2012年注册化工工程师专业基础考试试题(1)
在含苯38%(质量百分数，下同)和甲苯62%的混合液连续精馏过程中，要求馏出物中能回收原料中97%的苯。釜残液中含苯不高于2%，进料流量为10000kg/h，则塔顶苯的摩尔百分数为( )。
A.98%
B.87.5%
C.86%
D.86.8%
答案：1-6 B
B.答案正确
苯的相对分子质量为78，甲苯的相对分子质量为92。
进料中苯的摩尔分数为xB，釜残液苯摩尔分数设为x’B
釜残液中苯的摩尔分数为
进料液平均相对分子质量为
进料物料的摩尔流量为
按照题给定的条件，馏出液中回收原料中97%的苯，则塔顶馏出液中苯的摩尔数为
116.1×0.419 6×0.97=47.25 kmol/h
塔底苯的摩尔数为116.1×0.4196-47.25=1.46 kmol/h
塔底流出液摩尔数为W，塔顶流出液摩尔数为D，则
116.1=W+D
D=54.0kmol/h
塔顶苯的摩尔分数为
A、C、D答案错误。计算错误：
A.答案直接认为釜残液中含苯2%，塔顶含苯98%，概念错误。
在由乙烯水合生产乙醇的反应中，其主、副反应方程为：
主反应
副反应
假若反应器进料中含C2H5 53.7%(摩尔百分数，下同)，H2O 36.7%，其余为惰性气体。乙烯的转化率为5%，乙醇的产率为90%，以消耗乙烯为基准。则反应器输出物料的总摩尔数为( )。
A.87.72 mol
B.87.98 mol
C.88.12 mol
D.87.58 mol
答案：1-7 A
A.答案正确。
选择计算基准为进料100 mol
对过程进行物料衡算
输入乙烯为53.7 mol
生成乙醇的摩尔数为53.7×0.05×0.9=2.42 mol
生成二乙醚的摩尔数为：乙烯理论上转化为乙醇的摩尔数减去实际得到的乙醇摩尔数差的二分之一。因为根据反应方程式每2 mol乙醇生成1 mol的二乙醚。所以，生成二乙醚的量为
输入水的摩尔数为36.7 mol
参加反应的水的摩尔数为36.7-53.7×0.05=36.7-2.685=34.015 mol
由副反应生成的水量为：0.133 mol
最后水的摩尔数为：33.815+0.133=34.15
输出物组成：乙烯53.7×(1-0.05)=51.02 mol 58.26%
乙醇2.42 mol 2.76%
二乙醚0.133 mol 0.15%
水：34.15 mol 38.8%
总摩尔数为：87.72 mol
B.答案错误。生成二乙醚量及水量计算错误，即53.7×0.05-2.42=0.265
总摩尔数为87.98 mol
C.答案错误。计算生成二乙醚量时，计算错误。即
(53.7×0.05-2.42)×2=0.53
输出总摩尔数为88.12 mol
D.答案错误。在计算水时，少计算副反应生成的水量0.133mol
总摩尔数为87.58 mol
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在年生产1500 t乙苯脱氢制取苯乙烯装置中，加入水蒸气量为2.6 kg水蒸气/kg苯乙烯，进入温度650℃下乙苯转化率为44.4%。苯乙烯收率为40%，其余副产为苯3%、甲苯5%、焦炭2%。装置年工作日为300天，已知原料乙苯的纯度为98%(质量百分数)，其余为甲苯。则反应后气体的产生总量为( )。A.8.62 kg
B.8.35 kg
C.8.53 kg
D.7.676 kg
答案：1-5 C
C.答案正确。
化学反应方程式
C6H5C2H5→C6H5CH=CH2+H2
106 104 2
C6H5C2H5+H2→C6H5CH3+CH4
106 2 92 16
C6H5C2H5→C6H6+C2H4
106 78 28
C6H5C2H5→7C+3H2+CH4
106 7×12 3×2 16
(1)每小时苯乙烯的产量为
每小时需要乙苯量为：
每小时转化的乙苯的量：530×0.444=235.32kg/h=2.22 kmol/h
未反应的乙苯量：530-235.3=294.7kg/h
每小时需要水蒸气的量：530×2.6=1378kg
每小时需要工业原料乙苯量： ，甲苯量10.8 kg
(2)产物中各组分的量
苯乙烯：208.3 kg
甲苯：
苯量：2.22×0.03×78=5.23 kg
焦炭：2.22×0.02×7×12=3.72 kg
乙苯：294.7 kg
乙烯(气)2.22×0.03×28=1.86 kg
甲烷(气)(2.22×0.05+2.22×0.02)×16=2.49 kg
