 O／ CO＝ 2／1，反应在 500℃进行，此温度下反应的平稳常数 Kp＝ P〔CO2 〕 · P〔H2 〕 ／P 〔H 2O〕·P〔CO〕＝4.88 ，求反应后混合 物的平稳组成和 CO的平稳转化率；2解：设初始原料中n CO ＝ 1mol，就nH O ＝2mol，达到平稳时， CO转化了 m mol ；由 CO ＋ H 2O CO2＋ H 2转化量 m m m m22平稳时n CO ＝1－ m1nH O =2－m 生成221nCO＝ n H ＝ m 产物总量 n ＝∑ni ＝3 Piyi P ，22平稳时y CO〔1 m〕3y H O〔2 m〕3yCO＝ yH＝ m/32精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -2由 4.88 ＝yCO yCOP.yH .P2 ＝2P.yH O .P 〔1mm〕〔2 m〕得 m＝ 0.865 Xco ＝ 0.865/1 ＝ 86.5%平稳组成 :yCO＝0.045yH O ＝0.378yCO＝ yH＝ 0.2882222-15 将纯乙烷进行裂解制取乙烯，已知乙烷的单程转化率为 60%，如每 100Kg 进裂解器的乙烷可获得46.4Kg 乙烯，裂解气经分别后，未反应的乙烷大部分循环回裂解器（设循环气只是乙烷）在产物中除乙烯及其他气体外，尚含有 4Kg 乙烷；求生成乙烯的挑选性、乙烷的全程转化率、乙烯的单程收率、乙烯全程收率和全程质量收率；解：进反应器的乙烷量 =100/30=3.333 kmol产物中乙烷量 =4/30=0.133 kmol ，生成乙烯 46.4 所转化的乙烷量 =46.4/28=1.657 kmol转化的乙烷量 =60%×3.333=2.000 kmol ，未转化的乙烷量 =3.333-2.000=1.333 kmol设未反应的乙烷除了有 0.133 kmol 随产物乙烯带走外， 其余全部返回到反应器中， 即 1.333-0.133=1.2kmol就新奇乙烷量 =3.333-1.2=2.133 kmol ，乙烯挑选性 =1.657/2.0=82.9%乙烷的全程转化率 =2.0/2.133=93.8% ，乙烯的单程收 =1.657/3.333=49.7%乙烯全程收率 =1.657/2.133=77.7% ， 乙烯全程质量收率 =46.4/ （30×2.133 ） =72.5%补 4.无机化学矿产量最大的两个产品分别是什么？如何加工利用？（ P12-13）答：磷矿和硫铁矿；磷矿的加工利用方法有酸法和热法，主要是生产磷肥；硫铁矿用于制硫酸；补 5.石油的蒸馏与一般的精馏相比，有哪些特点？答：石油蒸馏的特点有 ⑴依据肯定的沸点范畴收集馏出物，不是分别出纯组分 ⑵从塔的不同高度出料⑶原油的加热在塔外加热炉中进行（主要是防止长时间加热分解） ；补 6.简述化工生产过程的三大步骤； （P24）答：⑴ 原料预处理 主要目的是使初始原料达到反应所需要的状态和规格；⑵ 化学反应 通过该步骤完成由原料到产物的转变， 是化工生产过程的核心； ⑶产品的分别和精制 目的是猎取符合规格的产品， 并回收、利用副产物；补 8.何谓生产才能？何谓生产强度？（ P27）答：生产才能是指一个设备、一套装置或一个工厂在单位时间内生产的产品量，或在单位时间内处理的原料量；生产强度为设备单位特点几何量的生产才能，即设备的单位体积的生产才能，或单位面积的生产才能；补 9.对于可逆放热反应，净反应速率随温度变化的规律如何？（ P31）答：对可逆放热反应，净速率随温度变化有三种可能性，即 ，当温度较低时，净反应速率随温度的上升而增高；当温度超过某一值后，净反应速率开头随着温度的上升而下降；因此存在正确反应温度 T op；第三章3精选名师 优秀名师 - - - - - - - - - -第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - -精品word 名师归纳总结 - - - - - - - - - - - -3-1 依据热力学反应标准自由焓和化学键如何判定不同烃类的裂解反应难易程度、可能发生的裂解位置及裂解产物；说明烷烃、环烷烃及芳烃裂解反应规律；造成裂解过程结焦生碳的主要反应是哪些？答：由表 3-3 各种键能比较的数据可看出： 1；同碳数的烷烃 C-H 键能大于 C-C 键能，断链比脱氢简洁； 2；烷烃的相对稳固性随碳链的增长而降低 ; 3；异构烷烃的键能小于正构烷烃，异构烷烃更简洁发生 脱氢或断链；由表 3-4 数值，可看出。