2025年大学《整合科学》专业题库—— 化学工程在新材料研发中的应用.docxVIP

2025年大学《整合科学》专业题库——化学工程在新材料研发中的应用

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项字母填入括号内）

1.在多相流反应器中，为了提高传质效率，通常需要增加相际接触面积。以下哪种操作不有助于增大气-液两相的接触面积？（）

A.使用填料塔

B.采用滴流床反应器

C.增大液滴尺寸

D.使用微通道反应器

2.对于液相均相反应，在恒容间歇反应器中，反应物A的转化率与反应时间的关系遵循何种动力学模型？（）

A.零级反应

B.一级反应

C.二级反应

D.反应级数取决于反应机理

3.在新材料薄膜的化学气相沉积（CVD）过程中，反应物在气体相中的扩散和在固-气界面的表面反应通常是控制步骤。为了提高沉积速率，以下哪种措施最直接有效？（）

A.降低反应温度

B.增大反应压力

C.降低反应物浓度

D.减小反应器表面积

4.以下哪种材料制备方法主要利用了流体力学和传热学原理，通过精确控制流体流动和传热来形成特定微观结构？（）

A.溶胶-凝胶法

B.熔融纺丝法

C.激光辅助沉积

D.自蔓延高温合成

5.在化工过程中，能量效率和经济性是重要的考量因素。以下哪种技术或理念旨在通过改进过程设计，在降低能耗的同时提高生产效率？（）

A.微反应器技术

B.绿色化学工程

C.组件集成

D.连续流动化学

6.当新材料需要在极端环境（如高温、高压、强腐蚀）下工作时，其制备过程中的哪个环节对最终产品的性能至关重要？（）

A.原料纯度控制

B.成型工艺的选择

C.热处理和后加工

D.表面改性方法

7.计算一个连续搅拌釜反应器（CSTR）的体积时，需要已知以下哪些参数？（）

A.反应速率常数

B.进料体积流量和进料浓度

C.目标转化率

D.以上所有参数

8.在评估一种新型催化剂时，化学工程师通常会关注其活性、选择性和哪个关键性能指标？（）

A.密度

B.稳定性

C.颜色

D.硬度

9.对于固-液萃取过程，提高萃取效率的工程方法可能包括：（）

A.降低体系温度

B.增大液固接触面积

C.使用助溶剂

D.以上所有方法

10.整合科学视角下，化学工程在新材料研发中的作用体现在：（）

A.提供材料制备的底层物理化学原理

B.实现材料从实验室到工业化生产的工程转化

C.开发表征材料性能的先进仪器设备

D.以上都是

二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填入横线上）

1.在流化床反应器中，固体颗粒的运动状态从固定床转变为流化床通常取决于操作__________的大小。

2.催化剂的__________是指催化剂在多次使用后，其活性基本保持不变的能力。

3.在薄膜沉积过程中，通过控制反应物在__________中的分压和流量，可以精确调控薄膜的厚度和成分。

4.化学工程中的传递现象，包括__________、热量传递和质量传递，是理解许多材料制备过程的基础。

5.为了优化新材料合成反应，反应器的设计需要考虑反应动力学、__________和混合效率等因素。

6.绿色化学工程原则强调从源头上减少或消除有害物质的使用和产生，例如采用__________的合成路线。

7.在微尺度下，__________效应对材料的制备和性能可能产生显著影响，需要与传统宏观尺度传递理论进行区分。

8.将实验室成功制备的新材料放大到工业化生产规模，需要克服许多工程挑战，如__________、混合不均和产品分离困难等。

9.热力学原理在新材料研发中可用于预测反应的自发性、__________以及确定相平衡关系。

10.整合计算化学与实验表征，可以实现对新材料结构-性能关系的深入理解，是化学工程在新材料领域发挥重要作用的体现。

三、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题）

1.简述流体在管道中流动时，层流和湍流状态的区别，并指出影响流型的关键参数。

2.简要说明化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）两种主要薄膜制备技术的原理和主要区别。

3.解释什么是反应工程，并说明其在新材料研发中的主要作用。

4.简述绿色化学工程对新材料可持续发展的意义。

四、计算题（每题10分，共20分。