《化工分离工程》课程作业
化工分离工程考试题
化工分离工程考试题1. 导论分离工程是化工工程中至关重要的一个领域，它涉及到从混合物中分离出所需组分的技术和过程。
在化工生产中，分离工程扮演着至关重要的角色，通过不同的分离技术，可以使得产品达到理想的纯度和品质要求。
本篇文章将围绕化工分离工程的考试题目展开讨论。
2. 考试题目一：萃取萃取是一种常用的分离技术，它通过溶剂提取从原混合物中分离出所需组分。
下面是一个与萃取相关的考试题目：题目：请解释什么是萃取，并说明在何种情况下萃取是一种有效的分离工艺。
同时，列举三种常用的萃取溶剂，并解释为什么选择它们作为萃取溶剂。
在回答这个问题之前，我们首先要明确萃取的定义。
萃取是一种利用溶剂将原混合物中所需成分分离出来的过程。
它基于溶解度的原理，通过选择合适的溶剂，使得想要分离的组分在溶剂中溶解，从而达到分离的目的。
在许多情况下，萃取是一种非常有效的分离工艺。
例如，当需要从天然产物中提取活性成分时，萃取是一种常用的工艺。
此外，当想要从有机混合物中分离有机酸、有机碱等物质时，萃取也是一种常见的选择。
以下是三种常用的萃取溶剂：1) 水：作为一种广泛使用的极性溶剂，水可以萃取许多有机物。
它具有良好的溶解性，常用于提取天然产物中的化合物。
2) 乙酸乙酯：这种非极性溶剂常用于有机化合物的萃取。
它对许多有机物具有高溶解度，并且易于分离和回收。
3) 丁醇：作为一种中等极性溶剂，丁醇常用于具有多种功能官能团的有机物的萃取。
它具有适度的溶解能力，并且在某些情况下可以提供更高的选择性。
在选择萃取溶剂时，需要考虑溶剂与分离组分的相容性、溶解度和易于回收的特性。
因此，通过仔细选择合适的萃取溶剂，可以有效地实现分离工艺。
3. 考试题目二：蒸馏蒸馏是一种常用的分离技术，它利用液体蒸发和气体冷凝的特性，将混合物中的组分分离开来。
以下是一个与蒸馏相关的考试题目：题目：请解释什么是蒸馏，并说明在何种情况下蒸馏是一种有效的分离工艺。
同时，列举两种常见的蒸馏方法，并解释它们的原理和应用领域。
化工分离工程
化工分离工程一、单选题1.对吸收有利的操作条件为A、低温低压B、高温高压C、高压低温D、低压高温答案：C2.气液相平衡K 值越大说明该组份A、易挥发B、难挥发C、沸点高D、蒸汽压小答案：A3.速率控制分离过程中热扩散的原料A、气体B、气体或液体C、液体D、固体答案：B4.下列表述不正确的是A、二元理想溶液的压力组成图中，总压和各组分的分压与液相组成都成直线关系B、完全互溶的二元物系，不形成恒沸物的非理想溶液的蒸汽总压都介于两纯组分蒸汽压之间C、完全互溶的二元物系，由相律可知恒沸物在两相平衡时其自由度为“ 0D、完全不互溶的二元物系，当处于平衡状态时总压等于两饱和蒸汽压之和答案：C5.约束变量数是A、过程所涉及的变量的数目B、固定设计变量的数目C、独立变量数与设计变量数之和D、变量之间可以建立的方程数和给定的条件答案：D6.浸取分为哪几类A、物理浸取B、化学浸取C、细菌浸取D、全部答案：D7.多级逆流浸取的计算方法包括()① Baker 式② Kremser 式③ McCabe-Smith 式④陈氏式A、①②③B、①②④C、②③④D、①②③④答案：D8.萃取精馏中溶剂的作用是A、使组分1 和2 间的相对挥发度变小B、使组分1 和2 间的相对挥发度变大C、使组分1 和2 间的相对溶解度变大D、使组分1 和2 间的相对溶解度变小答案：B9.下列哪一个是速率分离过程A、蒸馏B、吸收C、膜分离D、离心分离答案：C10.下列哪一个不是等温吸附时的物系特点A、被吸收的组分很少B、溶解热小C、吸收剂用量较大D、被吸收组分的浓度高答案：D11.关键组分中按分离要求选取的两组分中挥发度大的组分被称为A、轻关键组分B、重关键组分C、非分布组分D、中间组分答案：A12.分离过程得以进行的基础是在（) 的存在下，利用分离组分间物理或化学性质的差异A、分离B、场C、介质D、传质答案：B13.