【工程类职业资格】注册化工工程师-物料、能量平衡及答案解析.doc

1、注册化工工程师-物料、能量平衡及答案解析(总分：21.00，做题时间：90 分钟)一、B单项选择题/B(总题数：21，分数：21.00)1.1000kg 65%(质量百分数，下同)的发烟硫酸和 3000kg 20%的发烟硫酸于 20下混合时所发生的热效应为( )。（分数：1.00）A.(8.866104kJB.(9.16105kJC.(5.14103kJD.(5.77102kJ2.在氯苯用混酸硝化生成一硝基氯化苯过程中，第一硝化釜需移出热量为 3.172105kJ/h。如此热量需要用一次深井水冷却移除，硝化釜的体积为 1.5m3，夹套传热面积为 6.0m2。夹套传热面积不能满足传热要求时，采用

2、釜内加蛇管进行传热。已知在该过程中，夹套的传热系数 K=711kJ/m2h，蛇管传热系数K=2510kJ/m2h，冷却水进口温度 18，出口温度为 25，物料温度 55。则冷却水的用量为( )。（分数：1.00）A.(4.848t/hB.(10.8t/hC.(12.4t/hD.(15.3t/h3.配制 NaOH 溶液是在带有夹套的搅拌釜中进行的。现用 50%(质量百分数，下同) NaOH 溶液，配制得到浓度为 5%的 NaOH 水溶液 2500kg。假定溶液进料、出料温度均为 25，则冷却水移出的热量为( )。（分数：1.00）A.(2.18106kJB.(54.38kJC.(54.38103

3、kJD.(5.44103kJ4.物料分流时混合气体流量和组成见下表。题 1-18 附表 混合气体流量与组成混合气体组成 乙炔 醋酸乙烯酯 乙醛 N2 H2O 合计流量/(kgh -1) 5364 189.4 94.72 183.5 88.80 5920组成/%(质量百分数) 90.60 3.20 1.60 3.10 1.50 100（分数：1.00）A.B.C.D.5.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SO211%，O 210%，N 279%，氧化过程是在 570，120kPa 下进行，转化率为 70%。则计算并选择反应混合物气体中 SO3的分压为( )

4、。（分数：1.00）A.(9.6kPaB.(10.01kPaC.(9.24kPaD.(53.87kPa6.有乙烯和丙烯的气体?昆合物，摩尔分率分别为 70%和 30%。已知乙烯和丙烯的 C p,m-T 函数式如下： 乙烯 C p,m1=2.830+28.60110-3T-8.72610-6T2(kcal/kmolK) 丙烯 C p,m2=2.253+45.11610-3T-13.74010-6T2(kcal/kmolK)则上述混合气体 100时的定压摩尔热容 Cp,m，为( )。（分数：1.00）A.(6.01kJ/kmolKB.(57.53kJ/kmolKC.(50.3kJ/kmolK，D.

5、(70.42kJ/kmolK7.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 C 2H4+H2OC 2H5OH 副反应 2C 2H5OH (C2H5)2O+H2O 假若反应器进料中含 C2H4 53.7%(摩尔百分数，下同)，H 2O 36.7%，其余为惰性气体。乙烯的转化率为 5%，乙醇的产率为 90%，以消耗乙烯为基准。则反应器输出物料的总摩尔数为 ( )。（分数：1.00）A.(87.72molB.(87.98molC.(88.12molD.(87.58mol8.将含碳 88%(质量百分数)和水 12%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：CO2:13.

6、4%(摩尔百分数，下同)，O 2:3.6%，N 2:83.0%。如下图所示。 （分数：1.00）A.(16.34%B.(42.6%C.(19.5%D.(29.8%9.05m3的容器内放置 0.5mol 的苯蒸气。若温度降至 27时，则苯此时冷凝量是( )。（分数：1.00）A.(0.2molB.(0.47molC.(0.2kmolD.(0.166mol10.气体经燃烧后从燃烧室排出的气体组成(体积百分数)为：CO 27.8%、CO 0.6%、O 23.4%、H 2O 15.6%、N 2 72.6%。则该气体从 800冷却至 200所需移出的热量为( )混合气体中各组分在 200和 800下的摩

7、尔热容数值见下表。题 1-13 附表 混合气体各组分的摩尔热容Cp,m/Jmol-1 -1t/N2 O2 CO2 CO H2O200 29.24 29.95 40.15 29.52 34.12800 30.77 32.52 47.94 31.10 37.38（分数：1.00）A.B.C.D.11.利用反应物和生成物的标准燃烧热，求如下反应的标准生成热，即气态苯乙烯的生成热为( )。 8C+4H2(g)C 8H8(g)（分数：1.00）A.(-143.46kJ/molB.(146kJ/molC.(89.24kJ/molD.(3757.39kJ/mol12.硫酸铝可由含赳 203 的混合物与 H2

