2025年大學(xué)大二（化學(xué)工程與工藝）化工熱力學(xué)階段測試試題及答案

（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：本卷共20題，每題2分。每題只有一個選項(xiàng)符合題意，請將正確答案的序號填在括號內(nèi)。1.化工熱力學(xué)中，理想氣體混合物的（）等于各組分單獨(dú)存在于混合氣體的溫度、體積條件下的壓力總和。A.壓力B.體積C.內(nèi)能D.焓2.對于純物質(zhì)，在一定溫度下，其飽和蒸氣壓與（）有關(guān)。A.體積B.質(zhì)量C.物質(zhì)的本性D.密度3.下列關(guān)于逸度的說法，正確的是（）。A.逸度是真實(shí)氣體的壓力B.逸度與壓力無關(guān)C.逸度反映了真實(shí)氣體對理想氣體行為的偏差D.逸度只與溫度有關(guān)4.化工過程中，（）是指體系與環(huán)境之間由于溫度差而傳遞的能量。A.功B.熱C.內(nèi)能D.焓5.理想氣體的內(nèi)能只是（）的函數(shù)。A.壓力B.體積C.溫度D.物質(zhì)的量6.對于不可逆過程，體系的熵變（）環(huán)境的熵變。A.大于B.小于C.等于D.不確定7.化工熱力學(xué)中，（）是指體系在等溫等壓條件下發(fā)生變化時，與環(huán)境交換的最大非體積功。A.吉布斯自由能B.亥姆霍茲自由能C.內(nèi)能D.焓8.真實(shí)氣體的狀態(tài)方程中，（）方程能較好地描述氣體的行為。A.理想氣體狀態(tài)方程B.范德華方程C.維里方程D.理想溶液狀態(tài)方程9.對于理想溶液，其混合熵（）。A.大于0B.小于0C.等于0D.不確定10.化工過程中，（）是指體系在等溫等容條件下發(fā)生變化時，與環(huán)境交換的最大非體積功。A.吉布斯自由能B.亥姆霍茲自由能C.內(nèi)能D.焓11.下列關(guān)于偏摩爾量的說法，錯誤的是（）。A.偏摩爾量是強(qiáng)度性質(zhì)B.偏摩爾量與體系的組成有關(guān)C.偏摩爾量與體系的溫度、壓力有關(guān)D.偏摩爾量只與物質(zhì)的本性有關(guān)12.對于理想氣體混合物，其混合焓（）。A.大于0B.小于0C.等于0D.不確定13.化工熱力學(xué)中，（）是指體系在絕熱可逆過程中，其熵不變。A.熵增原理B.熵減原理C.熵不變原理D.熵判據(jù)14.真實(shí)氣體的壓縮因子Z（）。A.大于1B.小于1C.等于1D.不確定15.對于理想溶液，其混合吉布斯自由能（）。A.大于0B.小于0C.等于0D.不確定16.化工過程中，（）是指體系在等溫等壓且無非體積功的條件下，自發(fā)過程總是朝著吉布斯自由能減小的方向進(jìn)行。A.吉布斯自由能判據(jù)B.亥姆霍茲自由能判據(jù)C.內(nèi)能判據(jù)D.焓判據(jù)17.下列關(guān)于活度的說法，正確的是（）。A.活度是真實(shí)溶液中溶質(zhì)的濃度B.活度與濃度無關(guān)C.活度反映了真實(shí)溶液對理想溶液行為的偏差D.活度只與溫度有關(guān)18.對于理想氣體混合物，其混合熵變（）。A.大于0B.小于0C.等于0D.不確定19.化工熱力學(xué)中，（）是指體系在絕熱不可逆過程中，其熵增加。A.熵增原理B.熵減原理C.熵不變原理D.熵判據(jù)20.真實(shí)氣體的逸度系數(shù)（）。A.大于1B.小于1C.等于1D.不確定第II卷（非選擇題共60分）（一）填空題（共15分）答題要求：本大題共5小題，每空1分。請將正確答案填在橫線上。1.化工熱力學(xué)的研究對象是____________________。2.理想氣體狀態(tài)方程為____________________。3.熵增原理表明，在絕熱條件下，體系發(fā)生的不可逆過程總是朝著____________________的方向進(jìn)行。