第七章 萃取《化工单元操作》（化工版）单元过关卷 山东省（原卷版+解析版）

《化工单元操作》（化工版） 第七章 萃取 考试时间：60分钟 满分：100分 班级________ 姓名________ 学号________ 成绩________ 一、单选题（本题共25道小题，每题2分，共50分） 1. 在欲分离的液体混合物中加入一种适宜的溶剂，使其形成两液相系统，利用各组分在两相中分配差异实现分离的操作，称为（ ） A. 萃取 B. 吸收 C. 精馏 D. 干燥 【答案】A 【解析】萃取是指在欲分离的液体混合物中加入一种适宜的溶剂，使其形成两液相系统，利用液体混合物中各组分在两相中分配差异的性质，易溶的组分较多地进入溶剂相，从而实现了混合液的分离。 2. 利用溶剂分离固体混合物组分的方法，称为固液萃取，也称（ ） A. 液液萃取 B. 浸取 C. 萃取 D. 溶解 【答案】B 【解析】固液萃取是利用溶剂分离固体混合物组分的方法，也称为浸取。本章重点讨论液液萃取，简称萃取。 3. 萃取操作中，萃余相R的成分主要是（ ） A. 萃取剂和溶质 B. 溶质和稀释剂 C. 稀释剂和少量溶质 D. 纯净的萃取剂 【答案】C 【解析】萃取操作中所得到的含溶质较多的溶液称为萃取相E，其成分主要是萃取剂和溶质；剩余的溶液称为萃余相R，其成分主要是稀释剂，还含有少量残余的溶质等组分。 4. 萃取在工业上的应用之一，是处理相对挥发度小或形成恒沸物的混合液，下列属于此类应用的是（ ） A. 稀醋酸的脱水 B. 发酵液制青霉素 C. 精馏分离混合物 D. 烷烃与芳烃的分离 【答案】D 【解析】萃取在工业上的应用：混合液的相对挥发度小或形成恒沸物，用一般精馏方法不能分离，如石油馏分中烷烃与芳烃的分离，煤焦油的脱酚。 5. 萃取中，溶液组成以质量分数表示，溶质、稀释剂和萃取剂的质量分数满足归一条件（ ） A. wA+wB+wS=1 B. wA+wB-wS=1 C. wA×wB×wS=1 D. wA=wB=wS 【答案】A 【解析】溶液组成以质量分数表示，根据归一条件得：wA+wB+wS=1。式中，wA、wB、wS分别代表溶液中的溶质、稀释剂以及萃取剂的质量分数。 6. 将组成为xA、xB、xS的溶液R与组成为yA、yB、yS的溶液E相混，混合液总量为M，则总物料衡算式为（ ） A. M=R-E B. M=R+E C. M=R×E D. M=R/E 【答案】B 【解析】设有组成为xA、xB、xS的溶液R及组成为yA、yB、yS的溶液E，若将两溶液相混，混合物总量为M，则总物料衡算式为M=R+E。 7. 萃取中，互成平衡的两相称为共轭相，联结共轭相对应两点的连线称为（ ） A. 溶解度曲线 B. 操作线 C. 平衡联结线 D. 辅助线 【答案】C 【解析】互成平衡的两相称为共轭相，萃余相与萃取相中水平对应的每组数据在相图中都有其对应的状态点，联结对应两点的连线ER称为平衡联结线。 8. 对于溶剂与稀释剂部分互溶的物系，分配系数k=1时，平衡联结线（ ） A. 斜率为正 B. 斜率为负 C. 斜率无穷大 D. 与底面平行 【答案】D 【解析】对于溶剂与稀释剂部分互溶的物系，k=1时，联结线与底面平行，其斜率为零；当k>1时，联结线斜率大于零；当k<1时，联结线斜率小于零。 9. 单级萃取流程简单，在工业生产中仍广泛采用，尤其适用于（ ） A. 分离要求很高的场合 B. 萃取剂分离能力小的场合 C. 分离能力大或要求不高时 D. 需要较完全分离的场合 【答案】C 【解析】单级萃取不能对原料液进行较完全的分离，但因其流程简单，在工业生产中仍广泛采用，尤其适用于萃取剂分离能力大或分离要求不高时。 10. 萃取流程中，脱除萃取剂S的萃取相称为（ ） A. 萃余液 B. 萃取液 C. 萃余相 D. 萃取相 【答案】B 【解析】脱除S的萃取相称为萃取液E'，脱除S的萃余相称为萃余液R'，回收所得萃取剂可循环使用。 11. 液液接触时，一相呈连续状态称为连续相，另一相呈分散滴状称为（ ） A. 