北京化工大学2005一一2006学年第一学期 《计算化学》期末考试试卷 班级： 姓名： 学号： 分数： 题号 四 总分 得分 考试说明： 1.考试为开卷考试，独立完成。 2.计算原理、程序框图、运行结果请写在答题纸上。 3.源程序可提交至邮箱(yanhong8896@vip.sina.com),亦可书写在答题 纸上。 4.提交至邮箱的程序必须是在考试时间之内，应包括源文件、输入输出文 件和EXE文件。注明班级、学号、抽签号和姓名。 5.考试时间为2小时。 根据抽签序号上机完成下面的问题，并写出： 一、计算原理（化学原理和计算方法）(20分) 二、程序框图(30分) 三、源程序(30分) 四、运行结果。(20分) A 蒸馏时，某时刻釜残液量与低沸点组分组成x之间有如下关系式
1 北京化工大学 2005——2006 学年第一学期 《计算化学》期末考试试卷 班级： 姓名： 学号： 分数： 题号 一 二 三 四 总分 得分 考试说明： 1. 考试为开卷考试，独立完成。 2. 计算原理、程序框图、运行结果请写在答题纸上。 3. 源程序可提交至邮箱（yanhong8896@vip.sina.com），亦可书写在答题 纸上。 4. 提交至邮箱的程序必须是在考试时间之内，应包括源文件、输入输出文 件和 EXE 文件。注明班级、学号、抽签号和姓名。 5. 考试时间为 2 小时。 -------------------------------------------------------------------- 根据抽签序号上机完成下面的问题，并写出： 一、计算原理（化学原理和计算方法）（20 分） 二、程序框图（30 分） 三、源程序（30 分） 四、运行结果。（20 分） A 蒸馏时，某时刻釜残液量与低沸点组分组成 x 之间有如下关系式
(1) 对于苯.甲苯系统，相对挥发度a=2.5,开始时系统中含苯60%，含甲苯 40%。若蒸馏至残液量为原加料量的一半时，试求残液中苯含量。 (式(1)中，F表示残液量，F。表示原加料量，xo表示低沸点组分的初始 组成。) ◇ 某反应有如下反应机理： Ck→D A+B-k2 若在某一温度下，反应开始时，c0-0.05mol·dm3,cg0-0.10mol·dm3, cc=cp=0.0mol·dm3,现由实验测得k1=0.13L·moll·minl,k2=0.0491 L·mol·min',k3=0.1lmin'。试列表计算反应进行前200min中每隔10min各 物质的浓度，计算精度要求为1.0×106。 用间歇反应器测定液相反应： A+B→R 的反应速率。每隔500s反应生成物R的浓度数据列于下表： tls cR/mol·dm s cr/mol·dm3 0 0 3500 0.0365 500 0.0080 4000 0.0400 2
2 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − + − = 0 0 0 1 1 ln ln 1 1 ln x x a x x F a F （1） 对于苯-甲苯系统，相对挥发度 a＝2.5，开始时系统中含苯 60％，含甲苯 40％。若蒸馏至残液量为原加料量的一半时，试求残液中苯含量。 （式（1）中，F 表示残液量，F0 表示原加料量，x0 表示低沸点组分的初始 组成。） B 某反应有如下反应机理： A+B C k1 k2 D k3 若在某一温度下，反应开始时，cA0=0.05 mol·dm-3，cB0=0.10 mol·dm-3， cC0= cD0=0.0 mol·dm-3，现由实验测得 k1=0.13 L·mol-1·min-1，k2=0.0491 L·mol-1·min-1，k3=0.11 min-1。试列表计算反应进行前 200min 中每隔 10min 各 物质的浓度，计算精度要求为 1.0×10-6。 C 用间歇反应器测定液相反应： A + B → R 的反应速率。每隔 500s 反应生成物 R 的浓度数据列于下表： t/s cR/ mol·dm-3 t/s cR/ mol·dm-3 0 0 3500 0.0365 500 0.0080 4000 0.0400
