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《化工设计》习题
1、 逆流气体离心机用于从U238 中分离U235，扩散传递速度为 K= 2πDρr, 式中如果 K---轻组分向离心机中心的传递速度 摩尔/秒；D---扩散系数；ρ--摩尔密度 摩尔/厘米3 ； r--对数平均半径 (r2-r1)/ln(r2/r1) 单位厘米. 试求D的单位。
2、 CO2之摩尔热容为 Cp = 9.085 + 0.0048 T ，式中之T单位为 ℃，Cp 之单位为卡/摩尔·℃。（1）若Cp 之单位需以英热单位（ BTU）/磅·0F表示，式中之T以0F表示，则上式应以何种形式表示? （2）试求T = 100 ℃时，CO2之Cp为多少（ BTU）/磅·0F。
3、 利用化工原理上册附录，查取下列物性数据：（1）空气在760 mmHg，20℃时的密度；（2）氨（液 体）在25℃时的粘度；（3）乙醇在50℃时的汽化潜热。
4、 空气含79%的N2和21%的O2（体积%），计算25 ℃、740 mmHg时的密度，以克/升表示。
5、丙烷充分燃烧时要供入空气量125% ，反应式为 C3H8 + 5 O2 = 3 CO2+ 4 H2O 问每100
mol燃烧产物需空气量为多少摩尔? 请画出物料流程示意图，分别以（1）1 mol C3H8 ，（2）1 mol空气，（3）1 mol O2为基准计算。
6、 一氧化碳与氧燃烧生成二氧化碳，每小时各100 mol的各种反应物输入反应器，求：（1）CO 对
O2的化学计量比，（2）有限反应物，（3）过量反应物的过量百分比。
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7、 工业上由乙烯水化生成乙醇 C2H4 + H2O == CH3CH2OH 部分产物由副反应转化为二
乙醚
2 CH3CH2OH == (C2H5)2O + H2O 反应器的进料含53.7 % C2H4 ，36.7% H2O，其余为
惰性气体，乙烯转化率为 5 %，以消耗的乙烯为基准的产率为90%，计算反应器输出流股的摩尔组成，以及乙醇生成的选择性。
8、 多效蒸发（海水淡化）流程如下：
G Kg/h H2O G Kg/h H2O G Kg/h H2O
3000Kg/h 第一效 第二效 第三效 W NaCl 摩尔分率 0.01593 3.5质量% NaCl 求每效蒸发器中的蒸发速率以及离开第二效蒸发器的溶液中的NaCl质量百分比。
9、 H2和CO 混合气与空气燃烧，燃烧后的废气分析结果如下： N2 79.8%( mol)， O2 18.0% ，
CO2 2.1%(为干基)，计算（1）H2和CO 混合燃料的组成；（2）混合燃料与空气的比例。
10、用苯、HCl和空气生产氯苯，反应式如下： C6H6 + HCl + 1/2 O2 → C6H5Cl + H2O
原料进行反应后生成的气体经洗涤除去未反应的HCl、苯以及所有的产品后其组成为
N2 88.8%( mol) , O2 11.2 %, 求进过程每摩尔空气生产氯苯的摩尔数。
11、 苯加氢转化成环己烷（C6H12），生产率100 mol/ hC6H12，99%的苯反应生成C6H12，进反应
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器原料组成为80%( mol) H2及20% C6H6，产物中含3% ( mol)H2，计算：（1）产物的组成；（2）C6H6及H2的摩尔流率；（3）H2的循环率。 第11题示意图
H2 循环
纯苯 80% H2 反应器 冷凝器 产物3% H2 H2 20% C6H6
12、 一个生产天然汽油的工厂，其原料制备部分，是从不含丁烷的汽油中部分除去异戊烷，简要流
程如下，试计算流经异戊烷塔不含丁烷的汽油的数量是多少?
侧流（S） 100%异戊烷 异戊烷 塔 脱丁烷塔 不含丁烷物料（F） 正戊烷 y P 至天然汽油工厂
100 mol正戊烷80% 90%正戊烷 异戊烷20% 10%异戊烷
13、70 mol %丁烷和30 mol% 氢的混合物与25%过量空气燃烧，丁烷的转化率为80%，氢的转
化率为99%，在反应的丁烷中，90%生成CO2，10%生成CO，计算产物气体中水的摩尔分率。
14、碳氢化合物CHn燃料，燃烧后生成之气体经分析测得组成如下（干基，体积%）：
CO2 3.8%, O2 15.4%, CO 0.34%, H2 0.12%, CH4 0.08% 气体中无未燃之CHn痕迹，计算（1）空气/燃料之比值，（2）过量空气百分率，（3）燃料之成分（即 n）。
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15、试计算化学反应：1/2 H2（g）+ 1/2 Cl2(g) → HCl (g) 在1000 K，1 atm 下的反应热。
16、反应 CaC2 (s) + 5 H2O (l) → CaO (s) + 2 CO2 (g) + 5 H2 (g) 的标准反应热为 –69.4kJ/mol，（1）计算此反应的⊿Ur；（2）设将120g CaC2 和足够的液体水装入25℃刚性容器中，加热容器至CaC2反应完全，再将产物冷回到25℃，冷凝全部的过量水，需从反应器传递的净热量为多少kJ?
17、硝酸生产中，把经过预热的空气和氨在混合器里混合成600℃含10%（mol）氨的混合气体（氨不能预热，因为预热会使其分解成H2和N2），此混合气经催化氧化得NO2, 然后用水吸收NO2生成硝酸。已知温度为25℃的氨以520 kg/h的流率进入混合器，混合器的热损失为7 kJ/s，试计算空气进入混合器前应预热到多
少度? ⊿
0Hf,NH3
,平均 Cp
空气
=
=29.21
45.9kJ/mol
J/mol.K,
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平均 Cp 氨气 =43.87
J/mol.K,。
18、含50%（质量）苯(r=33900kJ/kmol,沸点为353.3K)和50%（质量）甲苯(r=38000kJ/kmol,沸点为383.8K)的原料液在60℃加到一连续单级蒸发器里，在蒸发器里原料中有60%的苯被蒸发了。经分析发现蒸汽中苯的含量为63.1%（质量），液体产物和蒸汽产物都在150℃离开蒸发器，试计算该过程处理每公斤原料液需要多少热量。Cp 苯l =110.9 J/mol.K,, Cp 甲苯l =110.9 J/mol.K
Cp 苯g = -36.21 + 48.46×10-2 T – 31.56×10-5 T2+77.61×10-9 T3 J/mol.K
Cp 甲苯g = -34.40 + 55.92×10-2 T – 34.45×10-5 T2 + 80.37×10-9 T3 J/mol.K
19、某连续等温反应器在400℃进行下列反应：CO(g) + H2O(g) → CO2
(g) + H2 (g) 假定原料在温度为400℃时按照化学计量比送入反应器，要求CO的转化率为90%，试计算使反应器内温度稳定在400℃时所需传递的热量。⊿H0f,CO = -110.6kJ/mol , ⊿H0f,CO2 = -393.7kJ/mol
《化工设计》知识题2012用
