青岛科技大学2007化工原理

课程编号：0101102化工原理ⅡPrinciples of Chemical Engineering总学时：48总学分：3课程性质：技术基础课开设学期及周学时分配：第5学期，每周3学时适用专业及层次：化学工程与工艺、生物工程、轻化工程、药物制剂专业本科相关课程：高等数学、物理化学、分离工程、传递过程原理等教材：夏清、陈常贵编著，化工原理（下册），天津大学出版社，2005年推荐参考书：[1]蒋维钧, 雷良恒, 刘茂林编著,化工原理，清华大学出版社, 1993[2] 谭天恩、丁惠华等编著，化工原理，化学工业出版社，2000年[3] 赵汝溥、管国锋编著，化工原理，化学工业出版社，1999年[4] 陈敏恒、丛德滋等编著，化工原理，化学工业出版社，2001年[5]贾绍义, 柴诚敬编著，化工传质与分离过程，化学工业出版社，2001[6] J. C. Smith.，Unit Operations of Chemical Engineering, 6th ed. W. L. McCabe,New York: McGraw. Hill Inc., 2001一、课程目的及要求本门课程的目的是为学生今后学习相关的专业课程打好工程技术理论基础，并使他们受到必要的基本工程技能工程训练。

本门课程的任务是使学生初步掌握化工过程的基本原理，以三种传递原理为主线，以物料衡算、能量衡算、平衡关系、传递速率等基本概念为理论依据，使学生掌握典型单元操作通用的学习方法和分析问题的思路，培养理论联系实际的观点，进行典型单元操作设备的设计、操作及选型的计算，并进行基本实验技能和设计能力的训练，以增强学生解决工程实际问题的能力。

本门课程的要求是，通过该课程的学习，培养学生工程技术观点及独立分析和解决实际工程问题的能力。

二、课程内容及学时分配第一章蒸馏（16学时）第一节两组份理想物系的气液平衡（2学时）相律和拉乌尔定律、理想溶液相图、相对挥发度、非理想溶液相图。

2007－2008 2 基础化学原理（A 卷）化学院孙雪梅07应化，化学，海科等王卫，张召香（答案写在答题纸上，写在试题纸上无效）一填空（共36分，每空1分）1. 某元素的主量子数n = 4，在n = 3，l = 2的轨道上有5个电子，原子的最外层电 子数为2，原子的核外电子排布式为，该元素属______区， 为。

其+2氧化态离子属电子构型。

2. O 22+的分子轨道表达式为，键级为，磁距为。

3. CO 2分子中中心C 原子采取的杂化方式的类型是，分子的空间构型 为，价键结构式为，其分子中的大π键表示为。

4. 在极性溶剂中，若溶质和溶剂间存在氢键，则会使溶质的溶解度（增大/减小）5. 配合物PtC14·2NH 3的水溶液中加入硝酸银不产生沉淀，滴加强碱也无氨放出，所 以它的化学式是，命名为，配位数是。

6. 当[Ni(NH 3)4]2+的磁矩大于零，按价键理论中心离子的杂化方式是，离子的空 间构型是。

7. Co 2+的价电子构型为，根据晶体场理论Co 2+ 与强场配体形成（低/高）自旋配合物，在八面体场中中心离子d 轨道的电子排布方式为， 单电子数为；晶体场稳定化能CFSE 为 Dq 。

8. 已知θθBiYPbY lg 27.94lg 18.04==，K K ，当△pM ＝±0.3，t 0.5%E =±时，能否 用控制酸度的方法用EDTA 对0.010 mol·L -1的Bi 3+，Pb 2+进行分别滴定？， 原因是；应先滴定哪种物质？，如何确定滴定该物质适合的pH ？ 9. HgS 溶于王水的主要原因一是由于王水中的具有氧化性，二是由于具有配位作用，从而使化学平衡向溶解方向移动。

