化学工程基础习题及答案——上课用
化学工程基础 (武汉大学 著) 课后习题答案第二张
解；通风管内空气温度不变，压强变化很小，只有 0.05 米水柱，可按不可压缩流体处
理。
以管道中心线作基准水平面，在截面 1−1′与 2−2′之间列柏努利方程，此时Z1=Z2，因两
n 截面间无外功加入，故He=0，能量损失忽略不计，则Σhf=0。
.c 所以方程简化为：
u 12
+
P1
=
u
2 2
+
P2
n 2 ρ 2 ρ
第二章 流体流动与输送
1、一个工程大气压是 9.81×104Pa，一个工程大气压相当于多少毫米汞柱？相当于多少
米水柱？相当于密度为 850kg ⋅ m−3的液体多少米液柱？
n 解：已知：ρHg = 13600 kg ⋅ m−3 .c ρ料 = 850 kg ⋅ m−3
ρH2O = 1000 kg ⋅ m−3 ρ = 9.81×104Pa
迎 的真空度？ 说明：入水口和喷嘴间的位差及水流经喷嘴的阻力损失可以忽略不计。
欢 解：取喷射泵进水口为 1−1′截面，喷嘴处为 2−2′截面，因位差忽略，Z1=Z2，又Σhf=0
案 则柏努利方程为：
u 12
+
P1
=
u
2 2
+
P2
2ρ 2ρ
答 u1
=
qv A1
=
0.6 3600 × π × 0.022
头的能量损失），泵的效率为 0.65，求泵的轴功率。（贮槽液面维持恒定）
解：贮槽液面维持恒定，故本题属于定态流动
n 取 1−1′面（贮槽的液面）为基准面，在 1−1′与 2−2′面（管道与喷头连接处）间列 c 柏努利方程，即：
aan. gZ1
+ P1 ρ
《化学工程基础》练习试题
《化学工程基础》练习题第1章流体的流动与输送一、单项选择题1. 层流与湍流的本质区别是( )。
A、流速不同B、流通截面积不同C、雷诺数不同D、层流无径向运动，湍流有径向运动2. 水及一般流体在管路中常用的流速应是( )。
A、0.5~1mB、1~3mC、15~25mD、30~50m3. 当流体在圆管内流动时, 管中心流速最大，若为层流时，平均速度u与管中心的最大流速u max的关系为 ( )。
A、u＝1.5u maxB、u＝u maxC、u＝0.8u maxD、u＝0.5u max4. 当流体在圆管内流动时, 管中心流速最大，若为湍流时，平均速度u与管中心的最大流速u max的关系为( )。
A、u＝1.5u maxB、u＝u maxC、u＝0.8u maxD、u＝0.5u max5. 温度升高液体的粘度变化是( )。
A、增大B、减小C、不变D、判断依据不足6. 温度降低气体的粘度变化是( )。
A、增大B、减小C、不变D、判断依据不足7. 流体在等径直管中作稳定流动，因流体粘性有摩擦阻力损失，流体的流速沿管长将( )。
A、增加B、减少C、不变D、无法判断8. 流体在阻力平方区流动，若其它条件不变，而管子的相对粗糙度增加则压降( )。
A、增大B、减小C、不变D、不确定9. 下列结论正确的是( )。
A、液体的粘度随温度升高而减小B、气体的粘度随温度升高而减小C、液体的粘度随压强降低而增大D、气体的粘度随压强降低而增大10. 圆形直管内径为100mm，一般情况下输水能力应为( )。
A、3 m3/h；B、30 m3/h；C、200 m3/h ；D、300 m3/h11. 图示为一异径管段，从A段流向B段时，测得U形压差计的读数为R=R1，从B段流向A段时，测得U形压差计的读数为R=R2。
若两种情况下的水流量相同，则( )。
A、R1 > R2B、R1< R2C、R1 = R2D、R1 =– R212. 离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )。
工程化学基础(第二版)习题解答
<<工程化学基础（第二版）>>练习题参考答案第一章 绪 论练习题（p.9）1. （1）×； （2）√； （3）×； （4）√。
2. （1）C 、D ；（2）C ；（3）B 。
3. 反应进度；ξ； mol 。
4. 两相（不计空气）；食盐溶解，冰熔化，为一相；出现AgCl ↓，二相；液相分层，共三相。
5. 两种聚集状态，五个相：Fe （固态，固相1），FeO （固态，固相2），Fe 2O 3（固态，固相3），Fe 3O 4（固态，固相4），H 2O （g ）和H 2（g ）（同属气态，一个气相5） 6. n =（216.5 －180）g / (36.5g · mol -1) = 1.0 mol7. 设最多能得到x 千克的CaO 和y 千克的 CO 2，根据化学反应方程式： CaCO 3(s) = CaO(s) + CO 2(g) 摩尔质量/g ·mol -1 100.09 56.08 44.01 物质的量/mol100095%10009103⨯⨯-. x 56.08×-310 y 4401103.⨯-因为n(CaCO 3)=n (CaO)=n (CO 2) 即100095%10009103⨯⨯-.=x 56.08×-310=y 4401103.⨯-得 x =m (CaO) =532.38kg y =m (CO 2) =417.72kg分解时最多能得到532.28kg 的CaO 和417.72kg 的CO 2。
