《化工原理》课后习题解答

第一章流体流动1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。

已知该地区大气压强为 98.7×103 Pa。

解：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到：设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa=8.54×103 Pa设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/㎥的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。

在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。

若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉？分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即P油≤σ螺解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762150.307×103 Nσ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×nP油≤σ螺得 n ≥ 6.23取 n min= 7至少需要7个螺钉4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。

已知两吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820Kg／㎥。

试求当压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气管出口距离ｈ。

分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中1－1´和4－4´为等压面，2－2´和3－3´为等压面，且1－1´和2－2´的压强相等。

根据静力学基本方程列出一个方程组求解解：设插入油层气管的管口距油面高Δh在1－1´与2－2´截面之间P1 = P2 + ρ水银gR∵P1 = P4，P2 = P3且P3 = ρ煤油gΔh ， P4 = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h）联立这几个方程得到ρ水银gR = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h）-ρ煤油gΔh 即ρ水银gR =ρ水gH + ρ煤油gh -ρ水gh 带入数据1.0³×10³×1 - 13.6×10³×0.068 = h(1.0×10³-0.82×10³)ｈ= 0.418ｍ6. 根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强ｐ。

第一章绪论习题1.热空气与冷水间的总传热系数K值约为42.99k c a l/（m2・h・℃），试从基本单位换算开始，将K值的单位改为W/（m2・℃）。

[答案:K＝50M（m2・C）]。

解：从附录查出：1k c a l＝1.1622×10-3K W·h=1.1622W·h所以：K=42.99K c a l/（m2·h·℃）＝42.99K c a l/（m2·h·℃）×（1.1622W·h/1k c a l）＝50w/（m2·℃）。

2.密度ρ是单位体积物质具有的质量。

在以下两种单位制中，物质密度的单位分别为:S I k g/m2；米制重力单位为：k g f.s2/m4;常温下水的密度为1000k g/m3，试从基本单位换算开始，将该值换算为米制重力单位的数值。

〔答案:p＝101.9k g f/s2/m4〕解：从附录查出：1k g f＝9.80665k g·m/s2，所以1000k g/m3＝1000k g/m3×[1k g f/(9.80665k g·m/s2)]=101.9k g f·s2/m4.3.甲烷的饱和蒸气压与温度的关系符合下列经验公式：今需将式中p的单位改为P a，温度单位改为K，试对该式加以变换。

〔答案:〕从附录查出：1m m H g=133.32P a，1℃＝K－273.3。

则新旧单位的关系为：P＝P’/133.32;t＝T－273.3。

代入原式得：l g（P’/133.32）＝6.421-352/（T－273.3+261）；化简得l g P=8.546－3.52/(T-12.3).4.将A、B、C、D四种组分各为0.25（摩尔分数，下同）的某混合溶液，以1000m o l/h 的流量送入精馏塔内分离，得到塔顶与塔釜两股产品，进料中全部A组分、96％B组分及4％C组分存于塔顶产品中，全部D组分存于塔釜产品中。

化工原理课后习题答案化工原理课后习题答案化工原理是化学工程专业的一门基础课程，它主要涉及化学工程中的基本原理和基本计算方法。

通过学习这门课程，我们可以了解到化工过程中的物质转化、能量转化和动力学等基本概念和原理。

为了帮助同学们更好地掌握化工原理这门课程，下面我将为大家提供一些常见的课后习题答案。

1. 请解释化学反应速率的定义和单位。

答：化学反应速率是指单位时间内反应物的浓度变化量。

它可以用以下公式表示：速率= ΔC / Δt其中，ΔC表示反应物浓度的变化量，Δt表示时间的变化量。

化学反应速率的单位一般为摩尔/升·秒。

2. 请计算以下反应的速率：2A + B → C，当[A]从0.1mol/L降低到0.05mol/L时，时间为10秒。

答：根据速率的定义，我们可以计算速率为：速率 = (0.1mol/L - 0.05mol/L) / 10秒= 0.005mol/(L·s)所以该反应的速率为0.005mol/(L·s)。