10. 由于效应，使得铋酸钠在酸性条件下具有很强的氧化性。

11. 向HgCl 2溶液中加入氨水可生成白色沉淀，这种沉淀的化学式为。

12. 写出鉴定下列离子所用的试剂名称Co 2＋；Ni 2＋；Zn 2＋； PO 43-；NH 4+；Pb 2+ 。

（答案要注明各个要点的评分标准）一、 选择题(每小题1分，共30分)1-5：CDCBA 6-10：CCDCB 11-15：DABCD 16-20：CCDBD二、 填空题：（每空1分，共36分） 1. MnO 4-22. 232M(Al)()M(Al O )F =3. 小；小4. Cr 2O 72－+ 14H ＋+ 6e － = 2Cr 3＋+ 7H 2O ； Fe 3＋+ e － = Fe 2＋5. 223333H CO H O NH CO OH +--+=++ 6. 75~85；自动催化；慢7. 避免诱导反应；使终点颜色变化灵敏；保持酸度 8. 15.8mol ·dm －3 9. 相对10. 1，0； 1.1×102 11. 正；变大 12. 9013. 3； v = k (NO)2(Cl 2) 14. 降低反应活化能低15. 后沉淀，表面吸附，混晶，包藏 16. Pk In θ ； Pk In θ±1； 指示剂的变色范围部分或全部落在滴定突跃范围内 17. K a1θ/K a2θ<104 ； cK a2θ>10-8 ； 酚酞 18. K a θ ，越强 三、 配平化学反应方程式（每小题2分，共6分）（1）3IO 5I 6H I --++→+ = 3 I 2 +3 H 2O（2）32222272Cr 3PbO H O Cr O 3Pb 2H +-++++=++ （3）2323Br 6OH BrO 5Br 3H O ---+=++四、计算题（共27分）1. （6分）解：根据题意，欲不产生Mg (OH )2沉淀，因而 [Mg 2+][OH -]2 =10-1·[OH -]2 ＝10-11. 25 ≤K θs p,Mg(OH)2 （2分）解得 [OH -]≤10-5. 05则不沉淀的最大 pH ＝14－pOH ＝14－5.05＝8.95（1分）根据题意，欲使Mg (OH )2沉淀完全，意指沉淀平衡时[Mg 2+]＝10-5 mol ·L -1 （1分）因而 K θs p,Mg(OH)2＝[Mg 2+][OH -]2≤10-5·[OH -]2＝10-11. 25 （1分）解得 [OH -]≥10-3. 12则沉淀完全时最小 pH ＝14－pOH ＝14－3.12＝10.88（1分）2. （8分）解：据题意有 V 1＞0 ，V 2＞0，且V 2＞V 1，所以样品由NaHCO 3与Na 2CO 3组成。

蒸馏练习 下册 第一章蒸馏 概念1、精馏原理2、简捷法3、漏液4、板式塔与填料塔 公式全塔物料衡算【例1－4】、精馏段、提馏段操作线方程、q 线方程、相平衡方程、逐板计算法求理论板层数和进料版位置（完整手算过程）进料热状况对汽液相流量的影响2．连续精馏塔的塔顶和塔底产品摩尔流量分别为D 和W ，则精馏段液气比总是小于1，提馏段液气比总是大于1，这种说法是否正确？全回流时，该说法是否成立？为什么？正确；全回流时该说法不正确；因为，D=W=0，此时是液汽比的极限值，即1==''VLV L 4.简述有哪几种特殊精馏方法？它们的作用是什么？1.恒沸精馏和萃取精馏。

对于形成恒沸物的体系，可通过加入第三组分作为挟带剂，形成新的恒沸体系，使原溶液易于分离。

对于相对挥发度很小的物系，可加入第三组分作为萃取剂，以显著改变原有组分的相对挥发度，使其易于分离。

5．恒沸精馏原理6．试画出板式塔负荷性能图，并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义，指出塔板适宜的操作区在哪个区域是适宜操作区。

（5分）1.漏液线（气体流量下限线）（1分）2.雾沫夹带线（气体流量上限线）（1分）3.液相流量下限线（1分）4.液相流量上限线（1分）5.液泛线（1分）最适宜的区域为五条线相交的区域内。

7．进料热状况参数8、平衡蒸馏原理9、液泛的定义及其预防措施10、简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。

11、什么是理想物系？ 四 计算题1、用一精馏塔分离苯-甲苯溶液（α=2.5）,进料为气液混合物，气相占50%（摩尔分率,下同），进料混合物中苯占0.60，现要求塔顶、塔底产品组成分别为0.95和0.05,回流比取最小回流比的1.5倍,塔顶分凝器所得冷凝液全部回流，未冷凝的蒸汽经过冷凝冷却器后作为产品，试求：塔顶塔底产品分别为进料量的多少倍？（2）塔顶第一理论板上升的蒸汽组成为多少？2、某连续精馏塔的操作线方程分别为：精馏段：263.0723.01+=+n n x y提馏段：0187.025.11-=+n n x y设进料为泡点液体，试求上述条件下的回流比，以及馏出液、釜液和进料的组成。