8、SO4反应制得。反应方程如下： Al 2O3+3H2SO4Al 2(SO4)3+3H2O Al2O3混合物中含杂质 44.6%(质量百分数，下同)，原料硫酸为 80%H2SO4，其余为 H2O。应用 1100kg Al2O3，2510kg 80% H 2SO4。则过量的一种原料的转化率是( )。假定 Al2O3全部转化。（分数：1.00）A.(70.42%B.(87.4%C.(69.96%D.(.29.13%13.在利用硫化矿提炼锌时，硫酸是副产物。该矿中含 ZnS 65%(质量百分数，下同)，其他 35%为惰性物质。生产过 4 程如下反应方程所示，最后可以得到 98%的硫酸，硫的回收率为 9

9、9%，每天处理硫化矿 186t。 反应方程式为 （分数：1.00）A.(24.67tB.(22.2tC.(2.47tD.(24.92t14.在年生产 1500t 乙苯脱氢制取苯乙烯装置中，加入水蒸气量为 2.6kg 水蒸气/kg 苯乙烯，进入温度650下乙苯转化率为 44.4%。苯乙烯收率为 40%，其余副产为苯 3%、甲苯 5%、焦炭 2%。装置年工作日为300 天，已知原料乙苯的纯度为 98%(质量百分数)，其余为甲苯。则反应后气体的产生总量为( )。（分数：1.00）A.(8.52kgB.(8.35kgC.(8.53kgD.(7.676kg15.合成氨厂用铜氨液吸收脱碳气中微量的 CO

10、和 CO2，经脱碳后，出塔气体中 CO 的含量小于 15mL/m3。脱碳气的组成如下表。题 1-11 附表 脱碳气组成脱碳气组成 H2 N2 CO CO2 (CH4+Ar) 合计摩尔百分数/% 72.6 23.7 2.0 0.2 1.5 100（分数：1.00）A.B.C.D.16.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：2C 2H4+O22C 2H4O 228 32 244 副反应：C 2H4+3O22CO 2+2H2O 反应器进口混合气体的流量为 45000m3(标准)，组成如下表所示。题 1-8 附表 物料组成物料组成 C2H4 N2 O2 合计摩尔百分

11、数/% 3.5 82.0 14.5 100（分数：1.00）A.B.C.D.17.如本题附图所示，1106.58kg/h 的提浓液以 40进入分解釜。丙酮以每小时 277kg，30连续进入分解釜，在釜内发生主、副反应。主反应反应热为：如图所示，反应热依靠丙酮部分蒸发移出，分解釜蒸发的丙酮进入冷凝器，假设全部冷凝至 45返回釜内。 分解釜操作温度 85。出口分解液组成为如本题附表 1 所示。题 1-19 附表 1 分解液组成组成 丙酮 苯酚 异丙苯 合计质量含量/% 41 33 26 100（分数：1.00）A.B.C.D.18.在一个有化学反应的体系中，根据质量守恒定律，下列说法正确的是( )

12、。（分数：1.00）A.(体系中某一组分的摩尔数不变B.(体系总质量不变C.(体系中的总摩尔数不变D.(体系中某一组分的质量不变19.在苯氯化生产氯苯过程中，已知：氯化塔每小时生产纯氯苯 800kg，从氯化塔出来的氯化液的组成为：C6H668%(质量百分数，下同)、C 6H5Cl 30%、C 6H4 1.5%、HCl 0.5%。操作温度 82，进料苯的纯度为100%、氯气纯度为 95%(体积百分数)。假定氯气全部参与反应，则排出气体的质量为( )。（分数：1.00）A.(278.07kgB.(294.67kgC.(291.4kgD.(308.0kg20.流量为 250kg/h 的气体苯从 60

13、0K、4.053MPa，降压冷却至 300K、0.1013MPa 时的焓变为( )。（分数：1.00）A.(-1.03105kJ/hB.(-1.19105kJ/hC.(-1.96105kJ/hD.(1.35105kJ/h21.在含苯 38%(质量百分数，下同)和甲苯 62%的混合液连续精馏过程中，要求馏出物中能回收原料中 97%的苯。釜残液中含苯不高于 2%，进料流量为 10000kg/h，则塔顶苯的摩尔百分数( )。（分数：1.00）A.(98%B.(87.5%C.(86%D.(86.8%注册化工工程师-物料、能量平衡答案解析(总分：21.00，做题时间：90 分钟)一、B单项选择题/B(总