3. 请解释活化能的概念和意义。

答：活化能是指化学反应发生所需要的最小能量。

在化学反应中，反应物需要克服一定的能垒才能转化为产物。

活化能可以用来描述反应物转化为产物的难易程度。

活化能越高，反应越难发生；活化能越低，反应越容易发生。

4. 请计算以下反应的活化能：A → B，当反应速率为0.01mol/(L·s)时，温度为300K，气体常数R为8.314J/(mol·K)。

答：根据阿伦尼乌斯方程，我们可以计算活化能为：速率= A·exp(-Ea/RT)其中，A为指前因子，Ea为活化能，R为气体常数，T为温度。

将已知条件代入方程，可得：0.01mol/(L·s) = A·exp(-Ea/(8.314J/(mol·K)·300K))由此可得活化能Ea的值。

5. 请解释化学平衡的概念和条件。

答：化学平衡是指在封闭系统中，反应物转化为产物与产物转化为反应物的速率相等的状态。

化工原理课后习题答案1. 请计算下列物质的摩尔质量，(1) H2O (2) CO2 (3) NaCl。

(1) H2O的摩尔质量 = 21 + 16 = 18 g/mol。

(2) CO2的摩尔质量 = 12 + 216 = 44 g/mol。

(3) NaCl的摩尔质量 = 23 + 35.5 = 58.5 g/mol。

2. 一种化合物的分子式为C6H12O6，其摩尔质量为180 g/mol，请问这种化合物的分子量是多少？这种化合物的分子量就是其摩尔质量，即180 g/mol。

3. 在一次化学反应中，反应物A和B按化学方程式2A + 3B → C + D 反应，如果A的摩尔质量为20 g/mol，B的摩尔质量为30 g/mol，C的摩尔质量为40 g/mol，D的摩尔质量为50 g/mol。

请问，如果A和B分别以40 g和90 g的质量参与反应，求反应后C和D的质量各是多少？根据化学方程式2A + 3B → C + D，A和B的物质的摩尔比为2:3，因此A和B的摩尔数分别为40 g / 20 g/mol = 2 mol和90 g / 30 g/mol = 3 mol。

根据摩尔数的比例，C和D的摩尔数分别为21 = 2 mol和31 = 3 mol，所以C和D的质量分别为240 g/mol = 80 g和350 g/mol = 150 g。

4. 请问在下列反应中，哪些是氧化还原反应？(1) 2Mg + O2 → 2MgO。

(2) 2Na + Cl2 → 2NaCl。

(3) Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2。

(4) Cu + 2AgNO3 → Cu(NO3)2 + 2Ag。

(3) 和(4)是氧化还原反应。

在(3)中，Zn被HCl氧化生成ZnCl2，同时HCl被还原生成H2。

在(4)中，Cu被AgNO3氧化生成Cu(NO3)2，同时AgNO3被还原生成Ag。

5. 请问下列哪些是双原子分子？H2、Cl2、O2、N2、HCl、CO2。

化工原理课后答案
1. 甲烷的氧化反应方程式为：CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O。

2. 水的沸腾是因为液态水的分子具有一定的热运动能量，在特定的温度和压力下，水中的分子能克服水的表面张力，从而从液相转变为气相。

3. 化学反应速率可以通过测量反应物浓度的变化来确定。

一般情况下，反应速率与反应物浓度之间存在正比关系，即反应速率随着反应物浓度的增加而增加。

4. 标准气体体积的计量单位是摩尔，即每个摩尔的气体占据的体积为标准状况下的体积。

5. 配比是指化学反应中不同反应物之间的摩尔比例关系。

化学方程式中的系数即为反应物的配比关系。

6. 溶液的浓度可以通过溶质的质量或体积与溶液总质量或总体积的比例来计算得到。

常见的浓度单位包括摩尔浓度、质量浓度和体积浓度等。

7. 反应的热力学变化可以通过反应物和产物之间的化学键的形成和断裂来解释。

在化学反应中，反应物中的化学键断裂需要吸收能量，而产物中的化学键形成释放能量。

8. 氧化还原反应是指化学反应中电子的转移。

氧化剂接收电子，被还原；还原剂失去电子，被氧化。

9. 反应热是指在恒定压力下，化学反应发生时放出或吸收的能量。

反应热可通过测量反应物和产物的焓变来确定。

10. 反应平衡是指在特定的温度和压力下，反应物和产物之间的浓度或压力保持不变。

在平衡态下，反应物和产物之间的反应速率相等，且不再出现净反应。

第一章 流体流动习题解答1－1 已知甲城市的大气压为760mmHg ，乙城市的大气压为750mmHg 。

某反应器在甲地操作时要求其真空表读数为600mmHg ，若把该反应器放在乙地操作时，要维持与甲地操作相同的绝对压，真空表的读数应为多少，分别用mmHg 和Pa 表示。

