北京化工大学2006一一2007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 填空 上机一 上机二 上机三 上机四 总分 得分 考试说明： 1.考试为开卷考试，独立完成。 2.考试分为两部分：填空题和上机题。填空题为每人必做，上机题按照抽到的 签号做。 3.填空答案、计算原理、程序框图、运行结果请写在答题纸上并标明题号。 4.源程序只用写主程序，亦写在答题纸上。 5.考试时间为2小时30分钟。 第一部分填空题（共30分，每空一分） 1.计算机在化学中的应用总的来说分为 一、两部分。 2.利用计算机解决化学问愿的关键步骤是 3.利用二分法和牛顿迭代法解决化学问题应满足的数学条件分别 为： ,试举一个实例说明上述方法之一在化学上的应 用： 4.高斯一赛德尔迭代法在求解线性方程组时要满足的条件是 5.若通过实验得到物理量xy的数据表，欲得到在一定区间内任意给定的x值时 的y值，可以运用的计算方法是 6.中心差商可用于求 一，试举一例说明可用其解决的化学问
1 北京化工大学 2006——2007 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 填空 上机一 上机二 上机三 上机四 总分 得分 考试说明： 1. 考试为开卷考试，独立完成。 2. 考试分为两部分：填空题和上机题。填空题为每人必做，上机题按照抽到的 签号做。 3. 填空答案、计算原理、程序框图、运行结果请写在答题纸上并标明题号。 4. 源程序只用写主程序，亦写在答题纸上。 5. 考试时间为 2 小时 30 分钟。 第一部分 填空题（共 30 分，每空一分） 1．计算机在化学中的应用总的来说分为 、 两部分。 2．利用计算机解决化学问题的关键步骤是 。 3 ．利用二分法和牛顿迭代法解决化学问题应满足的数学条件分别 为： 、 ，试举一个实例说明上述方法之一在化学上的应 用： 。 4．高斯－赛德尔迭代法在求解线性方程组时要满足的条件是 。 5．若通过实验得到物理量 x-y 的数据表，欲得到在一定区间内任意给定的 x 值时 的 y 值，可以运用的计算方法是 。 6 ．中心差商可用于求 ，试举一例说明可用其解决的化学问
题： 7.一元线性回归的数学模型为： ；多元线性回归的数学模型 为： 。在进行数学模型求解一元线性回归模型参数时所用的计算 方法是 8.在以下情况下要利用数值方法求积分： 或 。对于离散的 数据点求积分的步骤是：(1) (2) 9.解常微分方程的最常用方法有： 。它们在化学中常用来对 进行模拟计算。 10.求本征值和本征向量在化学中最主要应用于解决 问题。 11.单纯形寻优法因其■ 的特点而被广大化学工作者采用。 12.分子模拟主要有以下方法： 13.在化学中，常用的绘图软件是 ，数据处理软件是 ，量子化 学计算软件是 ,分子模拟计算软件是 14.简单化工过程的流程模拟分为以下两种类型： 第二部分上机题（共70分） 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）(15分) 二、程序框图(20分) 三、源程序(20分) 四、运行结果。(15分) A 某气相二聚反应的反应机理为
2 题： 。 7．一元线性回归的数学模型为： ；多元线性回归的数学模型 为： 。在进行数学模型求解一元线性回归模型参数时所用的计算 方法是 。 8．在以下情况下要利用数值方法求积分： 或 。对于离散的 数据点求积分的步骤是：（1） （2） 。 9．解常微分方程的最常用方法有： 、 。它们在化学中常用来对 进行模拟计算。 10．求本征值和本征向量在化学中最主要应用于解决 问题。 11．单纯形寻优法因其 的特点而被广大化学工作者采用。 12．分子模拟主要有以下方法： 、 。 13．在化学中，常用的绘图软件是 ，数据处理软件是 ，量子化 学计算软件是 ，分子模拟计算软件是 。 14．简单化工过程的流程模拟分为以下两种类型： 、 。 第二部分 上机题（共 70 分） 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）（15 分） 二、程序框图（20 分） 三、源程序（20 分） 四、运行结果。（15 分） A 某气相二聚反应的反应机理为
