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

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本卷共6題，每題5分。每題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意，請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。1.化工熱力學(xué)中，關(guān)于狀態(tài)函數(shù)的描述，以下正確的是（）A.狀態(tài)函數(shù)的變化值與途徑有關(guān)B.內(nèi)能是狀態(tài)函數(shù)，功和熱也是狀態(tài)函數(shù)C.狀態(tài)函數(shù)的微小變化在數(shù)學(xué)上是全微分D.系統(tǒng)的焓變等于恒壓熱效應(yīng)，所以焓是過(guò)程量2.理想氣體混合物的逸度系數(shù)（）A.等于1B.大于1C.小于1D.與組成和壓力有關(guān)3.對(duì)于純物質(zhì)的汽液平衡，以下說(shuō)法正確的是（）A.汽相和液相的溫度、壓力相等B.汽相和液相的組成相等C.汽相的逸度大于液相的逸度D.汽相的體積大于液相的體積4.化工過(guò)程中，節(jié)流膨脹過(guò)程（）A.溫度一定升高B.溫度一定降低C.溫度可能升高也可能降低D.溫度不變5.關(guān)于偏摩爾性質(zhì)，以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.偏摩爾吉布斯自由能等于化學(xué)勢(shì)B.偏摩爾體積是在恒溫恒壓下，在一定組成的混合物中加入1mol某組分時(shí)引起的體積變化C.偏摩爾焓與溫度、壓力和組成有關(guān)D.偏摩爾性質(zhì)與摩爾性質(zhì)的關(guān)系是偏摩爾性質(zhì)是摩爾性質(zhì)對(duì)某一組分的偏導(dǎo)數(shù)6.對(duì)于理想溶液，以下說(shuō)法正確的是（）A.各組分的活度系數(shù)都等于1B.混合過(guò)程沒(méi)有體積變化C.混合過(guò)程沒(méi)有熱效應(yīng)D.以上說(shuō)法都正確第II卷（非選擇題共70分）二、填空題（共20分）答題要求：本大題共5空，每空4分。請(qǐng)將答案填在題中的橫線上。1.化工熱力學(xué)研究的對(duì)象是____________________，主要內(nèi)容包括____________________、____________________、____________________等。2.純物質(zhì)的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系可以用____________________方程表示。3.理想氣體混合物的總壓力等于____________________，某組分的分壓等于____________________。4.活度系數(shù)的定義式為_(kāi)___________________。5.節(jié)流膨脹的等焓線在T-S圖上是____________________。三、簡(jiǎn)答題（共15分）答題要求：本大題共3題，每題5分。簡(jiǎn)要回答問(wèn)題。1.簡(jiǎn)述化工熱力學(xué)在化工過(guò)程中的作用。2.說(shuō)明理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用條件。3.解釋什么是超額性質(zhì)。四、計(jì)算題（共25分）答題要求：本大題共2題，每題12.5分。解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、計(jì)算步驟。1.已知某理想氣體混合物中，組分A的摩爾分?jǐn)?shù)為0.4，溫度為300K，壓力為1MPa。求組分A的分壓和分體積。2.某純物質(zhì)在一定溫度下的飽和蒸氣壓為50kPa，液體的摩爾體積為20cm3/mol，氣體的摩爾體積為20000cm3/mol。求該溫度下的汽化潛熱。五、分析論述題（共10分）答題要求：本大題共1題，10分。結(jié)合材料分析問(wèn)題。材料：在化工生產(chǎn)中，常常需要對(duì)物料進(jìn)行加熱或冷卻等操作。例如，在一個(gè)精餾塔中，需要將進(jìn)料加熱到一定溫度后進(jìn)入塔內(nèi)進(jìn)行分離。請(qǐng)分析加熱過(guò)程中，物料的熱力學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生哪些變化？如何根據(jù)化工熱力學(xué)原理選擇合適的加熱方式？答案：第I卷：1.C2.A3.A4.C5.B6.D第II卷：二、1.化工過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)傳遞規(guī)律；流體的PVT關(guān)系；熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算；相平衡和化學(xué)平衡2.克勞修斯-克拉佩龍3.各組分分壓之和；總壓力乘以該組分的摩爾分?jǐn)?shù)4.γi=fi/xiP5.一組斜率為負(fù)的曲線三、1.化工熱力學(xué)為化工過(guò)程的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和操作提供理論依據(jù)，如計(jì)算物料的狀態(tài)變化、能量需求等，幫助提高生產(chǎn)效率、降低能耗等。2.理想氣體狀態(tài)方程應(yīng)用條件：氣體分子間無(wú)相互作用力，分子本身無(wú)體積，在低壓高溫下可近似適用。3.超額性質(zhì)是指真實(shí)溶液與理想溶液性質(zhì)的偏差，用于衡量實(shí)際溶液偏離理想溶液的程度。四、1.組分A的分壓：pA=yAP=0.4×1MPa=0.4MPa；分體積：VA=nART/pA=(n總×0.4)RT/pA=(n總RT/p)×0.4=V總×0.4=0.4m3/mol（假設(shè)n總為1mol）。2.汽化潛熱：ΔHvap=RTln(p2/p1)+(Vg-Vl)dp，在飽和蒸氣壓下dp=0，所以ΔHvap=RTln(p2/p1)+(Vg-Vl)×0=RTln(50kPa/p0)+(20000-20)×10??m3/mol×50kPa（假設(shè)p0為參考?jí)毫Γ?.314×300×ln(50/101.325)+(20000-20)×10??×50×103≈34.4kJ/mol（計(jì)算中部分?jǐn)?shù)值取近似值）。五、加熱過(guò)程中，物料溫度升高，內(nèi)能增加，體積可能膨脹，壓力可能變化。根據(jù)化工熱力學(xué)原理，選擇加熱方式需考慮物