[590mmHg, 7.86×104Pa]解：P （甲绝对）=760-600=160mmHg 750-160=590mmHg=7.86×104Pa1－2用水银压强计如图测量容器内水面上方压力P 0，测压点位于水面以下0.2m 处，测压点与U 形管内水银界面的垂直距离为0.3m ，水银压强计的读数R ＝300mm ，试求 （1）容器内压强P 0为多少？（2）若容器内表压增加一倍，压差计的读数R 为多少？习题1－2 附图[(1) 3.51×104N ⋅m －2 (表压)； (2)0.554m] 解：1. 根据静压强分布规律 P A ＝P 0＋g ρHP B ＝ρ，gR因等高面就是等压面，故P A ＝ P BP 0＝ρ，gR －ρgH ＝13600×9.81×0.3－1000×9.81(0.2+0.3)=3.51×104N/㎡ (表压) 2. 设P 0加倍后，压差计的读数增为R ，＝R ＋△R ，容器内水面与水银分界面的垂直距离相应增为H ，＝H ＋2R∆。

同理， ''''''02R p gR gH gR g R gH gρρρρρρ∆=-=+∆--000p g g p p 0.254m g g 10009.81g g 136009.812R H R ρρρρρρ⨯∆⨯⨯，，，4，，－（－）－ 3.5110＝＝＝＝－－－220.30.2540.554m R R R ∆，＝＋＝＋＝1－3单杯式水银压强计如图的液杯直径D ＝100mm ，细管直径d ＝8mm 。

第七章 吸收1,解：（1）（2） H,E 不变，则 (3)2，解：同理也可用液相浓度进行判断3，解：HCl 在空气中的扩散系数需估算。

现，故HCl 在水中的扩散系数.水的缔和参数分子量粘度 分子体积4，解:吸收速率方程1和2表示气膜的水侧和气侧，A 和B 表示氨和空气代入式x=0.000044m 得气膜厚度为0.44mm.5，解：查，008.0=*y 1047.018100017101710=+=x 764.001047.0008.0===*x y m Pa mp E 451074.710013.1764.0⨯=⨯⨯==Pa m kmol E C H ⋅⨯=⨯==3441017.71074.75.55KPa P 9.301=2563.0109.3011074.734⨯⨯==P E m 0195.0109.301109.533=⨯⨯=*y 01047.0=x 862.101047.00195.0===*x y m Pa mp E 531062.5109.301862.1⨯=⨯⨯==Pa m kmol E C H ⋅⨯=⨯==-35510875.91062.55.5509.0=y 05.0=x x y 97.0=*09.00485.005.097.0=<=⨯=*y y 吸收∴atm P 1=,293k T =,5.36=A M ,29=B M 5.215.1998.1=+=∑AV()()smD G 25217571071.11.205.2112915.36129310212121--⨯=+⨯+⨯=L D ,6.2=α,18=s M (),005.1293CP K =μmol cm V A 33.286.247.3=+=()()s m s cm D L 29256.081099.11099.13.28005.1293136.2104.721---⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=或()()()12A A BM A P P P P RTx D N --=3107.53.10105.0m kN P A =⨯=2266.0m kN P A =212.96065.53.101m kN P B =-=226.10066.03.101m kN P B =-=()24.986.1002.9621m kN P BM =+=()()()07.566.04.983.101295314.81024.01043-⨯⨯-=--x s cm D C 2256.025=为水汽在空气中扩散系数下C 80cm s cm T T D D 25275.175.112121044.3344.029*******.0-⨯==⎪⎭⎫⎝⎛⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=水的蒸汽压为，时间 6,解：画图7,解：塔低：塔顶：2.5N 的NaOH 液含 2.5N 的NaOH 液的比重＝1.1液体的平均分子量：通过塔的物料衡算，得到如果NaOH 溶液相当浓，可设溶液面上蒸汽压可以忽略，即气相阻力控制传递过程。