下列哪一个不是影响吸收因子的物理量A、温度B、吸收剂用量C、压力D、气体浓度答案：D14.液相进料的萃取精馏过程，应该从何处加萃取剂A、精馏段B、提馏段C、精馏段和进料处D、提馏段和进料板答案：C15.平衡常数较小的组分是（）A、难吸收的组分B、较轻组份C、挥发能力大的组分D、吸收剂中的溶解度大答案：D16.对于绝热闪蒸过程，当进料的流量组成及热状态、闪蒸罐的压力给定之后，则闪蒸罐的A、其它参数都确定B、不确定C、温度不固定、气化率固定D、温度固定、气化率固定答案：A17.（）是解决多阶段决策过程最优化问题的算法A、静态规划B、动态规划C、决策规划D、目标函数答案：B18.分离过程可分为（）和（），两大类。
化工分离工程(科学出版社第二版)期末试题及答案
3、恒沸精馏与萃取精馏的异同点。
答：相同点：都加入第三组分，形成非理想溶液；都提高相对挥发度； 都应用物料衡算、热量衡算和相平衡关系式。
不同点：恒沸精馏加入恒沸剂形成恒沸物，沸点低，从塔顶出来； 萃取精馏不形成恒沸物，沸点高，从塔底离开。
六、计算题（本大题 21 分，每小题 7 分）
１、试求氨仿（1）— 乙醇（2）在共沸温度为 55℃时的共沸组成和总压力。（下式中 t 的单位是℃； P 的单
(C)完全互溶的二元物系，由相律可知恒沸物在两相平衡时其自由度为“0”
(D)完全不互溶的二元物系，当处于平衡状态时总压等于两饱和蒸汽压之和
4、在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则出口气体组成将（ Ａ ）。
(A) 增加
(B)减少
(C)不变
(D)不确定
5、在液相部分互溶的二元系恒温相图中，下列（ Ｂ ）系统的两液相共存区的溶液蒸汽压大于两纯组分的
（A）无限制条件 （C）理想气体和理想溶液
（B）低压条件下的非理想液相 （D）理想溶液和非理想气体
1
2、对于绝热闪蒸过程，当进料的流量组成及热状态、闪蒸罐的压力给定之后，则闪蒸罐的（ A ）。
（A）其它参数都确定
（B）不确定
（C）温度不固定、气化率固定 （D）温度固定、气化率固定 3、下列表述不正确的是（ Ｃ ）。 (A)二元理想溶液的压力组成图中，总压和各组分的分压与液相组成都成直线关系 (B)完全互溶的二元物系，不形成恒沸物的非理想溶液的蒸汽总压都介于两纯组分蒸汽压之间
N
E x
：混合气体进料变量数为
C＋2
吸收剂进料变量数为 C' 2
压力等级数为 1
所以
化工分离工程(科学出版社第二版)期末试题(卷)与答案解析
由于 ln 1 2
0.59 x22
1.42 x12
1.66 x1x2
故
ln
37.311 82.372
0.58x22
1.42x12
1.66x1x2
x1 x2 1
由上式解得： x1 0.8475
答：从图看出：实线体系加入萃取剂之后，在高浓度区 P 变化比较大，说明此体系是正偏
差体系；虚线体系加入萃取剂之后，在低浓度区 P 变化比较大，说明此体系是负偏差体系。说 明溶剂对 大的作用较小，对 小的作用较大。因为：当无溶剂存在时，由（1）式知，温度固
定， A12 1 2x1值大，使 值越大，则当有溶剂存在时， A12 1 2x1 值大，（２）式值反而小，
p 值越小，即溶剂对其作用也越小。
lg
lg
p10 p20
A12 1 2x1 （1）
lg
p
xP
A1' P
A2' P
A1'2 1 2x1
－ A12 1 2x1（2）
专业:化工
班级:04: 学号:
五、简答题（本大题 15 分，每小题 5 分）
1、在 A-B 双压精馏操作中，A 塔的操作压力为 20atm，塔底产品经节流阀后很快进入 B 塔。B 塔的操作压力 为 10atm，试问：
（1）液体经节流后会发生哪些变化？ （2）如果 B 塔的操作压力为 5atm 时，与 10atm 操作情况有何不同？
2007 —2008 学年第 1、2 学期分离工程课程期末考试试卷（B 卷）答案及评分标 准