氢(气)(2+2.22×0.02×3-2.22×0.02)×2=4.177 kg
气体总量为1.86+2.49+4.177=8.53 kg
A.答案错误，B.答案错误，C.答案错误。3个答案均为计算过程中，没有将全部生成的气体计算完全。
A.答案少了一项氢与乙苯反应生成甲苯和甲烷，所以答案为8.62 kg
B.答案为在乙苯分解为碳、氢和甲烷反应中，计算为2.22×0.02
总氢量为(2+2.22×0.02-2.22×0.02)×2=4.0kg
气体总量为8.35 kg
D.答案为甲烷气体计算错误。
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硫酸铝可由含Al2O3的混合物与H2SO4反应制得。反应方程如下：
Al2O3混合物中含杂质44.6%(质量百分数，下同)，原料硫酸为80% H2SO4，其余为H2O。应用1100kg Al2O3，2510kg 80% H2SO4。则过量的一种原料的转化率是( )。假定Al2O3全部转化。
A.70.42%
B.87.4%
C.69.96%
D.29.13%
答案：1-3 B
B.答案正确。
按反应方程式和已知条件计算如下：
Al2O3相对分子质量为102，Al2(SO4)3相对分子质量为342，H2SO4相对分子质量为98。
加入硫酸量(80%)为2510kg，含纯H2SO4量为
2510×0.8=2008 kg=20.49kmol
加入原料Al2O3混合物1100kg，含纯Al2O3为
1100×0.554=609.4 kg=5.97kmol
参加反应的H2SO4量应为5.97×3=17.91kmol
在反应系统中H2SO4过量，过量20.49-17.91=2.58kmol
H2SO4转化率为
A.答案错误。将Al2O3原料中杂质含量44.6%看成Al2O3含量，则参加反应的Al2O3的量为1100×0.446=490.6 kg=4.81kmol
需要H2SO4量为4.81×3=14.43kmol
H2SO4过量为20.49-14.43=6.06kmol
H2SO4的转化率为
C.答案错误。将原料80%的硫酸看作是纯H2SO4计算，即2510 kg的纯H2SO4为25.6 kmol
硫酸的转化率为：
D.答案错误。计算中没有注意反应方程式中各化合物的系数平衡关系，即每一个摩尔的Al2O3反应需要3个摩尔的H2SO4。而做题时，用每一个摩尔的Al2O3反应需要的是1个摩尔的H2SO4。即5.97kmol Al2O3反应需要5.97 kmolH2SO4，则H2SO4转化率为
在利用硫化矿提炼锌时，硫酸是副产物。该矿中含ZnS 65%(质量百分数，下同)，其他35%为惰性物质。生产过程如下反应方程所示，最后可以得到98%的硫酸，硫的回收率为99%，每天处理硫化矿186t。
反应方程式为
则每天需要水的量是( )。
A.24.67 t
B.22.2 t
C.2.47 t
D.24.92 t
答案：1-4 A
A.答案正确。
根据反应方程式可知当1摩尔的ZnS反应时，就可以产生1摩尔的H2SO4即可以产生98%的H2SO4 100 g。
根据题意硫的回收率为99%，再进行计算。
(1)每天处理186 t矿石，则内含ZnS量为
186×1000×0.65=120900 kg
实际反应能得到硫酸的ZnS量为120900×0.99=119691 kg
119691 kg ZnS为1233.9kmol，即可生成1233.9 kmol H2SO4，质量为120922.2kg，可以得到 98%的硫酸
(2)用水量计算：吸收SO3形成H2SO4用水量为1233.9×18=22.2 t，形成98% H2SO4用水量为123390.0-120 922.2=2.47 t
每天消耗水量为22.2+2.47=24.67 t
B.答案错误：将生成的H2SO4的摩尔数看作所需要的水的摩尔数，即1233.9×18=22.2 t，没有计算形成98%硫酸时需要水量。
C.答案错误：计算时没有考虑吸收SO3形成100%H2SO4时消耗水量，即只计算形成98%时的水量为123390.0-120922.2=2.47 t。
D.答案错误：计算过程中没有考虑题中给的硫的回收率为99%，即每天处理186 t ZnS。含ZnS为186×1000×0.65=120900 kg。ZnS摩尔数为1246.4 kmol，则需要水量为1246.4×18=22.43 t和2.49之和即24.920 t。
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