8. 化学反应方程式为3/2H 2+1/2N 2 = NH 3时：22(H )6mol4mol 3(H )2n ξν∆-===-22(N )2mol4mol 1(N )2n ξν∆-===-33(NH )4mol4mol 1(NH )n ξν∆===化学反应方程式为3H 2+ N 2 = 2NH 3时：22(H )6mol 2mol 3(H )n ξν∆-===-22(N )2mol2mol 1(N )n ξν∆-===-33(NH )4mol 2mol 2(NH )n ξν∆===当反应过程中消耗掉2mol N 2时，化学反应方程式写成3/2H 2+1/2N 2 = NH 3，该反应的反应进度为4 mol ；化学方程式改成3H 2+ N 2 = 2NH 3，该反应的反应进度为2 mol 。
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1. (1) B D (2) C 2. Ks=2.29*10-13 3. AgI沉淀生成，可能后有AgCl沉淀
[Ag] =8.52*10-11 无沉淀产生 4. [OH-] =3.98*10-10 pH=5.3 5. NH4Cl>H2O>NH3.H2O 6. c> b> a> d 7. [Ag]=7*10-6 [py]=0.8 [Ag(py)2]+=0.1
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1. (1) × (2) × (3) √ (4) √
2. (1) C D (2) C (3) B D
3. 反应进度 ξ mol
4. 2 相 1相 AgCl沉淀 2相 分层 3相
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6. (1) <0 (2) >0 (3) <0 (4) <0 7. △rGm =△rGm θ=91.38 kJ/mol T>980.58K
T=980.58K 8. T=2128.9K
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1. (1) × (2) √ (3) × (4) × (5) × (6) √ 2. (1) H2O(s) ＜H2O(l) ＜H2O(g)
化学工程基础课后习题答案(武汉大学第二版)
1－20一转子流量计，转子材料为铝，出厂时用20℃，0.1MPa 压强下的空气标定，得转子高度为100mm 时， 流量为10m3/h。今将该流量计用于测量 T=50℃，P=0.15MPa 下的氯气，问在同一高度下流量为多少？若将该 转子材料换为黄铜，问在同一高度下氯气和空气的流量各为多少？
1－21从设备送出的废气中含有少量可溶物质， 在放空之前令其通过一个洗涤塔， 以回收这些物质进行综合 利用，并避免环境污染。气体流量为3600 m3/h(操作条件下)，其物理性质与50℃的空气基本相同，如右图 所示，气体进入鼓风机前的管路上安装有指示液为水的 U 形管压差计，其读数为30 mm。输气管与放空管 内径均为250 mm，管长、管件与阀门的当量长度之和为50 m（不包括进、出塔及管出口阻力）放空口与鼓 风机进口的垂直距离为20 m，已估计气体通过塔内填料层的压降为1961 Pa。管壁的绝对粗糙度ε可取为 0.15mm，大气压强为0.101 Mpa，求鼓风机的有效功率。
1－7用右图中串联的 U 型管压差计测量蒸汽锅炉上面上方的蒸汽压。 U 形管压差计的指示液为水银。 两U
-1-
形管间的连接管内充满水。 已知水银面与基准面的垂直距离分别为： h1=2.3m， h2＝1.2m， h3=2.5m， h4=1.4m， 锅中水面与基准面间的垂直距离 h5=3m，大气压强 Pa=745 mmHg。试求锅炉上方水蒸汽的压强 p0。
化学工程基础课后习题答案
