2025年大學(xué)大一（化學(xué)工程與工藝）化工熱力學(xué)基礎(chǔ)階段試題

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共40分）答題要求：本卷共20小題，每小題2分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在題后的括號(hào)內(nèi)。1.化工熱力學(xué)研究的對(duì)象不包括以下哪一項(xiàng)？（）A.化工過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換B.化工過(guò)程中的物質(zhì)傳遞C.化工過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)平衡D.化工設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)2.對(duì)于理想氣體，以下哪個(gè)狀態(tài)方程是正確的？（）A.pV=nRTB.pV=nRT+bC.p(V-b)=nRTD.(p+a/V2)(V-b)=nRT3.純物質(zhì)的臨界點(diǎn)處，以下性質(zhì)不正確的是（）A.氣液兩相摩爾體積相等B.氣液兩相的界面消失C.汽化潛熱為零D.壓力和溫度都為零4.下列哪種物質(zhì)的壓縮因子Z最接近1？（）A.理想氣體B.高壓下的真實(shí)氣體C.低溫下的真實(shí)氣體D.臨界狀態(tài)的真實(shí)氣體5.化工過(guò)程中，體系與環(huán)境之間的能量傳遞方式不包括（）A.熱傳遞B.功傳遞C.質(zhì)量傳遞D.輻射傳遞6.對(duì)于封閉體系，以下哪個(gè)式子表示內(nèi)能的變化？（）A.ΔU=Q+WB.ΔU=Q-WC.ΔU=W-QD.ΔU=Q×W7.以下哪種過(guò)程是可逆過(guò)程？（）A.摩擦生熱過(guò)程B.氣體的自由膨脹過(guò)程C.等溫等壓下的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程D.準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程8.理想氣體等溫膨脹過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（）A.Q=0，W=0，ΔU=0B.Q>0，W>0，ΔU=0C.Q>0，W<0，ΔU=0D.Q<0，W>0，ΔU=09.范德華方程中，a和b的物理意義分別是（）A.分子間引力和分子體積修正項(xiàng)B.分子體積修正項(xiàng)和分子間引力C.與分子間引力和分子體積都無(wú)關(guān)D.只與分子體積有關(guān)10.以下哪種方法可以計(jì)算真實(shí)氣體的逸度？（）A.狀態(tài)方程法B.對(duì)比態(tài)原理法C.逸度系數(shù)法D.以上都是11.對(duì)于二元溶液，以下哪種情況屬于理想溶液？（）A.分子間作用力完全相同B.分子體積完全相同C.化學(xué)性質(zhì)完全相同D.以上都對(duì)12.理想溶液的混合性質(zhì)中，混合熵ΔmixS（）A.>0B.=0C.<0D.不確定13.超額吉布斯自由能GE與活度系數(shù)γ之間的關(guān)系是（）A.GE=RT∑xilnγiB.GE=RT∑xilnxiC.GE=RT∑γilnxiD.GE=RT∑γilnγi14.以下哪種模型可用于描述非理想溶液的汽液平衡？（）A.拉烏爾定律B.亨利定律C.威爾遜方程D.理想氣體狀態(tài)方程15.對(duì)于氣液平衡體系，當(dāng)體系壓力升高時(shí)，平衡溫度（）A.升高B.降低C.不變D.不確定16.化工過(guò)程中，相平衡常數(shù)K的定義為（）A.yi/xiB.xi/yiC.yi×xiD.yi+xi17.以下哪種情況會(huì)導(dǎo)致精餾塔的塔頂產(chǎn)品純度下降？（）A.回流比增大B.進(jìn)料溫度升高C.塔板效率降低D.進(jìn)料量減小18.吸收過(guò)程中，吸收劑的選擇原則不包括（）A.對(duì)溶質(zhì)有較大的溶解度B.揮發(fā)性小C.與溶質(zhì)有化學(xué)反應(yīng)D.密度大19.以下哪種方法可用于計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)？（）A.吉布斯自由能變B.焓變C.熵變D.以上都可以20.對(duì)于化學(xué)反應(yīng)體系，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，以下說(shuō)法正確的是（）A.反應(yīng)速率為零B.各物質(zhì)濃度不再變化C.正逆反應(yīng)速率相等D.