分散相 B. 主体相 C. 连续相 D. 液滴相 【答案】A 【解析】液液接触时，一相呈连续状态，称为连续相；另一相呈分散滴状，称为分散相。分散的液滴越小，两相的接触面积越大，传质越快。 12. 根据两液相接触方式，萃取设备可分为逐级接触式和（ ） A. 直接接触式 B. 混合接触式 C. 逆流接触式 D. 微分接触式 【答案】D 【解析】根据两液相接触方式，萃取设备可分为逐级接触式和微分接触式两类，而每一类又可分为有外加能量和无外加能量两种。 13. 由无任何内件的圆形壳体构成、结构最简单的微分接触式液液传质设备是（ ） A. 筛板萃取塔 B. 填料萃取塔 C. 喷洒萃取塔 D. 转盘萃取塔 【答案】C 【解析】喷洒萃取塔是由无任何内件的圆形壳体及液体引入和移出装置构成的塔设备，是结构最简单的微分接触式液液传质设备，但是其传质效果差，在工业生产上很少应用。 14. 采用往复泵或压缩空气给塔内提供外加机械能以造成脉动，使传质效率大幅度提高的萃取塔是（ ） A. 喷洒萃取塔 B. 脉冲填料萃取塔 C. 混合澄清槽 D. 离心萃取机 【答案】B 【解析】脉冲填料萃取塔与脉冲筛板萃取塔通常采用往复泵或压缩空气给塔内提供外加机械能以造成脉动，使液滴尺寸减小，湍动程度增加，故传质效率大幅度提高。 15. 筛板固定于中心轴上、由塔外曲柄连杆机驱动往复运动的萃取塔是（ ） A. 往复振动筛板塔 B. 转盘萃取塔 C. 筛板萃取塔 D. 脉冲筛板塔 【答案】A 【解析】往复振动筛板塔中，筛板固定于一根中心轴上，中心轴由塔外的曲柄连杆机驱动，以一定的频率和振幅往复运动，塔内不设溢流。 16. 传质效率高、操作弹性大、结构简单、造价低廉，在化工生产中应用非常广泛的萃取设备是（ ） A. 喷洒萃取塔 B. 混合澄清槽 C. 离心萃取机 D. 转盘萃取塔 【答案】D 【解析】转盘萃取塔传质效率高、操作弹性大、不会产生轴向力、流通量大、结构简单、造价低廉，在化工生产中应用非常广泛。 17. 萃取剂的选择原则主要包括选择性、再生难易、物理性质、化学性质以及（ ） A. 密度大小 B. 沸点高低 C. 价格等特性 D. 分子量大小 【答案】C 【解析】萃取剂的选择原则：选择性、再生难易、物理性质、化学性质以及其他（还应考虑萃取剂的价格、腐蚀性、易燃易爆等特性）。 18. 萃取剂的选择性原则要求，萃取剂对溶质应具有（ ） A. 较弱的溶解能力 B. 较强的溶解能力 C. 对稀释剂溶解度大 D. 对溶质完全不溶解 【答案】B 【解析】萃取剂对溶质应具有较强的溶解能力，对稀释剂不溶或溶解度较小，即萃取相中溶质、稀释剂两组分的浓度之比要大于萃余相中溶质、稀释剂两组分浓度之比。 19. 萃取剂必须具有较强的化学稳定性，如不宜分解、聚合，并具有足够的（ ） A. 抗氧化性和热稳定性 B. 挥发性和流动性 C. 溶解性和选择性 D. 黏度和密度 【答案】A 【解析】萃取剂必须具有较强的化学稳定性，如：不宜分解、聚合、具有足够的抗氧化性和热稳定性。 20. 选择分散相时，宜选不易润湿塔内部构件的一相，其原因是可以（ ） A. 减小液滴尺寸 B. 增大相际接触面积 C. 减少分散相流量 D. 使分散相更好形成液滴 【答案】D 【解析】宜选不易润湿塔内部构件的一相为分散相，原因是可以保证分散相更好地形成液滴分散于连续相中，以增大相际接触面积。 21. 由于温度过低会导致液体黏度增加、传质阻力增大，工业中萃取常采用（ ） A. 高温操作 B. 低温操作 C. 常温操作 D. 任意温度操作 【答案】C 【解析】萃取只能在两相区内进行，且操作温度愈低，分离效果愈好。但温度过低会导致液体黏度增加、传质阻力增大，所以工业中萃取常采用常温操作。 22. 增大萃取剂用量可提高分离效率，但萃取剂量过大时会（ ） A. 提高萃取效率 B. 使萃取效率反而降低 C. 减少回收设备负荷 D. 降低回收难度 【答案】B 【解析】增大萃取剂量，萃取分离效率提高，但萃取剂量过大，会增加萃取回收设备的负荷，导致萃取剂的回收难度加大，从而使循环萃取剂中溶质含量增加，萃取效率反而降低。 