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2007 —2008 学年第 1、2 学期分离工程课程期末考试试卷（B 卷）答案及评分标 准
化工传质分离工程课后习题答案
目录第一章绪论 (1)第二章单级平衡过程 (6)第三章多组分精馏和特殊精馏 (19)第四章气体吸收 (24)第五章液液萃取 (27)第六章多组分多级分离的严格计算 (28)第七章吸附 (34)第八章结晶 (35)第九章膜分离 (36)第十章分离过程与设备的选择与放大 (37)第一章绪论1.列出5种使用ESA和5种使用MSA的分离操作。
答：属于ESA分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。
属于MSA分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取（双溶剂）、吸收、吸附。
2.比较使用ESA与MSA分离方法的优缺点。
答：当被分离组分间相对挥发度很小，必须采用具有大量塔板数的精馏塔才能分离时，就要考虑采用萃取精馏（MSA），但萃取精馏需要加入大量萃取剂，萃取剂的分离比较困难，需要消耗较多能量，因此，分离混合物优先选择能量媒介(ESA)方法。
3.气体分离与渗透蒸发这两种膜分离过程有何区别？答：气体分离与渗透蒸发式两种正在开发应用中的膜技术。
气体分离更成熟些，渗透蒸发是有相变的膜分离过程，利用混合液体中不同组分在膜中溶解与扩散性能的差别而实现分离。
4. 海水的渗透压由下式近似计算：π=RTC/M ，式中C 为溶解盐的浓度，g/cm 3；M 为离子状态的各种溶剂的平均分子量。
若从含盐0.035 g/cm 3的海水中制取纯水，M=31.5，操作温度为298K 。
问反渗透膜两侧的最小压差应为多少kPa? 答：渗透压π=RTC/M ＝8.314×298×0.035/31.5=2.753kPa 。
所以反渗透膜两侧的最小压差应为2.753kPa 。
5. 假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。
求： （1） 总变更量数Nv;（2） 有关变更量的独立方程数Nc ； （3） 设计变量数Ni;（4） 固定和可调设计变量数Nx ,Na ；（5） 对典型的绝热闪蒸过程，你将推荐规定哪些变量？思路1：3股物流均视为单相物流， 总变量数Nv=3(C+2)=3c+6 独立方程数Nc 物料衡算式 C 个热量衡算式1个 相平衡组成关系式C 个 1个平衡温度等式1个平衡压力等式 共2C+3个 故设计变量Ni=Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3固定设计变量Nx ＝C+2,加上节流后的压力，共C+3个 可调设计变量Na ＝0 解：（1） Nv = 3 ( c+2 )（2） Nc 物 c 能 1 相 cF ziT F P FV , yi ,T v , P vL , x i , T L , P L习题5附图内在(P ，T) 2 Nc = 2c+3 （3） Ni = Nv – Nc = c+3 （4） Nxu = ( c+2 )+1 = c+3 （5） Nau = c+3 – ( c+3 ) = 0 思路2：输出的两股物流看成是相平衡物流，所以总变量数Nv=2(C+2) 独立方程数Nc ：物料衡算式 C 个 ，热量衡算式1个 ,共 C+1个 设计变量数 Ni=Nv-Ni=2C+4-(C+1)=C+3固定设计变量Nx:有 C+2个加上节流后的压力共C+3个 可调设计变量Na ：有06. 满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图，求： （1） 设计变更量数是多少？ （2） 如果有，请指出哪些附加变量需要规定？解： N x u 进料 c+2压力 9 c+11=7+11=18N a u 串级单元 1 传热 1 合计 2 N V U = N x u +N a u = 20 附加变量：总理论板数。