青岛科技大学2005年研究生入学考试试卷考试科目：化工原理A （答案全部写在答题纸上）一、 （20分)如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度为H 2为5m 。

当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为 4.9J/kg （均包括局部阻力），压力表读数为 2.452×105Pa ，泵的效率为70%，水的密度ρ为1000kg/m 3，试求：（1） 两槽液面的高度H 为多少？（2） 泵所需要的实际功率为多少kW ？（3） 真空表的读数为多少kgf/cm 2？二、（10分）一种测定粘度的仪器由一钢球及玻璃筒组成。

测试时筒内充被测液体，记录钢球下落一定距离的时间，球的直径为6mm ，下落距离为200mm ，测试一种糖浆时记下的时间间隔为7.32秒，此糖浆的密度为1300 kg/m 3，钢球的密度为7900 kg/m 3，求此糖浆的粘度是多少厘泊。

三、（20分）在套管换热器中用120℃的饱和蒸汽于环隙间冷凝以加热管内湍流的苯。

苯的流量为4000kg/h ，比热容为1.9kJ/(kg ·℃)，温度从30℃升至60℃。

蒸汽冷凝传热系数为1×104W/(m 2·℃),换热管内侧污垢热阻为4×10-4m 2·℃/W ，忽略管壁热阻、换热管外侧污垢热阻及热损失。

换热管为φ54×2mm 的钢管，有效长度为12m 。

试求：（1）饱和蒸汽流量（其冷凝潜热为2204kJ/kg ）；（2）管内苯的对流传热系数αi ；（3）当苯的流量增加50%、但其他条件维持不变时，苯的出口温度为若干？四、(20分)用连续精馏塔分离某双组分物系，原料液组成为0.20（摩尔分率，下同），流量为150kmol/h 。

传热概念：1、传热的三种基本方式2、如何测定及如何提高对流传热的总传热系数K 4、如何强化传热计算公式（1）热量衡算（有相变、无相变）K 的计算、平均温度差、总传热速率方程、传热面积的计算（判别是否合用）（例4－8）（2）流体在圆形管内作强制湍流流动时α计算式（公式、条件），粘度μ对α的影响。

（3）实验测K (例4－9)（4）换热器操作型问题（求流体出口温度，例4－10）二 实验题（10）1．利用过热蒸汽进行传热实验的过程中，若运行一段时间后，传热膜系数下降，可能的原因是什么？如何解决？2.蒸汽冷凝传热时，为什么要排放不凝性气体？内管壁温接近于哪一侧流体的温度？3.为了提高换热器的总传热系数K ，应提高空气侧，还是水侧的α和S ？为什么？换热器中冷热流体的流动方向有几种，当选择流向时应如何考虑？4．阐述液体沸腾曲线的基本形状，一般沸腾应处于什么状态才能达到较好的换热效果？ 1、（4分）换热器中冷热流体的流动方向有：逆流，并流，折流和错流。