在等温管式反应器内进行，反应条件为T=911K,p=10Pa,反应器内径D= 0cm。已知反应速率为 式中，k1=8.565×10-5Pah),k1=6.833h。为了控制反应，向反应物A 中加入一定量惰性气体1，两者物质的量的比为n:m=1.0:0.5。进气流速F为10.0 mol·h。试计算转化率x为0.10,0.20,0.30,0.40,0.50时所需的反应管长，并 对计算结果的实际意义进行分析。 (提示：等温管式反应器模型为：Va=F】d,式中，F为反应物A r. 的进气流速，为以浓度表示的反应速率：反应管长为L=4仪) D ◇ 有如下气相反应： CH4+H20=C0+3H2 设进料物质的量之比为na,:n4,o0=1:2。 (1) 计算在900K,总压力分别为10Pa和10Pa时，反应的平衡组成。 (已知在900K时，反应的标准平衡常数为K8=1.247) (2) 分析(1)的结果，说明上述条件中，哪一种更有利于产物的生成
3 2A A2 kA,1 kA,-1 在等温管式反应器内进行，反应条件为 T＝911 K，p＝105 Pa，反应器内径 D＝ 10cm。已知反应速率为 A,-1 A2 2 A,1 A A A, d d k p k p t p r p = − = − 式中， 5 1 A,1 8.565 10 (Pa h) − − k = × ⋅ ， 1 A,-1 6.833h − k = 。为了控制反应，向反应物 A 中加入一定量惰性气体 I，两者物质的量的比为 nA: nI＝1.0:0.5。进气流速 F0 为 10.0 mol·h-1。试计算转化率 xA为 0.10，0.20，0.30，0.40，0.50 时所需的反应管长，并 对计算结果的实际意义进行分析。 （提示：等温管式反应器模型为： A 0 A, R A0 A d 1 V x r F x c ∫ = ，式中， FA0 为反应物 A 的进气流速， c rA, 为以浓度表示的反应速率；反应管长为 2 VR 4 D L π = 。） B 有如下气相反应： CH4+H2O CO+3H2 设进料物质的量之比为 CH : H O 1: 2 4 2 n n = 。 （1） 计算在 900K，总压力分别为 105 Pa 和 106 Pa 时，反应的平衡组成。 （已知在 900K 时，反应的标准平衡常数为 = 1.247 θ K ） （2） 分析（1）的结果，说明上述条件中，哪一种更有利于产物的生成
c 气态乙醛在791K时的热分解反应为： CHCHO→CH4+CO 在密闭真空容器中进行，充以初压为48.4kP阳的气态乙醛，发生上述分解反应， 已知压力增加值△p与时间t的关系数据如下： 1s42.01052428401440 p/kPa4.539.8617.8632.5337.86 试确定该反应的速率方程式。 D 丁烯(g)在氧化铝(s)催化剂的作用下，进行以下反应，丁烯的三个异构体 1-丁烯、顺-2丁烯和反-2丁烯发生相互转化： 1丁烯(A) 顾2，订烯(A）k知 k23 广反-2丁烯(A3) 在503K时，相应的速率系数如下： 速率系数ki2/min k3min/min ka/mink3 /min k32/min 4.236×1.00×10.344×3.371×3.724×5.616× 对应数值 103 103 103 103 103 103 设反应开始时只有A,其初始浓度为1.00mol·dm3,试列表计算反应进行的 4
4 C 气态乙醛在 791K 时的热分解反应为： CH3CHO CH4+CO 在密闭真空容器中进行，充以初压为 48.4 kPa 的气态乙醛，发生上述分解反应， 已知压力增加值Δp与时间 t 的关系数据如下： t/s 42.0 105 242 840 1440 Δp / kPa 4.53 9.86 17.86 32.53 37.86 试确定该反应的速率方程式。 D 丁烯（g）在氧化铝（s）催化剂的作用下，进行以下反应，丁烯的三个异构体 1-丁烯、顺-2-丁烯和反-2-丁烯发生相互转化： 1-丁烯（A1） 顺-2-丁烯（A2） 反-2-丁烯（A3） k21 k12 k31 k13 k23 k32 在 503K 时，相应的速率系数如下： 速率系数 k12/min-1 k13/min-1 k21/min-1 k23/min-1 k31/min-1 k32/min-1 对应数值 4.236× 10-3 1.00× 10-3 10.344× 10-3 3.371× 10-3 3.724× 10-3 5.616× 10-3 设反应开始时只有 A1，其初始浓度为 1.00 mol·dm-3，试列表计算反应进行的
前200min中每隔20min各物质的浓度，计算精度要求为1.0×10 5
5 前 200min 中每隔 20min 各物质的浓度，计算精度要求为 1.0×10-6