《化工分离工程》试题答卷及参考答案
一、填空(每空2分,共20分)1.如果设计中给定数值的物理量的数目等于设计变量，设计才有结果。
2.在最小回流比条件下，若只有重组分是非分配组分，轻组分为分配组分，存在着两个恒浓区，出现在精镏段和进料板位置。
3.在萃取精镏中，当原溶液非理想性不大时，加入溶剂后，溶剂与组分1形成具有较强正偏差的非理想溶液，与组分2形成负偏差或理想溶液，可提高组分1对2的相对挥发度。
4.化学吸收中用增强因子表示化学反应对传质速率的增强程度，增强因子E的定义是化学吸）/无化学吸收的液相收的液相分传质系数（kL分传质系数（k0）。
L5.对普通的N级逆流装置进行变量分析，若组分数为C个，建立的MESH方程在全塔有NC+NC+2N+N=N(2C+3)个。
η；实际的分离过程是不6.热力学效率定义为=可逆的，所以热力学效率必定于1。
7.反渗透是利用反渗透膜选择性的只透过溶剂的性质，对溶液施加压力，克服溶剂的渗透压，是一种用来浓缩溶液的膜分离过程。
二、推导(20分)1.由物料衡算，相平衡关系式推导图1单级分离基本关系式。
——相平衡常数；式中：Kiψ——气相分率（气体量/进料量）。
2.精馏塔第j级进出物料如图1，建立MESH方程。
三、简答(每题5分,共25分)1.什么叫相平衡？相平衡常数的定义是什么？由混合物或溶液形成若干相，这些相保持物理平衡而共存状态。
热力学上看物系的自由焓最小；动力学上看相间表观传递速率为零。
K i =yi/xi。
2.关键组分的定义是什么；在精馏操作中，一般关键组分与非关键组分在顶、釜的分配情况如何？由设计者指定浓度或提出回收率的组分。
LK绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制；HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制；LNK全部或接近全部在塔顶出现；HNK全部或接近全部在塔釜出现。
3.在吸收过程中，塔中每级汽、液流量为什么不能视为恒摩尔流？吸收为单相传质过程，吸收剂吸收了气体中的溶质而流量在下降过程中不断增加，气体的流量相应的减少，因此气液相流量在塔内都不能视为恒定。
化工分离工程第3章答案
3.1—1解①无解；②有唯一解；③多解。
3.1—2：解3.1—3：解3.1—4解 3.1—5解解：以100摩尔进料为计算基准。
根据题意定甲苯为轻关键组分，异丙苯为重关键组分。
从相对挥发度的大小可以看出，二甲苯为中间组分。
在作物料衡算时，要根据它的相对挥发度与轻、重关键组分相对挥发度的比例，初定在馏出液和釜液中的分配比，并通过计算再行修正。
物料衡算表如下：组分进料，f 1馏出液，d i釜液，w iB 20 20 — T 30 35—0.03W0.003W X 101*9*C10040 D 0015.0 W0015.040-*为二甲苯的初定值。
解得 D=50.929，W=49.071 则 d T =29.853，w T =0.147 d C =0.0764，w C =39.924 代入式（3-9）42.721.00.1lg 924.390764.0147.0853.29lg =⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=m N由N m 值求出中间组分的馏出量和釜液量：519.021.033.0924.390764.0121.033.0924.390764.01042.742.7=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=x dw x =10-0.519=9.481由于与初定值偏差较大，故直接迭代重做物料衡算：组分进料，f 