（1分）当采用逆流时，在传热量和总换热系数一定的情况下，换热器的传热面积较小，另外，采用逆流还可以节省加热介质或冷却介质的用量。

通常，换热器尽可能采用逆流操作。

（1分）当某些特殊工艺要求时，对流体的温度有所限制，如冷流体被加热时不能超过某一温度，或热流体被冷却时不能低于某一温度时，可采用并流。

（1分）采用折流或错流时，主要是为了满足换热器的结构要求，或提高总传热系数。

（1分） 2、（6分）液体沸腾曲线主要包括自然对流、泡状沸腾和膜状沸腾。

（3分）一般沸腾应处于泡状沸腾状态才能达到较好的效果，此时传热系数和热通量都较大。

（3分）5．灰体的定义及特点6、设计一套实验装置要求既可以测量总传热系数，又可同时测量对流传热系数，标注仪表、仪器名称。

并简要说明试验步骤，需要测量那些参数。

三 计算题 （60分）3 （20分）在一列管式换热器内用水冷却苯。

苯走管程，流量为1.5kg/s ，由80o C 被冷却至30o C 。

化工原理教学大纲---青岛科技大学课程编号：0101101化工原理ⅠPrinciples of Chemical Engineering总学时：48总学分：3 课程性质：技术基础课开设学期及周学时分配：第4学期，每周3学时适用专业及层次：化学工程与工艺、轻化工程、生物工程、生物技术、制药工程、药物制剂专业本科相关课程：高等数学、物理化学、分离工程、传递过程原理等教材：夏青、陈常贵编著，化工原理（上册），天津大学出版社，2005年推荐参考书：[1] 谭天恩、丁惠华等编著，化工原理，化学工业出版社，2000年[2] 赵汝溥、管国锋编著，化工原理，化学工业出版社，1999年[3] 陈敏恒、丛德滋等编著，化工原理，化学工业出版社，2001年[4] 赵文、王晓红等编著，化工原理，石油大学出版社，2001年一、课程目的与要求本门课程的目的是为学生今后学习相关的专业课程打好工程技术理论基础，并使他们受到必要的基本工程技能训练。

本门课程的任务是使学生初步掌握化工过程的基本原理，以三种传递原理为主线，以物料衡算、能量衡算、平衡关系、传递速率等基本概念为理论依据，使学生掌握典型单元操作通用的学习方法和分析问题的思路，培养理论联系实际的观点，进行典型单元操作设备的设计、操作及选型的计算，并进行基本实验技能和设计能力的训练，以增强学生解决工程实际问题的能力。

化工原理属于工程学科，要求通过本门课程的学习，培养学生工程技术观点及独立分析和解决实际工程问题的能力。

二、课程主要内容及学时分配0绪论（1学时）化工单元操作的历史梗概；本课程的性质及物料衡算与热量衡算等化工原理研究方法。

1流体流动（15学时）1.1流体的物理性质1.2 流体静力学方程式（2学时）密度、压力、流体静力学基本方程式、静力学方程的应用（液柱压差计、液封、液面测量）。

1.3 流体流动基本方程（3学时）流量与流速、定态流动与非定态流动、连续性方程、柏努利方程、柏努利方程的应用。

青岛科技大学二OO八年硕士研究生入学考试试题考试科目：化工原理注意事项：1．本试卷共7 道大题（共计26 个小题），满分150 分；2．本卷属试题卷，答题另有答题卷，答案一律写在答题卷上，写在该试题卷上或草纸上均无效。

要注意试卷清洁，不要在试卷上涂划；3．必须用蓝、黑钢笔或签字笔答题，其它均无效。

﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡一、（20分）用离心泵将20℃水从水池送至敞口高位槽中，流程如附图所示。

两槽液面高度差为12 m，输送管为Ф57×3.5 mm的钢管，吸入管路总长为20 m，压出管路总长为155 m（均包括所有局部阻力的当量长度）。

管路摩擦系数取为0.02，水密度为1000 kg/m3。

操作条件下此离心泵的特性方程为H=60－7.91×106Q2（单位：H－m，Q－m3/s），泵的轴功率为0.49kW。

试求：（1）管路中水的流量，m3/h；（2）泵效率；（3）泵入口处真空表的读数，kPa。

二、（10分）某厂炉气中含有最小直径为10μm的尘粒，尘粒的密度为4000kg/m3，炉气温度为700K。

在此温度下，气体黏度为3.4×10-5Pa.s，密度为0.5kg/m3。

现要求炉气处理量为8000kg/h。

采用多层降尘室除尘粒，若降尘室中的隔板已选定长度为5m，宽为3m，且降尘室总高不超过4.8m。

试计算降尘室中隔板间的距离。

三、（20分）有一单程管壳式换热器，内装有Φ25×2.5mm的钢管300根，管长为2m。

要求将流量为8000kg/h的常压空气于管程由20℃加热到85℃，壳方选用108℃的饱和蒸汽冷凝。

若蒸汽侧冷凝的对流传热系数为1×104W/(m2.℃)，忽略管壁及两侧污垢热阻和热损失。

空气在平均温度下的物性常数为c p=1kJ/(kg.℃)，λ＝2.85×10－2W/(m.℃)，μ＝1.98×10-5Pa.s。