第一章 流体力学习题..................................................................................................................2 第二章 流体流动与输送..............................................................................................................14 第三章 传热过程......................................................................................................................... 19 第三章习题和答案....................................................................................................................... 26 第五章 吸收.................................................................................................................................38 第六章 精馏.................................................................................................................................47 第六章 精馏习题和答案..............................................................................................................49 第八章 化学反应工程基本原理.................................................................................................. 56 第九章 均相反应器..................................................................................................................... 58
化学工程基础课后习题及答案
化学工程基础课后习题及答案化学工程基础课后习题及答案【篇一：化工基础第5章习题答案】xt>5.2气体的吸收1.空气和co2的混合气体中，co2的体积分数为20%，求其摩尔分数y和摩尔比y各为多少？解因摩尔分数=体积分数，y?0.2摩尔分数摩尔比 y?y0.20．25 1?y1?0.22. 20℃的l00g水中溶解lgnh3, nh3在溶液中的组成用摩尔分数x、浓度c及摩尔比x表示时，各为多少？解摩尔分数x?1/17=0．01051/17?100／18浓度c的计算20℃，溶液的密度用水的密度?s?998.2kg/m3代替。
溶液中nh3的量为 n?1?10?3/17kmol 溶液的体积v?101?10?3/998.2 m3n1?10?3/17溶液中nh3的浓度c?==0．581kmol／m3 ?3v101?10/998.299.82c?sx??0．010?5．0kmol582／m3 或ms18nh3与水的摩尔比的计算 x?1/170．0106100/18x0.0105??0．0106 1?x1?0.0105或 x?3.进入吸收器的混合气体中，nh3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时nh3的组成，以摩尔比y和摩尔分数y表示。
吸收率的定义为y被吸收的溶质量y1?y21?2原料气中溶质量 y1 y1解原料气中nh3的摩尔分数y?0.1 摩尔比 y1?y10.10.111 1?y11?0.1吸收器出口混合气中nh3的摩尔比为y2?(1??)y1?（1?0.9）?0.111?0.0111摩尔分数 y2?y20.0111=?0.01098 1?y21?0.01114.l00g水中溶解lg nh3，查得20℃时溶液上方nh3的平衡分压为798pa。
此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数e(单位为kpa)、溶解度系数h[单位为kmol/(m3?kpa)]和相平衡常数m。
总压为100kpa。
工程化学基础参考答案