1馏出液，d i釜液，w i B 20 20 — T 30 30—0.03W 0.003W X 100.5199.481C10040D D 0015.0WD0015.040-二次解得 D=50.446，W=49.554 则 d T =29.852，w T =0.148 d C =0.0757，w C =39.924 再求N m ：42.721.00.1lg 924.390757.0148.0852.29lg =⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=m N校核d x ：515.021.033.0924.390757.0121.033.0924.390757.01042.742.7=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=x d再迭代一次，得最终物料衡算表：组分 进料，f 1 馏出液，d i釜液，w i 苯 20 20 — 甲苯 30 29.8513 0.1487 二甲苯 10 0.5150 9.4850 异丙苯400.075739.92433.2—9解解：查苯、甲苯、联苯的Antone 方程参数得t KPa)/log(*+-=C BA PABC苯 6.060395 1225.188222.155 甲苯6.086576 1349.15 219.9785 联苯6.36881997.558202.608估算塔顶温度88.5℃，则苯、甲苯的饱和蒸汽压分别为130.7702、51.6425KPa ，根据p p K *=求得两者的分配系数分别为1.0059、0.3972。
化工分离工程陈洪钫第二版答案
化工分离工程陈洪钫第二版答案1、具有挥发性的生物碱是（）[单选题] *A吗啡碱B麻黄碱(正确答案)C苦参碱D小檗碱2、由两个苯环通过三碳链相互连接成的具有6C-3C-6C基本骨架的一系列化合物是（）[单选题] *A苷类B黄酮类(正确答案)C醌类D生物碱类3、沉淀法的分类不包括以下哪一种方法（）[单选题] *A水提醇沉法B碱提酸沉法C铅盐沉淀法D结晶法(正确答案)4、浓缩速度快，又能保护不耐热成分的是（）[单选题] * A水蒸汽蒸馏法B常压蒸馏法C减压蒸馏法(正确答案)D连续回流法5、在高效液相色谱法中，常用的柱内填料是（）[单选题] * A氧化铝B活性炭C十八烷基硅烷键和硅胶(正确答案)D羧甲基纤维素6、下列应用最广的经典提取方法是（）[单选题] *A水蒸气蒸馏法B溶剂提取法(正确答案)C超临界流体萃取法D超声提取法7、碱性最强的生物碱是（）[单选题] *A季铵碱类(正确答案)B哌啶类C吡啶类D吡咯类8、四氢硼钠反应变红的是（）[单选题] *A山柰酚B橙皮素(正确答案)C大豆素D红花苷9、南五味子具有的主要化学成分是（）[单选题] * A色原酮B胆汁酸C多糖D木脂素(正确答案)10、溶解范围广，提取较全面的是（）[单选题] * A三氯甲烷B正丁醇C乙醇(正确答案)D水11、水提醇沉法可以沉淀下列（）等成分（）[单选题] *A葡萄糖B多糖(正确答案)C树脂D生物碱12、可与异羟肟酸铁反应生成紫红色的是（）[单选题] *A羟基蒽醌类B查耳酮类C香豆素类(正确答案)D二氢黄酮类13、连续回流提取法与回流提取法比较，其优越性是（）[单选题] * A节省时间且效率高B节省溶剂且效率高(正确答案)C受热时间短D提取量较大14、下列含香豆素类成分的中药是（多选）（）*A秦皮(正确答案)B甘草C补骨脂(正确答案)D五味子15、苯丙素类化合物的生物合成途径是（）[单选题] *A醋酸-丙二酸途径B丙二酸途径C莽草酸途径(正确答案)D氨基酸途径16、在溶剂沉淀法中，主要是在溶液中加入另一种溶剂一改变混合溶剂的什么实现的（）[单选题] *ApH值B溶解度C极性(正确答案)D体积17、下列化合物中，酸性最强的是（）[单选题] *A芦荟大黄素C大黄素甲醚D大黄酸(正确答案)18、属于挥发油