23. 萃取塔操作中，造成液泛的原因之一是（ ） A. 流速过大或振动过快 B. 流速过小而温度过高 C. 温度过高而压力过低 D. 压力过低而流速过小 【答案】A 【解析】液泛的产生与流体流速、塔的振动、脉冲频率和幅度的变化密切相关。流速过大或振动频率过快易造成液泛。 24. 在整个塔截面上两液相的流速相等，这种理想流动情况称为（ ） A. 湍流 B. 层流 C. 返混 D. 活塞流 【答案】D 【解析】活塞流是指在整个塔截面上，两液相的流速相等。萃取塔中理想的流动情况是两液相均呈活塞流，因为此时传质推动力最大，萃取效率高。 25. 一种液体以极微小液滴均匀地分散在互不相溶的另一种液体中的现象，称为（ ） A. 液泛 B. 返混 C. 乳化 D. 分层 【答案】C 【解析】乳化是一种液体以极微小液滴均匀地分散在互不相溶的另一种液体中的现象。它是一种液液界面接触现象。 二、简答题（本题共5道小题，每题8分，共40分） 1. 简述液液萃取的基本原理及工业应用。 【答案】液液萃取是利用均相液体混合物中各组分在某溶剂中溶解度的差异来实现分离的一种单元操作。在欲分离的液体混合物中加入一种适宜的溶剂（萃取剂），使其形成两液相系统，利用各组分在两相中分配差异，易溶的组分较多地进入溶剂相，从而实现混合液的分离。萃取在工业上主要应用于：（1）混合液的相对挥发度小或形成恒沸物，用一般精馏方法不能分离，如石油馏分中烷烃与芳烃的分离、煤焦油的脱酚；（2）混合液浓度很稀，采用精馏须将大量稀释剂汽化、能耗过大，如稀醋酸的脱水；（3）混合液含热敏性物质，可避免物料受热破坏，如从发酵液制取青霉素。 【解析】液液萃取利用各组分在溶剂中溶解度差异实现分离，主要应用于相对挥发度小或恒沸物、稀溶液、热敏性物质三类场合。 2. 简述三角形相图的组成及溶解度曲线的意义。 【答案】三角形相图用来表示溶质在萃取相和萃余相中的平衡分配关系、萃取剂和稀释剂两相的相对数量关系和互溶状况。在三角形的顶点分别表示某一纯物质，一般用A点表示纯溶质，B点表示纯稀释剂，S点表示纯溶剂；三角形各边上任一点代表一个二元混合物组成；三角形内任一点代表一个三元混合物组成。溶解度曲线将三角形相图分成两个区：该曲线与底边所围的区域为分层区（两相区），曲线以外是均相区。萃取操作只能发生在两相区内，溶解度曲线以内是萃取过程的可操作范围。同一物系在不同温度下溶解度曲线会发生变化，两相区面积随温度的升高而减少。 【解析】三角形相图三顶点分别表示纯溶质、纯稀释剂、纯溶剂，溶解度曲线将图分为两相区（可操作范围）和均相区，萃取只能在两相区内进行。 3. 简述分配系数和选择性系数的概念及物理意义。 【答案】分配系数：在一定温度下，溶质A在萃取相E中的浓度yA与它在萃余相R中的浓度xA之比，称为分配系数，用符号k表示，k=yA/xA。分配系数一般不是常数，其值随组成和温度而异，分配系数越大，表示萃取组分在萃取相中的含量越高，萃取越容易进行。选择性系数：选择性系数定义为萃取相中溶质与稀释剂浓度之比与萃余相中溶质与稀释剂浓度之比的比值，用符号β表示。β的大小表征了溶剂对原溶液中各组分的分离能力，β越大越有利于萃取分离，操作中β均应大于1，若β=1即意味着没有分离效果。 【解析】分配系数k=yA/xA反映萃取组分在两相中的分配情况，k越大越易萃取；选择性系数β反映溶剂对各组分的分离能力，β越大越有利，β=1则无分离效果。 4. 简述萃取剂的选择原则。 【答案】合适的萃取剂是萃取操作能正常进行和经济合理的关键所在，萃取剂的选择原则主要有：（1）选择性——萃取剂对溶质应具有较强的溶解能力，对稀释剂不溶或溶解度较小；（2）再生难易——通常萃取相和萃余相中的萃取剂需再生利用，再生过程是萃取操作费用最大的环节，应选择再生较易的溶剂，常用的再生方法有精馏等；（3）物理性质——主要考虑黏度和表面张力等特性以及两相的密度差；（4）化学性质——萃取剂必须具有较强的化学稳定性，如不宜分解、聚合，具有足够的抗氧化性和热稳定性；（5）其他——还应考虑萃取剂的价格、腐蚀性、易燃易爆等特性。 