工程化学基础习题解第一章 绪论P13. 一些基本概念1.判别下列表述的正确与否，正确的在后面括号内用“√”错误的用“×”表示：（1）1摩尔氧..........................................................................................................(X ） （2）1mol(-OH )................................................(√) (3)化学反应通式可表示为ΣB v B=0...................................( X) (4)在宇宙中找不到绝对意义上的孤立系统..............................................................(√) 2.选择题：（要求将正确标号填入括号内，多选与单选自己判断） （1）下列物质中属于微观粒子的是 （ C D ）(A)分子 （B ）原子 （C ）高速运动的电子 （D ）光子 （2）下列说法正确的是 （ C ） （A ）1摩尔氧的质量是8.0g(B)原子和分子的空间尺寸分别为m 10107-10和m -(C)原子和分子的空间尺寸在m 10~107-10m -左右（D ）我们能同时看到远处打雷发出光和听到打雷发出的声音（3）下列表述中错误的是（ B D ） (A)18.0g O H 2物质的量是1mol(B)1.0 mol 氢的物质参加了反应 （C ）1.0 mol 的（2H ）参加了反应（D ）“反应进度”说明，认识物质变化，必须考虑时间的变化 3.（用恰当的文字或符号填入空格）计量反应进行程度的物理量都是（反应进度），它的符号是（ξ），单位是（mol ）,这个单位还可以方便地计量介观粒子和微观粒子的物质的量。
4.在0℃时，一只烧杯中盛有水，水上浮着两块冰，问水和冰组成的系统中有几相？如果撒入食盐，保持系统的温度仍为0℃不变，直至冰和食盐全部溶解（此时，冰点下降，详见ξ2.3所述），此时系统中有几相？如果再加入一些3AgNO 溶液，有什么现象发生？此时系统有几相？如果还加入一些4CCl ，又将发生什么现象？此时系统为几相？ 答：① 两相（固、液）② 一相（液相）③加入3AgNO 有白色沉淀生成，此时系统有两相（液、固） ④ 加入4CCl 发生分层现象，此时系统三相（水相、固、油相） 5.高温水蒸气对钢的化学腐蚀特别严重。
工程化学基础课后习题答案
(1) △H=179.2 kJ/mol △U=170.2 kJ/mol
(2) △H=-571.6 kJ/mol △U=-568.2 kJ/mol
(3) △H=-802.5 kJ/mol △U=-805 kJ/mol
(4) △H=△U=-218.7 kJ/mol
6799.36 kJ
-627.06 kJ/mol
工程化学基础课后习题答案
—
—
—
仅
供
参
考
第一章 练习题
(1) × (2) × (3) √ (4) √ (1) C D (2) C (3) B D 反应进度 ξ mol 2 相 1相 AgCl沉淀 2相 分层 3相 s、g 5相 Fe FeO Fe2O3 Fe3O4 H2 1mol m(CaO)=532kg m(CO2)=418kg ξ(N2)= ξ(H2)= ξ(NH3)=4mol
P(CO2)=0.5kPa
小于5.6 SO2 NO CO2 H2SO3 H2SO4 HNO3 HNO2 H2CO3
A 8% 81.5%
第三章 第一节练习题
(a) × (b) √ (c) ×
动量 位置
n (0,1,2,3) 4个 4f 7
波动 波组粒态二象性 1p 2s 2d 3p 5f 6s
是否存在
×
√
×
√
√
√
主量子数
×
2
×
3
5
6
角量子数
×
0
×
1
3
0
轨道(个数)
×
1
×
3
7
1
最多可容纳电子数
×
2
×
6 14 2
第三章 第二节练习题
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第一章 流体流动与输送设备1．已知20℃下水和乙醇的密度分别为998.2 kg/m 3和789kg/m 3,试计算50％（质量％）乙醇水溶液的密度。
又知其实测值为935 kg/m 3，计算相对误差。
解：乙醇水溶液的混合密度7895.02.9985.012211+=+=ρχρχρm3/36.881m kg m =∴ρ相对误差：%74.5-%100193536.881%100=⨯⎪⎭⎫⎝⎛=⨯——实实m m m ρρρ 2．在大气压力为101.3kPa 的地区，某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为85kPa 。
若在大气压力为90 kPa 的地区，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时真空表的读数应为多少？解：''真真绝p p p p p a a -=-=kPa p p p p a a 7.73)853.101(90)(''=--=--=真真3．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。
容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。
试计算液面到下方测压口的距离。