1000 0.0140 4500 0.0425 1500 0.0200 5000 0.0455 2000 0.0250 5500 0.0480 2500 0.0295 6000 0.0505 3000 0.0330 6500 0.0525 若反应物A和B初始浓度相等，c%0=cgo=0.10mol·dm3,试确定该反应的 动力学方程式。 D 用脉冲输入法测定某非均相固定床反应器的停留时间分布。以水做主流 体，以饱和氯化钾溶液为示踪剂。在反应器出口处，用电导率检测出口流的电 导值，取得不同时刻电导仪的输出信号(mV)数据如下表： t/min 信号电压/mV t/min 信号电压/mV 1.7 0 3.1 2.510 1.9 0.392 3.3 1.412 2.1 1.647 35 0.706 2.3 3.412 3.7 0.314 25 4.706 3.9 0.157 2.7 4.784 4.1 0.078 2.9 3.804 4.3 0 试计算物料在该反应器的平均停留时间。 (物料在非理想流动反应器中的平均停留时间定义为： E(dr (1), E(dr
3 1000 0.0140 4500 0.0425 1500 0.0200 5000 0.0455 2000 0.0250 5500 0.0480 2500 0.0295 6000 0.0505 3000 0.0330 6500 0.0525 若反应物 A 和 B 初始浓度相等，cA0=cB0=0.10 mol·dm-3，试确定该反应的 动力学方程式。 D 用脉冲输入法测定某非均相固定床反应器的停留时间分布。以水做主流 体，以饱和氯化钾溶液为示踪剂。在反应器出口处，用电导率检测出口流的电 导值，取得不同时刻电导仪的输出信号（mV）数据如下表： t/min 信号电压/ mV t/min 信号电压/ mV 1.7 0 3.1 2.510 1.9 0.392 3.3 1.412 2.1 1.647 3.5 0.706 2.3 3.412 3.7 0.314 2.5 4.706 3.9 0.157 2.7 4.784 4.1 0.078 2.9 3.804 4.3 0 试计算物料在该反应器的平均停留时间。 （物料在非理想流动反应器中的平均停留时间定义为： 0 0 ( )d ( )d tE t t t Et t ∞ ∞ = ∫ ∫ ) （1）
式(1)中，7为平均停留时间：t为停留时间；E()为停留时间分布密度函 数。 E0= (2) f 式(2)中，F为物料的体积流量：M为示踪剂注入量：c()为反应器出口 流出的示踪剂浓度。在同一次测定中，F,M为常数。) 已知某溶液由两种物质组成，c为物质A的质量浓度/g·L,cB为物质B 的质量浓度/g·L,4为物质的黏度/cP。设此溶液黏度的数学模型为 u=ao+ac +acB 试根据下列实验数据，确定的ao、a、a2值(1cP=lmPa·s)。 cgL c/gL leP cNgL cw/gL H/eP cN/gL an/g L ulcP 25.8 98 14.510.1 9821.0 10.2 87 17.7 15.8 116 9.7 17.1 103 25.2 16.4 138 40.0 18.1 104 11.3 21.0 112 13.7 15.9 17.1 13.3 99 26.0 23.7 113 38.5 8.0 102 3.0 20.1 153 44.7 11.2 80 5.8 26.0 155 37.3
4 式（1）中，t ) 为平均停留时间；t 为停留时间；E(t)为停留时间分布密度函 数。 ( ) ( ) Fc t E t M = （2） 式（2）中，F 为物料的体积流量；M 为示踪剂注入量；c(t)为反应器出口 流出的示踪剂浓度。在同一次测定中，F，M 为常数。） E 已知某溶液由两种物质组成，cA为物质 A 的质量浓度/g·L-1，cB为物质 B 的质量浓度/g·L-1，μ 为物质的黏度/cP。设此溶液黏度的数学模型为 0 1 A 2 B μ = a + a c + a c 试根据下列实验数据，确定的 a0、a1、a2 值（1cP=1mPa·s）。 cA/g·L-1 cB/g·L-1 μ /cP cA/g·L-1 cB/g·L-1 μ /cP cA/g·L-1 cB/g·L-1 μ /cP 25.8 98 14.5 10.1 98 21.0 10.2 87 17.7 15.8 116 9.7 17.1 103 25.2 16.4 138 40.0 18.1 104 11.3 21.0 112 13.7 15.9 98 17.1 13.3 99 26.0 23.7 113 38.5 8.0 102 3.0 20.1 153 44.7 11.2 80 5.8 26.0 155 37.3