2025年大學(xué)一年級(jí)（化學(xué)工程與工藝）化工熱力學(xué)試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿(mǎn)分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共40分）（總共20題，每題2分，每題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意）1.化工熱力學(xué)研究的核心內(nèi)容不包括以下哪項(xiàng)？A.能量轉(zhuǎn)換關(guān)系B.物質(zhì)的相平衡C.化學(xué)反應(yīng)速率D.過(guò)程的熱力學(xué)分析2.理想氣體狀態(tài)方程適用于以下哪種情況？A.高壓低溫B.低壓高溫C.任意狀態(tài)D.只適用于理想氣體3.對(duì)于純物質(zhì)的氣液平衡，以下說(shuō)法正確的是？A.溫度升高，飽和蒸氣壓降低B.壓力升高，沸點(diǎn)降低C.氣液平衡時(shí)，氣相組成與液相組成不同D.氣液平衡時(shí)，溫度和壓力是唯一確定的4.關(guān)于偏摩爾性質(zhì)，下列說(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.偏摩爾體積與總體積有關(guān)C.偏摩爾焓是在等溫等壓下，在大量的混合物中加入1mol某組分引起的焓變D.偏摩爾性質(zhì)與混合物的組成有關(guān)5.下列哪個(gè)不是狀態(tài)函數(shù)？A.內(nèi)能B.功C.焓D.熵6.范德華方程中考慮了分子間的？A.引力B.斥力C.引力和斥力D.都沒(méi)有考慮7.對(duì)于理想溶液，以下說(shuō)法正確的是？A.各組分的化學(xué)勢(shì)相等B.混合過(guò)程無(wú)熱效應(yīng)C.混合過(guò)程無(wú)體積變化D.以上都對(duì)8.逸度系數(shù)的定義式為？A.$\ln\varphi=\int_{0}^{p}(\frac{V}{RT}-\frac{1}{p})dp$B.$\ln\varphi=\int_{0}^{V}(\frac{p}{RT}-\frac{1}{V})dV$C.$\varphi=\frac{f}{p}$D.以上都不對(duì)9.下列哪種方法不能用于計(jì)算相平衡？A.泡點(diǎn)方程B.露點(diǎn)方程C.拉烏爾定律D.阿累尼烏斯方程10.關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)，下列說(shuō)法正確的是？A.只與溫度有關(guān)B.與壓力有關(guān)C.與反應(yīng)物濃度有關(guān)D.以上都不對(duì)11.對(duì)于不可逆過(guò)程，以下說(shuō)法正確的是？A.熵變大于零B.熵變小于零C.熵變等于零D.無(wú)法確定熵變情況12.節(jié)流膨脹過(guò)程的特點(diǎn)是？A.絕熱，壓力降低，溫度不變B.絕熱，壓力降低，溫度升高C.絕熱，壓力降低，溫度可能升高、降低或不變D.等溫，壓力降低，溫度不變13.下列哪種物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能為零？A.氧氣B.氫氣C.氮?dú)釪.以上都對(duì)14.對(duì)于理想氣體混合物，其總壓與各組分分壓的關(guān)系是？A.$p=\sum_{i=1}^{n}p_{i}$B.$p=\prod_{i=1}^{n}p_{i}$C.$p_{i}=p\cdoty_{i}$D.以上都對(duì)15.下列哪種過(guò)程是等焓過(guò)程？A.絕熱節(jié)流B.絕熱可逆膨脹C.等溫可逆膨脹D.等壓可逆膨脹16.關(guān)于活度系數(shù)，下列說(shuō)法正確的是？A.理想溶液活度系數(shù)為1B.活度系數(shù)大于1表示溶液對(duì)理想溶液有正偏差C.活度系數(shù)小于1表示溶液對(duì)理想溶液有負(fù)偏差D.以上都對(duì)17.化工過(guò)程中，有效能的定義是？A.系統(tǒng)從所處狀態(tài)達(dá)到與環(huán)境完全平衡時(shí)所能做出的最大有用功B.系統(tǒng)的內(nèi)能C.系統(tǒng)的焓D.系統(tǒng)的熵18.