解：液面下测压口处压力gh p z g p p ρρ+=+=21Δmh g p p g p gh p z 36.255.081.990010)4258(31212=+⨯⨯-=+-=-+=∴ρρρΔ4. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。
在容器底部开孔与玻璃管相连。
已知油与水的密度分别为800 kg/m 3和1000 kg/m 3。
（1）计算玻璃管内水柱的高度；（2）判断A 与B 、C 与D 点的压力是否相等。
解：（1）容器底部压力gh p gh gh p p 水水油ρρρ+=++=0210mh h h h h 16.16.07.010008002121=+⨯=+=+=∴水油水水油ρρρρρ（2）B A p p ≠ D C p p =题3 附图B Dh 1 h 2AC 题4 附图5．用一复式U 形压差计测量水流过管路中A 、B 两点的压力差。
指示液为汞，两U 形管之间充满水，已知h1=1.2m ，h2=0.4m ，h4=1.4m ，h3=0.25m ，试计算A 、B 两点的压力差。
解：图中1、2为等压面，即21p p = 11gh p p A ρ+=1032gR p p ρ+=1031gR p gh p A ρρ+=+∴ (1)又 20365gR gh p p p B ρρ++==)(24543h h g p p p --==ρ)(24203h h g gR gh p B --++=ρρρ (2)将(2)代入(1)中: 10242031)(gR h h g gR gh p gh p B A ρρρρρ+--++=+B A AB p p p -=∆∴11024203)(gh gR h h g gR gh ρρρρρ-+--+=)()(2104312R R g h h h h g ++-+-=ρρgR R ))((021ρρ-+=12430()()h h h h g ρρ=-+--(1.20.4 1.40.25)(136001000)9.81AB p ∴∆=-+-⨯-⨯kPa Pa 0.2417.241031≈=6．根据附图所示的双液体U 管压差计的读数，计算设备中气体的压力，并注明是表压还是绝压。
已知压差计中的两种指示液为油和水，其密度分别为920 kg/m 3和998 kg/m 3，压差计的读数R ＝300mm 。
两扩大室的内径D 为60mm ，U 管的内径d 为6mm 。
解: 1. 2 为等压面, 21p p =111gh p p ρ+=题5 附图3462 4315 h 1[]gR g Z R h p p a 2112)(ρρ+∆+-+=gR g Z R h p gh p a 21111)(ρρρ+∆+-+=+∴gZ Rg p p a 112)(ρρρ∆+-=-又2244D Zd Rππ∆=mR D d Z 003.03.0)606(222=⨯=⨯=∆∴81.9920003.0)920998(81.93.0⨯⨯+-⨯⨯=-∴a p pPa 6.256= (表压)7． 为了排出煤气管中的少量积水，用附图所示的水封装置，水由煤气管道中的垂直支管排出。
已知煤气压力为10kPa （表压），试求水封管插入液面下的深度h 。
解: 煤气表压gh p ρ=mg p h 02.181.910101033=⨯⨯==ρ8．为测定贮罐中油品的贮存量，采用图5所示的远距离液位测量装置。
已知贮罐为圆筒形，其直径为1.6m ，吹气管底部与贮罐底的距离为0.3m ，油品的密度为850kg/m 3。
若测得U 形压差计读数R 为150mmHg ，试确定贮罐中油品的贮存量，分别以体积及质量表示。
（其中压差计指示液为汞）解: 0ρρR H = m R H 4.215.0850136000=⨯==∴ρρ题7 附图罐中总高度为: m h H L 7.23.04.2=+=+=322426.57.26.1785.04m L D q V =⨯⨯=⋅=∴π kg q q V m4612850426.5=⨯=⋅=ρ9．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×3.5mm 。
已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。
解: (1) 大管: mm 476⨯φh kg q q V m /16479183191=⨯=⋅=ρs m d q u V /69.0068.0785.03600/94/2211=⨯==πs m kg u G ⋅=⨯==211/4.1263183169.0ρ (2) 小管:mm 5.357⨯φ质量流量不变 h kg q m /164792=s m d q u V /27.105.0785.03600/94/2222=⨯==π 或: s m d d u u /27.1)5068(69.0)(222112===s m kg u G ⋅=⨯=⋅=222/4.2325183127.1ρ 10． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。