以上都對(duì)第II卷（非選擇題共60分）（一）填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分。請(qǐng)將答案填寫(xiě)在題中的橫線上。1.化工熱力學(xué)中，體系按與環(huán)境的關(guān)系可分為_(kāi)_____、______和______。2.理想氣體的內(nèi)能只是______的函數(shù)。3.純物質(zhì)的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系通常用______方程表示。4.活度系數(shù)γi反映了溶液中組分i對(duì)______的偏離程度。5.化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系遵循______方程。（二）簡(jiǎn)答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分。簡(jiǎn)要回答問(wèn)題。1.簡(jiǎn)述化工熱力學(xué)的研究?jī)?nèi)容和任務(wù)。2.什么是對(duì)比態(tài)原理？有什么作用？3.說(shuō)明理想溶液與非理想溶液的區(qū)別。4.簡(jiǎn)述精餾塔的工作原理。（三）計(jì)算題（共20分）答題要求：本大題共2小題，每小題10分。解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、計(jì)算步驟和答案。1.已知某理想氣體在等溫過(guò)程中，壓力從p1=2MPa變化到p2=1MPa，體積從V1=0.5m3變化到V2=1m3，求該過(guò)程的功W和熱量Q。（已知理想氣體常數(shù)R=8.314J/(mol·K)）2.某二元溶液，在一定溫度下，組分1的活度系數(shù)γ1=1.2，摩爾分?jǐn)?shù)x1=0.4，求組分1的超額吉布斯自由能GE1。（四）分析題（共10分）答題要求：本大題共2小題，每小題5分。根據(jù)所給材料，分析回答問(wèn)題。材料：在某化工生產(chǎn)過(guò)程中，需要對(duì)一個(gè)精餾塔進(jìn)行操作優(yōu)化。目前，塔頂產(chǎn)品的純度達(dá)不到要求，塔底產(chǎn)品中仍含有少量的輕組分。經(jīng)過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)塔板效率較低是導(dǎo)致產(chǎn)品純度不高的主要原因之一。1.請(qǐng)分析塔板效率低對(duì)精餾塔操作的影響。2.提出提高塔板效率的可能措施。（五）論述題（共10分）答題要求：本大題共1小題，10分。論述題要求觀點(diǎn)明確，論述合理。論述化工熱力學(xué)在化工過(guò)程設(shè)計(jì)和優(yōu)化中的重要性。答案：1.D2.A3.D4.A5.C6.A7.D8.C9.A10.D11.D12.A13.A14.C15.A16.A17.C18.D19.A20.D填空題答案：1.敞開(kāi)體系、封閉體系、孤立體系2.溫度3.克勞修斯-克拉佩龍4.理想溶液行為5.范特霍夫簡(jiǎn)答題答案：1.化工熱力學(xué)研究化工過(guò)程中能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)傳遞的規(guī)律，任務(wù)是為化工過(guò)程的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、優(yōu)化提供理論依據(jù)和方法。2.對(duì)比態(tài)原理是指不同氣體在相同對(duì)比溫度和對(duì)比壓力下具有相同的對(duì)比體積等性質(zhì)。作用是可將實(shí)際氣體的性質(zhì)與理想氣體對(duì)比，簡(jiǎn)化計(jì)算和數(shù)據(jù)處理。3.理想溶液分子間作用力相同，混合時(shí)無(wú)熱效應(yīng)和體積變化，活度系數(shù)為1；非理想溶液分子間作用力不同，有熱效應(yīng)和體積變化，活度系數(shù)不等于1。4.精餾塔利用混合物中各組分揮發(fā)度不同，通過(guò)多次部分汽化和部分冷凝，使輕組分和重組分分離。計(jì)算題答案：1.W=-p1V1ln(p2/p1)=-2×10^6×0.5×ln(1/2)=6.93×10^5J，Q=W=6.93×10^5J。2.GE1=RTx1lnγ1=8.314×T×0.4×ln1.2。分析題答案：1.塔板效率低導(dǎo)致氣液傳質(zhì)不充分，輕組分在塔底不能充分分離，重組分在塔頂不能完全除去，影響產(chǎn)品純度。2.措施有改進(jìn)塔板結(jié)構(gòu)，如采用新型高效塔板；優(yōu)化操作條件，如控制合適的氣液流速、溫度等；加強(qiáng)塔內(nèi)氣液分布均勻性。論述題答案：化