下列哪種物質(zhì)的壓縮因子最接近1？A.理想氣體B.高壓氣體C.低溫氣體D.都一樣19.對(duì)于相平衡體系，自由度的計(jì)算公式是？A.$F=C-P+2$B.$F=C-P+1$C.$F=C-P$D.$F=C-P-1$20.關(guān)于亥姆霍茲自由能，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是？A.$A=U-TS$B.在等溫等容可逆過(guò)程中，系統(tǒng)亥姆霍茲自由能的減少等于系統(tǒng)對(duì)外所做的最大功C.在等溫等容不可逆過(guò)程中，系統(tǒng)亥姆霍茲自由能的減少大于系統(tǒng)對(duì)外所做的功D.亥姆霍茲自由能是狀態(tài)函數(shù)，與過(guò)程無(wú)關(guān)第II卷（非選擇題共60分）（總共4題，每題15分）21.簡(jiǎn)述化工熱力學(xué)中相平衡的重要性，并說(shuō)明相平衡準(zhǔn)則是什么？22.推導(dǎo)理想氣體混合物的熵表達(dá)式，并說(shuō)明其與純理想氣體熵表達(dá)式的關(guān)系。（總共2題，每題20分）23.已知某二元混合物在一定溫度和壓力下，組分1的逸度系數(shù)為$\varphi_1$，組分2的逸度系數(shù)為$\varphi_2$，摩爾分?jǐn)?shù)分別為$x_1$和$x_2$。試推導(dǎo)該混合物的逸度表達(dá)式。24.某化學(xué)反應(yīng)在等溫等壓下進(jìn)行，反應(yīng)方程式為$aA+bB\rightleftharpoonscC+dD$，已知各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能分別為$\DeltaG_{f,A}^{\circ}$、$\DeltaG_{f,B}^{\circ}$、$\DeltaG_{f,C}^{\circ}$、$\DeltaG_{f,D}^{\circ}$。（1）寫(xiě)出該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變$\DeltaG^{\circ}$的表達(dá)式。（2）若反應(yīng)開(kāi)始時(shí)只有反應(yīng)物A和B，且它們的初始物質(zhì)的量分別為$n_{A0}$和$n_{B0}$，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量分別為$n_{A}$、$n_{B}$、$n_{C}$、$n_{D}$，請(qǐng)推導(dǎo)平衡常數(shù)$K_p$的表達(dá)式（用各物質(zhì)的分壓表示）。答案：1.C2.B3.C4.B5.B6.C7.D8.A9.D10.A11.A12.C13.D14.A15.A16.D17.A18.A19.A20.D21.相平衡在化工生產(chǎn)中至關(guān)重要，它決定了混合物在不同條件下的相態(tài)分布。相平衡準(zhǔn)則是各相的溫度、壓力相等，各相中各組分的化學(xué)勢(shì)相等。通過(guò)相平衡的研究，可以確定分離過(guò)程的條件和限度，優(yōu)化化工工藝。22.理想氣體混合物的熵表達(dá)式為$S_m=\sum_{i=1}^{n}y_i(S_{m,i}^{\circ}+R\lny_i)$。與純理想氣體熵表達(dá)式相比，混合物熵表達(dá)式中多了與摩爾分?jǐn)?shù)相關(guān)的項(xiàng)。純理想氣體熵表達(dá)式為$S_m^{\circ}$，而混合物熵是在純理想氣體熵基礎(chǔ)上，考慮了混合過(guò)程中由于組成變化帶來(lái)的熵變。23.混合物的逸度$f$滿(mǎn)足$\lnf=\sum_{i=1}^{n}x_i\ln\varphi_i+\int_{0}^{p}(\sum_{i=1}^{n}x_iV_i/RT-1/p)dp$。推導(dǎo)過(guò)程：根據(jù)逸度系數(shù)定義，對(duì)各組分逸度系數(shù)進(jìn)行加權(quán)求和，再結(jié)合積分關(guān)系得到混合物逸度表達(dá)式。24.（1）$\DeltaG^{\circ}=c\DeltaG_{f,C}^{\circ}+d\DeltaG_{f,D}^{\circ}-a\DeltaG_{f,A}^{\circ}-b\DeltaG_{f,B}^{\circ}$。（