4.對于理想溶液，其混合熱____________________。5.真實(shí)氣體的逸度與壓力的關(guān)系為____________________。（二）簡答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每題5分。簡要回答問題。1.簡述化工熱力學(xué)中理想氣體的假設(shè)。2.說明熵判據(jù)的應(yīng)用條件。3.什么是理想溶液？理想溶液有哪些特點(diǎn)？4.簡述真實(shí)氣體與理想氣體的區(qū)別。（三）計(jì)算題（共15分）答題要求：本大題共2小題，每題7.5分。計(jì)算過程要詳細(xì)，結(jié)果保留兩位小數(shù)。1.已知某理想氣體的壓力為2MPa，溫度為300K，體積為1m3，求該氣體的物質(zhì)的量。2.某體系在等溫等壓過程中，吸收熱量100kJ，對外做功50kJ，求該過程的吉布斯自由能變化。（四）材料分析題（共10分）答題要求：閱讀以下材料，回答問題。材料：在化工生產(chǎn)中，常常需要對氣體進(jìn)行壓縮。例如，在合成氨的過程中，需要將原料氣氮?dú)夂蜌錃鈮嚎s到一定壓力后進(jìn)入反應(yīng)塔。已知氮?dú)夂蜌錃獾某跏級毫Ψ謩e為0.1MPa和0.2MPa，溫度均為298K。將它們壓縮到總壓力為10MPa，溫度仍為298K的混合氣體。假設(shè)氮?dú)夂蜌錃饩鶠槔硐霘怏w。問題：計(jì)算壓縮后混合氣體中氮?dú)夂蜌錃獾姆謮?。（五）論述題（共10分）答題要求：本大題共1小題。論述化工熱力學(xué)在化工過程中的重要性。答案：第I卷：1.A2.C3.C4.B5.C6.A7.A8.C9.A10.B11.D12.C13.C14.D15.B16.A17.C18.A19.A20.D第II卷：（一）1.化工生產(chǎn)過程中的能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)傳遞規(guī)律2.pV=nRT3.熵增加4.等于05.=p（二）1.分子間無相互作用力；分子本身不占有體積。2.絕熱條件下的封閉體系。3.理想溶液是指溶液中任一組分在全部濃度范圍內(nèi)都符合拉烏爾定律的溶液。特點(diǎn)：混合熱為零；混合熵大于零；各組分的化學(xué)勢表達(dá)式與理想氣體混合物中組分的化學(xué)勢表達(dá)式形式相同。4.理想氣體分子間無相互作用力，分子本身不占有體積；真實(shí)氣體分子間有相互作用力，分子本身占有體積。（三）1.由理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT，可得n=pV/RT=2×10^6×1/(8.314×300)mol≈800.16mol。2.根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU=Q-W=100-50kJ=50kJ，在等溫等壓過程中，ΔG=ΔH-TΔS，又因?yàn)棣=ΔU+pΔV，且W=pΔV=50kJ，所以ΔH=50+50kJ=100kJ，由ΔG=ΔH-TΔS，而ΔS=Q/T=100/298kJ/K，可得ΔG=100-298×(100/298)kJ=0kJ。（四）根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT，初始狀態(tài)下，氮?dú)猓簄1=p1V/RT=0.1×1/(8.314×298)mol，氫氣：n2=p2V/RT=0.2×1/(8.314×298)mol?；旌虾罂偽镔|(zhì)的量n=n1+n2，總壓力p=10MPa，根據(jù)分壓定律，氮?dú)夥謮簆N2=n1/n×p，氫氣分壓pH2=n2/n×p。計(jì)算可得氮?dú)夥謮杭s為0.77MPa，氫氣分壓約為2.23MPa。（五）化工熱