特殊提取方法的是（）[单选题] *A酸提碱沉B水蒸气蒸馏(正确答案)C煎煮法D浸渍法19、具有挥发性的香豆素成分是（）[单选题] *A游离小分子简单香豆素(正确答案)B香豆素苷C呋喃香豆素D双香豆素20、薄层吸附色谱中的Rf的大小说明了吸附程度的大小，吸附力越大，则Rf（）[单选题] *A越大B越小(正确答案)C越接近121、水蛭的主要化学成分是（）[单选题] *A有机酸B蛋白质(正确答案)C多糖D生物碱22、区别挥发油与油脂常用的方法是（）[单选题] * A相对密度B溶解性C油迹试验(正确答案)D沸点23、检识黄酮类化合物首选（）[单选题] *A盐酸-镁粉反应(正确答案)B四氢硼钠反应C硼酸显色反应D锆盐-枸橼酸反应24、在脱铅处理中，一般通入的气体为（）[单选题] *A氯化氢B二氧化硫C硫化氢(正确答案)D二氧化碳25、七叶内酯的结构类型为（）[单选题] *A简单香豆素(正确答案)B简单木脂素C呋喃香豆素D异香豆素26、挥发油可析出结晶的温度是（）[单选题] *A0～-20℃(正确答案)B0～10℃C0～20℃D0～15℃27、能提取出中药中的大部分亲水性成分和绝大部分亲脂性成分的溶剂是（）[单选题]* A乙醚B乙醇(正确答案)C水D苯28、药材虎杖中的醌结构类型为（）[单选题] *A苯醌类B萘醌类C蒽醌类(正确答案)D菲醌类29、具有光化学毒性的中药化学成分类型是（）[单选题] * A多糖B无机酸C鞣质D呋喃香豆素(正确答案)30、下列哪个中药中含有机酸（）[单选题] *A金银花(正确答案)B大黄C黄芩D乌头。
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用F-U-G简捷法设计出分离该混合物的精馏塔的操作参数和设备参数，包括： 馏出液的流量和产品组成，塔底产品流量及组成 塔操作压力（按经验方法确定） 塔顶蒸汽温度和馏出液温度、塔底产品温度。 最小回流比、操作回流比 最小理论塔板数、理论塔板数，进料板位置 塔内汽、液相的流量，热负荷（冷凝器、再沸器）。
（1）混合物汽液相均假设为理想，组分的饱和蒸汽压用安托因方程计算（所用常数 查阅有关手册）； （2）进料压力等于塔操作压力，不考虑塔的压降，进料为塔压下的饱和液体； （3）冷凝器为全凝器，泡点出料； （3）公用工程冷却介质为水（取进出口平均温度为305.15K）； （4）回流比取最小回流比的1.2倍。
作业（三）
作业（四）
二元均相共沸物共沸组成、共沸温度计算
试求总压为86.659kPa时，氯仿（1）－乙醇（2）之共沸组 成与共沸温度。
已知：
ln γ1 x 0.59 1.66x1
2 2
ln γ 2 x12 1.42 1.66x2
1152 .05 lg p 8.21337 231 .48 T
s 2
1163 .0 lg p 6.02818 227 T
s 1
提交计算机计算框图打印版或手写版 计算机源程离流程模拟
70℃
普通精馏
设计出逆流两效精馏 流程，确定操作参数。 利用软件，完成设计 任务！
100℃
1%甲醇废水 提交软件模拟截图打 印版和模拟结果 （浓度为重量百分数，进料及回流均为饱和液体）
作业（一）
提交计算机源程序打印版，计算结果打印版）
作业（二）
采用右图精馏塔分离一个三 组分混合物为三个产品，试 问： （1）图中所注设计变量能否 使问题有唯一解？ （2）如果不，你认为还应规 定哪个（些）设计变量？ （3）给出一种控制方案。
提交打印版或手写版
多组分精馏塔简捷设计
A.
组 分
摩尔分率
丙烷 异丁烷
正丁烷 异戊烷 正戊烷
0.05 0.15
0.25 0.20 0.35
提交计算机源程序打印版，计算结 果打印版）
用简单精馏塔分离五组分轻烃混合物，进料条 件见右表，分离要求轻关键组分B和重关键组分 假设： C组分在塔顶和塔底的回收率均为 98%。
B.
C. D. E.
进料流率（Feed flow）= 907.2 kmol/hr