现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。
解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～ 2-2’间列柏努力方程: 221211221122f p p Zg u Z g uh ρρ++=+++∑其中Z 1=H, Z 2=0, P 1=P 2, u 1=0简化:221()/2f H u hg =+∑ 题10 附图1m 09.281.9)20121(=÷+⨯=11．用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送至敞口高位槽，如附图所示。
输送量为0.1m 3/min ，输送管路为φ38×3mm 的无缝钢管。
酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m ，且在压送过程中不变。
设管路的总压头损失为 3.5m （不包括出口），硫酸的密度为1830 kg/m 3，问酸蛋中应保持多大的压力？解: 以酸蛋中液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,且以1-1’面为基准,在1-1’～2-2’间列柏努力方程:221211221122f p p u Z u Z H g g g gρρ++=+++∑ 其中Z 1=0, u 1=0, 压力为表压，则p 2=0，简化得:212212f p u Z H g gρ=++∑ 其中: s m d q u V/07.2032.0785.060/1.04222=⨯==π代入:21221()2f p g u Z H gρ=++∑ )5.31007.281.921(81.918302++⨯⨯⨯⨯=)(3.246表压a kP =12．如附图所示，某鼓风机吸入管内径为200mm ，在喇叭形进口处测得U 形压差 计读数R ＝15mm （指示液为水），空气的密度为1.2 kg/m 3，忽略能量损失。
试求管道内空气的流量。
解: 如图,在1-1’～ 2-2’间列柏努力方程:f h u pg Z u p g Z ∑+++=++222221112121ρρ其中: 0,0)(,0,1121=∑=≈=f h p u Z Z 表简化: 222210u p +=ρ而:a o H P Rg p 15.147015.081.9100022-=⨯⨯-=-=ρ（表） 题11 附图题12 附图2sm u u /66.152.115.14721222==∴流量: h m s m u d q V/1771/492.066.152.0785.0433222==⨯⨯==π13．甲烷在附图所示的管路中流动。
管子的规格分别为φ219×6mm 和φ159×4.5mm ，在操作条件下甲烷的平均密度为1.43 kg/m 3，流量为1700m 3/h 。
在截面1和截面2之间连接一U 形压差计，指示液为水，若忽略两截面间的能量损失，问U 形压差计的读数R 为多少？解: 在1, 2截面间列柏努力方程:f h u pg Z u P g Z ∑+++=++222221112121ρρ 其中Z 1=Z 2, ∑h f =0, 则简化:2222112121u p u p +=+ρρ或:)(21212221u u p p -=-ρ其中: s m d q u V /04.14207.0785.03600/1700785.02211=⨯==s m d d u u /74.26)150207(04.14)(222112=⨯==aP p p 3.370)04.1474.26(2143.12221=-⨯⨯=-∴又gR g R p p 0021)(ρρρ≈-=-mm m g p p R 38038.081.910003.370021==⨯=-=∴ρ14．如附图所示，用泵将20℃水从水池送至高位槽，槽内水面高出池内液面30m 。
输送量为30 m 3/h ，此时管路的全部能量损失为40J/kg 。
设泵的效率为70％，试求泵所需的功率。
解: 在水池液面1与高位槽液面2间列柏努利 方程:fe h u p g Z W u p g Z ∑+++=+++222221112121ρρR题13 附图12其中Z 1=0, Z 2=30m, P 1=P 2, u 1=u 2=0, 则简化得：feh g Z W ∑+=2kg J /3.3344081.930=+⨯=kW W q W q P e v e m e 786.23.3341000360030=⨯⨯==⋅=ρkW P P e98.37.0786.2===η15．附图所示的是丙烯精馏塔的回流系统，丙烯由贮槽回流至塔顶。