14、题数：21，分数：21.00)1.1000kg 65%(质量百分数，下同)的发烟硫酸和 3000kg 20%的发烟硫酸于 20下混合时所发生的热效应为( )。（分数：1.00）A.(8.866104kJ B.(9.16105kJC.(5.14103kJD.(5.77102kJ解析：2.在氯苯用混酸硝化生成一硝基氯化苯过程中，第一硝化釜需移出热量为 3.172105kJ/h。如此热量需要用一次深井水冷却移除，硝化釜的体积为 1.5m3，夹套传热面积为 6.0m2。夹套传热面积不能满足传热要求时，采用釜内加蛇管进行传热。已知在该过程中，夹套的传热系数 K=711kJ/m2h，蛇管传热系数K=251

15、0kJ/m2h，冷却水进口温度 18，出口温度为 25，物料温度 55。则冷却水的用量为( )。（分数：1.00）A.(4.848t/hB.(10.8t/h C.(12.4t/hD.(15.3t/h解析：3.配制 NaOH 溶液是在带有夹套的搅拌釜中进行的。现用 50%(质量百分数，下同) NaOH 溶液，配制得到浓度为 5%的 NaOH 水溶液 2500kg。假定溶液进料、出料温度均为 25，则冷却水移出的热量为( )。（分数：1.00）A.(2.18106kJB.(54.38kJC.(54.38103kJ D.(5.44103kJ解析：4.物料分流时混合气体流量和组成见下表。题 1-18

16、附表 混合气体流量与组成混合气体组成 乙炔 醋酸乙烯酯 乙醛 N2 H2O 合计流量/(kgh -1) 5364 189.4 94.72 183.5 88.80 5920组成/%(质量百分数) 90.60 3.20 1.60 3.10 1.50 100（分数：1.00）A. B.C.D.解析：5.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SO211%，O 210%，N 279%，氧化过程是在 570，120kPa 下进行，转化率为 70%。则计算并选择反应混合物气体中 SO3的分压为( )。（分数：1.00）A.(9.6kPa B.(10.01kPaC.(9.2

17、4kPaD.(53.87kPa解析：6.有乙烯和丙烯的气体?昆合物，摩尔分率分别为 70%和 30%。已知乙烯和丙烯的 C p,m-T 函数式如下： 乙烯 C p,m1=2.830+28.60110-3T-8.72610-6T2(kcal/kmolK) 丙烯 C p,m2=2.253+45.11610-3T-13.74010-6T2(kcal/kmolK)则上述混合气体 100时的定压摩尔热容 Cp,m，为( )。（分数：1.00）A.(6.01kJ/kmolKB.(57.53kJ/kmolK C.(50.3kJ/kmolK，D.(70.42kJ/kmolK解析：7.在由乙烯水合生产乙醇的反应

18、中，其主、副反应方程为： 主反应 C 2H4+H2OC 2H5OH 副反应 2C 2H5OH (C2H5)2O+H2O 假若反应器进料中含 C2H4 53.7%(摩尔百分数，下同)，H 2O 36.7%，其余为惰性气体。乙烯的转化率为 5%，乙醇的产率为 90%，以消耗乙烯为基准。则反应器输出物料的总摩尔数为 ( )。（分数：1.00）A.(87.72mol B.(87.98molC.(88.12molD.(87.58mol解析：8.将含碳 88%(质量百分数)和水 12%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：CO2:13.4%(摩尔百分数，下同)，O 2:3.6%，N 2

19、:83.0%。如下图所示。 （分数：1.00）A.(16.34%B.(42.6%C.(19.5% D.(29.8%解析：9.05m3的容器内放置 0.5mol 的苯蒸气。若温度降至 27时，则苯此时冷凝量是( )。（分数：1.00）A.(0.2mol B.(0.47molC.(0.2kmolD.(0.166mol解析：10.气体经燃烧后从燃烧室排出的气体组成(体积百分数)为：CO 27.8%、CO 0.6%、O 23.4%、H 2O 15.6%、N 2 72.6%。则该气体从 800冷却至 200所需移出的热量为( )混合气体中各组分在 200和 800下的摩尔热容数值见下表。题 1-13 附

20、表 混合气体各组分的摩尔热容Cp,m/Jmol-1 -1t/N2 O2 CO2 CO H2O200 29.24 29.95 40.15 29.52 34.12800 30.77 32.52 47.94 31.10 37.38（分数：1.00）A. B.C.D.解析：11.利用反应物和生成物的标准燃烧热，求如下反应的标准生成热，即气态苯乙烯的生成热为( )。 8C+4H2(g)C 8H8(g)（分数：1.00）A.(-143.46kJ/molB.(146kJ/mol C.(89.24kJ/molD.(3757.39kJ/mol解析：12.硫酸铝可由含赳 203 的混合物与 H2SO4反应制得。反

