2025年大學(xué)（化學(xué)工程與工藝）化工熱力學(xué)綜合測試試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共40分）答題要求：每題只有一個正確答案，請將正確答案的序號填在括號內(nèi)。(總共8題，每題5分)w1.關(guān)于化工熱力學(xué)研究內(nèi)容，下列說法錯誤的是（）A.判斷新工藝的可行性B.研究體系的平衡性質(zhì)C.研究體系的化學(xué)組成D.研究體系的能量轉(zhuǎn)換w2.下列哪種狀態(tài)方程能較好地描述非極性氣體的pVT關(guān)系（）A.理想氣體狀態(tài)方程B.范德華方程C.維里方程D.彭-羅賓遜方程w3.對于理想溶液，下列說法正確的是（）A.混合過程無熱效應(yīng)B.混合過程有體積變化C.各組分化學(xué)勢不等D.逸度系數(shù)均為1w4.下列關(guān)于偏摩爾性質(zhì)的說法，錯誤的是（）A.偏摩爾吉布斯自由能等于化學(xué)勢B.偏摩爾體積是廣度性質(zhì)C.偏摩爾性質(zhì)與溫度、壓力和組成有關(guān)D.純物質(zhì)的偏摩爾性質(zhì)等于其摩爾性質(zhì)w5.化工過程中，絕熱可逆膨脹過程的熵變（）A.大于0B.小于0C.等于0D.不確定w6.關(guān)于相平衡準(zhǔn)則，下列說法正確的是（）A.各相溫度相等B.各相壓力相等C.各相組成相等D.各相逸度相等w7.對于二元混合物體系，在一定溫度和壓力下，活度系數(shù)與組成的關(guān)系通常用（）來描述。A.亨利定律B.拉烏爾定律C.吉布斯-杜亥姆方程D.威爾遜方程w8.化工熱力學(xué)中，節(jié)流膨脹過程的特點是（）A.溫度不變B.壓力不變C.焓不變D.熵不變第II卷（非選擇題共60分）w9.（10分）簡述化工熱力學(xué)在化工過程中的主要應(yīng)用。w10.（10分）推導(dǎo)理想氣體狀態(tài)方程，并說明其適用條件。w11.（15分）已知某二元溶液中組分1的摩爾分數(shù)為0.4，在一定溫度和壓力下，組分1的逸度系數(shù)為0.8，純組分1的逸度為100kPa，求組分1的逸度。材料：在某化工生產(chǎn)過程中，涉及到一個氣體混合物的分離操作。該氣體混合物主要由A、B兩種氣體組成，其初始狀態(tài)為溫度300K，壓力1MPa，體積流量為10m3/h。通過一系列處理后，得到了兩種較為純凈的氣體產(chǎn)品。w12.（15分）根據(jù)上述材料，設(shè)計一個簡單的氣體分離流程，并說明在分離過程中可能涉及到的化工熱力學(xué)原理。材料：某化學(xué)反應(yīng)在一定溫度和壓力下進行，反應(yīng)物為A和B，產(chǎn)物為C和D。反應(yīng)過程中體系的焓變和熵變已知。w13.（2項，每項10分，共20分）（1）請根據(jù)化工熱力學(xué)原理，分析該反應(yīng)在給定條件下能否自發(fā)進行。（2）若要提高該反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，可采取哪些措施？請從化工熱力學(xué)角度進行解釋。答案：w1.Cw2.Cw3.Aw4.Bw5.Cw6.Dw7.Dw8.Cw9.化工熱力學(xué)在化工過程中的主要應(yīng)用包括：確定新工藝的可行性，通過計算體系的熱力學(xué)性質(zhì)判斷工藝是否可行；研究體系的平衡性質(zhì)，如相平衡、化學(xué)平衡等，為分離和反應(yīng)過程設(shè)計提供依據(jù)；分析能量轉(zhuǎn)換，優(yōu)化過程的能量利用；計算物質(zhì)的性質(zhì)，如逸度、活度系數(shù)等，用于相平衡和化學(xué)平衡計算。w10.理想氣體狀態(tài)方程推導(dǎo)：由理想氣體分子模型，忽略分子間作用力和分子體積。根據(jù)波義耳定律、查理定律和阿伏伽德羅定律可得pV=nRT。適用條件：高溫低壓下的氣體，分子間距離大，分子間作用力可忽略，分子本身體積可忽略。w11.根據(jù)逸度計算公式f=f?γ，已知f?=100kPa，γ=0.8，x?=0.4，則f=100×0.8×0.4=32kPa。w12.氣體分離流程：可采用精餾塔進行分離。利用A、B兩種氣體沸點不同，通過多次部分汽化和部分冷凝實現(xiàn)分離得到較純凈的A、B氣體。涉及的化工熱力學(xué)原理：相平衡原理，根據(jù)不同溫度下A、B氣體的飽和蒸汽壓不同，確定精餾塔內(nèi)的溫度分布，使氣體在塔內(nèi)進行傳質(zhì)傳熱達到分離目的；利用混合物的汽液平衡關(guān)系確定操作條件。w13.（1）根據(jù)吉布斯自由能判據(jù)ΔG=ΔH-TΔS，若ΔG<0，反應(yīng)自發(fā)進行。已知ΔH和ΔS，則可判斷在給定溫度和壓力下反應(yīng)能否自發(fā)。（2）提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的措施：降低溫度，對于放熱反應(yīng)，降低溫度使平衡向正反應(yīng)方向移動；增加壓力，對于氣