【解析】萃取剂选择原则包括选择性、再生难易、物理性质、化学性质及其他（价格、腐蚀性、易燃易爆）五个方面。 5. 简述杠杆定律的内容。 【答案】设有组成为xA、xB、xS的溶液R及组成为yA、yB、yS的溶液E，若将两溶液相混，混合物总量为M，其组成为zA、zB、zS，则总物料衡算式为M=R+E，组分A的物料衡算式为MzA=RxA+EyA，组分S的物料衡算式为Mzs=Rxs+Eys。由此可以导出，混合液组成的点M的位置必在点R与点E的联线上，且线段RM与ME之比与混合前两溶液的质量成反比，此式为物料衡算的简捷图示方法，称为杠杆定律。 【解析】杠杆定律表明混合液组成点M必在两点R、E的联线上，且线段RM与ME之比与混合前两溶液质量成反比，是物料衡算的简捷图示方法。 三、综合分析题（本题共1道小题，每题10分，共10分） 1. 某化工厂需要用萃取方法分离某混合液。请回答：（1）简述单级萃取流程的组成及各设备的作用；（2）简述多级萃取流程的两种常见形式及其区别；（3）说明单级萃取和多级萃取各自的适用场合。 【答案】（1）单级萃取流程：原料液与萃取剂一起加入混合器内充分接触，溶质A通过相界面扩散至萃取剂；充分传质后送入澄清槽，在重力作用下（或密度差）静止分层；然后分别送入溶剂回收设备回收溶剂，得到脱除萃取剂的萃取液和萃余液，回收的萃取剂可循环使用。（2）多级萃取常见的流程有两种：多级错流萃取与多级逆流萃取。多级错流萃取是将若干个单级接触萃取器串联使用，并在每一级中加入新鲜萃取剂；多级逆流萃取是将原料液和萃取剂以相反方向流过各级。（3）单级萃取适用于萃取剂分离能力大或分离要求不高时；多级错流萃取适用于萃取剂为水且无需回收的情况；多级逆流萃取适用于原料液中两组分均为过程的产物且工艺要求进行较彻底分离的情况。 【解析】本题综合应用单级萃取流程、多级萃取流程的两种形式及各自适用场合三方面知识，考查萃取工艺流程的综合分析与应用能力。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $中职专业课章节过关卷 职教 》 《化工单元操作》 (化工版) 第七章萃取 考试时间：60分钟 满分：100分 班级 姓名 学号」 成绩 一、单选题（本题共25道小题，每题2分，共50分) 1.在欲分离的液体混合物中加入一种适宜的溶剂，使其形成两液相系统，利用各组分在两相 中分配差异实现分离的操作，称为() A萃取 B.吸收 C.精馏 D.干燥 2.利用溶剂分离固体混合物组分的方法，称为固液萃取，也称() A液液萃取 B.浸取 C.萃取 D.溶解 3.萃取操作中，萃余相R的成分主要是() A萃取剂和溶质 B.溶质和稀释剂 C.稀释剂和少量溶质 D.纯净的萃取剂 4.萃取在工业上的应用之一，是处理相对挥发度小或形成恒沸物的混合液，下列属于此类应 用的是() A稀醋酸的脱水 B.发酵液制青霉素 ⊙⊙原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 中职专业课章节过关卷 职教 》 C.精馏分离混合物 D.烷烃与芳烃的分离 5.萃取中，溶液组成以质量分数表示，溶质、稀释剂和萃取剂的质量分数满足归一条件 () A Wa+Ws+ws=1 B.Wa+ws-Ws-1 C.WAXwgXws=1 D.WA-Ws-Ws 6.将组成为xA、xB、xS的溶液R与组成为yA、yB、yS的溶液E相混，混合液总量为M,则总 物料衡算式为() A M=R-E B.M=R+E C.M=RXE D.M=R/E 7.萃取中，互成平衡的两相称为共轭相，联结共轭相对应两点的连线称为() A溶解度曲线 B.操作线 C.平衡联结线 D.辅助线 8.对于溶剂与稀释剂部分互溶的物系，分配系数k=1时，平衡联结线() A斜率为正 B.斜率为负 C.斜率无穷大 D.与底面平行 9.