21、应方程如下： Al 2O3+3H2SO4Al 2(SO4)3+3H2O Al2O3混合物中含杂质 44.6%(质量百分数，下同)，原料硫酸为 80%H2SO4，其余为 H2O。应用 1100kg Al2O3，2510kg 80% H 2SO4。则过量的一种原料的转化率是( )。假定 Al2O3全部转化。（分数：1.00）A.(70.42%B.(87.4% C.(69.96%D.(.29.13%解析：13.在利用硫化矿提炼锌时，硫酸是副产物。该矿中含 ZnS 65%(质量百分数，下同)，其他 35%为惰性物质。生产过 4 程如下反应方程所示，最后可以得到 98%的硫酸，硫的回收率为 99%，每天

22、处理硫化矿 186t。 反应方程式为 （分数：1.00）A.(24.67t B.(22.2tC.(2.47tD.(24.92t解析：14.在年生产 1500t 乙苯脱氢制取苯乙烯装置中，加入水蒸气量为 2.6kg 水蒸气/kg 苯乙烯，进入温度650下乙苯转化率为 44.4%。苯乙烯收率为 40%，其余副产为苯 3%、甲苯 5%、焦炭 2%。装置年工作日为300 天，已知原料乙苯的纯度为 98%(质量百分数)，其余为甲苯。则反应后气体的产生总量为( )。（分数：1.00）A.(8.52kgB.(8.35kgC.(8.53kg D.(7.676kg解析：15.合成氨厂用铜氨液吸收脱碳气中微量的

23、CO 和 CO2，经脱碳后，出塔气体中 CO 的含量小于 15mL/m3。脱碳气的组成如下表。题 1-11 附表 脱碳气组成脱碳气组成 H2 N2 CO CO2 (CH4+Ar) 合计摩尔百分数/% 72.6 23.7 2.0 0.2 1.5 100（分数：1.00）A. B.C.D.解析：16.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：2C 2H4+O22C 2H4O 228 32 244 副反应：C 2H4+3O22CO 2+2H2O 反应器进口混合气体的流量为 45000m3(标准)，组成如下表所示。题 1-8 附表 物料组成物料组成 C2H4 N2 O2

24、 合计摩尔百分数/%3.582.014.5100（分数：1.00）A.B. C.D.解析：17.如本题附图所示，1106.58kg/h 的提浓液以 40进入分解釜。丙酮以每小时 277kg，30连续进入分解釜，在釜内发生主、副反应。主反应反应热为：如图所示，反应热依靠丙酮部分蒸发移出，分解釜蒸发的丙酮进入冷凝器，假设全部冷凝至 45返回釜内。 分解釜操作温度 85。出口分解液组成为如本题附表 1 所示。题 1-19 附表 1 分解液组成组成 丙酮 苯酚 异丙苯 合计质量含量/% 41 33 26 100（分数：1.00）A.B.C. D.解析：18.在一个有化学反应的体系中，根据质量守恒定律，

25、下列说法正确的是( )。（分数：1.00）A.(体系中某一组分的摩尔数不变B.(体系总质量不变 C.(体系中的总摩尔数不变D.(体系中某一组分的质量不变解析：19.在苯氯化生产氯苯过程中，已知：氯化塔每小时生产纯氯苯 800kg，从氯化塔出来的氯化液的组成为：C6H668%(质量百分数，下同)、C 6H5Cl 30%、C 6H4 1.5%、HCl 0.5%。操作温度 82，进料苯的纯度为100%、氯气纯度为 95%(体积百分数)。假定氯气全部参与反应，则排出气体的质量为( )。（分数：1.00）A.(278.07kg B.(294.67kgC.(291.4kgD.(308.0kg解析：20.流量为 250kg/h 的气体苯从 600K、4.053MPa，降压冷却至 300K、0.1013MPa 时的焓变为( )。（分数：1.00）A.(-1.03105kJ/h B.(-1.19105kJ/hC.(-1.96105kJ/hD.(1.35105kJ/h解析：21.在含苯 38%(质量百分数，下同)和甲苯 62%的混合液连续精馏过程中，要求馏出物中能回收原料中 97%的苯。釜残液中含苯不高于 2%，进料流量为 10000kg/h，则塔顶苯的摩尔百分数( )。（分数：1.00）A.(98%B.(87.5% C.(86%D.(86.8%解析：