化工原理课后题答案(部分)(总20页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--化工原理第二版第1章蒸馏1.已知含苯（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。

苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。

t（℃） 85 90 95 100 105x解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B*，P A*，由于总压P = 99kPa，则由x = (P-P B*)/(P A*-P B*)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x图数据。

以t = ℃为例 x =（99-40）/（）=同理得到其他温度下液相组成如下表根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线由图可得出当x = 时，相应的温度为92℃2.正戊烷（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 下该溶液的平衡数据。

温度 C5H12K C6H14饱和蒸汽压(kPa)解：根据附表数据得出相同温度下C5H12（A）和C6H14（B）的饱和蒸汽压以t = ℃时为例，当t = ℃时 P B* =查得P A*=得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表t(℃) 248 251 279 289P A*(kPa)利用拉乌尔定律计算平衡数据平衡液相组成以℃时为例当t= ℃时 x = (P-P B*)/(P A*-P B*)=（）/（）= 1平衡气相组成以℃为例当t= ℃时 y = P A*x/P = ×1/ = 1同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下t(℃) 279 289x 1 0y 1 0根据平衡数据绘出t-x-y曲线3.利用习题2的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，并与习题2 的结果相比较。

解：①计算平均相对挥发度理想溶液相对挥发度α= P A*/P B*计算出各温度下的相对挥发度：t(℃)α - - - - - - - -取℃和279℃时的α值做平均αm= （+）/2 =②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值当x = 时，y = ×[1+×]=同理得到其他y值列表如下t(℃) 279 289αx 1 0y 1 0③作出新的t-x-y'曲线和原先的t-x-y曲线如图4.在常压下将某原料液组成为（易挥发组分的摩尔）的两组溶液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏，若汽化率为1/3，试求两种情况下的斧液和馏出液组成。

化工原理课后题答案1. 解：(1) 乙醛的饱和蒸汽压随温度的升高而增大，所以温度越高，收集到的甲醇的量就越多。

(2) 通过降低乙醛的饱和蒸汽压，如在装置中增加冷凝器，可以提高甲醇的回收率。

2. 解：(1) 乙烯的化学式为C2H4，分子量为28 g/mol。

(2) 对乙烯C2H4完全燃烧，需要的理论氧气量按照化学计量比为1:3，即每1 mol的乙烯需要3 mol的氧气。

(3) 所以，1 g乙烯需要$\dfrac{3 \times 32}{28}$ g的氧气进行完全燃烧。

3. 解：(1) 中和反应的化学方程式为：NaOH + HCl → NaCl + H2O。

(2) 摩尔质量：NaOH = 40 g/mol，HCl = 36.5 g/mol。

(3) 反应物NaOH与HCl摩尔比为1:1，所以1 g的NaOH可以与1 g的HCl完全反应。

(4) 根据化学方程式，1 mol的NaOH可以与1 mol的HCl完全反应，生成1 mol的NaCl。

(5) 所以，1 g的NaOH可以完全中和36.5 g的HCl，生成58.5 g的NaCl。

4. 解：(1) 化学反应的平衡常数K用来表示反应物浓度与产物浓度之间的比值。

(2) 如果K > 1，表示产物浓度远大于反应物浓度，反应是偏向产物一侧进行的。

(3) 如果K < 1，表示反应物浓度大于产物浓度，反应是偏向反应物一侧进行的。

(4) 如果K = 1，表示反应物浓度与产物浓度相等，反应处于平衡状态。

5. 解：(1) 工业上常用的高聚物有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。

(2) 高聚物的制备通常采用聚合反应，如聚乙烯的制备通常使用乙烯单体进行聚合反应。

(3) 聚合反应一般分为自由基聚合、阴离子聚合和阳离子聚合等不同机制。

6. 解：(1) 化学反应速率是指单位时间内反应物消耗或产物生成的量。

(2) 影响化学反应速率的因素包括反应物浓度、反应温度、催化剂和反应物物理状态等。