单级萃取流程简单，在工业生产中仍广泛采用，尤其适用于() A分离要求很高的场合 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 中职专业课章节过关卷 ©AI职教 》 B.萃取剂分离能力小的场合 C.分离能力大或要求不高时 D.需要较完全分离的场合 10.萃取流程中，脱除萃取剂S的萃取相称为() A萃余液 B.萃取液 C.萃余相 D.萃取相 11.液液接触时，一相呈连续状态称为连续相，另一相呈分散滴状称为() A分散相 B.主体相 C.连续相 D.液滴相 12.根据两液相接触方式，萃取设备可分为逐级接触式和（) A直接接触式 B.混合接触式 C.逆流接触式 D.微分接触式 13.由无任何内件的圆形壳体构成、结构最简单的微分接触式液液传质设备是() A筛板萃取塔 B.填料萃取塔 C.喷洒萃取塔 D.转盘萃取塔 14.采用往复泵或压缩空气给塔内提供外加机械能以造成脉动，使传质效率大幅度提高的萃取 塔是() A喷洒萃取塔 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 中职专业课章节过关卷 ©AI职教 hijiao.kw.com 》 B.脉冲填料萃取塔 C.混合澄清槽 D.离心萃取机 15.筛板固定于中心轴上、由塔外曲柄连杆机驱动往复运动的萃取塔是() A往复振动筛板塔 B.转盘萃取塔 C.筛板萃取塔 D.脉冲筛板塔 16.传质效率高、操作弹性大、结构简单、造价低廉，在化工生产中应用非常广泛的萃取设备 是() A喷洒萃取塔 B.混合澄清槽 C.离心萃取机 D.转盘萃取塔 17.萃取剂的选择原则主要包括选择性、再生难易、物理性质、化学性质以及() A密度大小 B.沸点高低 C.价格等特性 D.分子量大小 18.萃取剂的选择性原则要求，萃取剂对溶质应具有() A较弱的溶解能力 B.较强的溶解能力 C.对稀释剂溶解度大 D.对溶质完全不溶解 19.萃取剂必须具有较强的化学稳定性，如不宜分解、聚合，并具有足够的() A抗氧化性和热稳定性 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 中职专业课章节过关卷 醇A职教 》 B.挥发性和流动性 C.溶解性和选择性 D.黏度和密度 20.选择分散相时，宜选不易润湿塔内部构件的一相，其原因是可以() A减小液滴尺寸 B.增大相际接触面积 C.减少分散相流量 D.使分散相更好形成液滴 21.由于温度过低会导致液体黏度增加、传质阻力增大，工业中萃取常采用() A高温操作 B.低温操作 C.常温操作 D.任意温度操作 22.增大萃取剂用量可提高分离效率，但萃取剂量过大时会() A提高萃取效率 B.使萃取效率反而降低 C.减少回收设备负荷 D.降低回收难度 23.萃取塔操作中，造成液泛的原因之一是() A流速过大或振动过快 B.流速过小而温度过高 C.温度过高而压力过低 D.压力过低而流速过小 24.在整个塔截面上两液相的流速相等，这种理想流动情况称为() A湍流 B.层流 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 中职专业课章节过关卷 职教 》 C.返混 D.活塞流 25. 一种液体以极微小液滴均匀地分散在互不相溶的另一种液体中的现象，称为() A液泛 B.返混 C.乳化 D.分层 二、简答题（本题共5道小题，每题8分，共40分) 1.简述液液萃取的基本原理及工业应用。 2.简述三角形相图的组成及溶解度曲线的意义。 3.简述分配系数和选择性系数的概念及物理意义。 4简述萃取剂的选择原则。 5.简述杠杆定律的内容。 三、综合分析题（本题共1道小题，每题10分，共10分） 1.某化工厂需要用萃取方法分离某混合液。请回答：(1)简述单级萃取流程的组成及各设备 的作用；(2)简述多级萃取流程的两种常见形式及其区别：(3)说明单级萃取和多级萃取各 自的适用场合。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！