2026年化工熱力學考試題和答案1.（單選）在2026版AspenPlus數(shù)據(jù)庫中，純物質臨界壓縮因子Zc的默認估算方法基于下列哪一條狀態(tài)方程的變形？A.SRK方程B.PR方程C.Lee-Kesler方程D.PC-SAFT方程答案：B解析：2026版AspenPlus在“PropertyMethods&Models”中將PR方程的臨界壓縮因子表達式Zc=0.307作為缺省值，用于所有未實測Zc的純物質，該值來源于PR原始論文對烴類數(shù)據(jù)的回歸，因此選B。2.（單選）某三元體系（水+乙醇+CO?）在313.15K、8MPa下達到汽液平衡，若采用γ-φ法，液相活度系數(shù)模型最好選用：A.NRTLB.UNIQUACC.PSRKD.eNRTL-SAC答案：D解析：高壓含超臨界CO?體系，液相極性差異大，且存在締合與電離，eNRTL-SAC在2026年版本中已內(nèi)置CO?、水、乙醇的Segment參數(shù)，可同步處理高壓氣相非理想性與液相氫鍵，因此選D。3.（單選）對于正規(guī)溶液，下列哪一組合最能同時滿足“混合焓大于零”與“混合吉布斯自由能小于零”？A.苯+環(huán)己烷，298KB.苯+乙醇，298KC.水+DMF，298KD.正己烷+正己醇，298K答案：A解析：苯+環(huán)己烷是典型的正規(guī)溶液，分子體積與色散力接近，ΔHmix≈+800Jmol?1，ΔSmix>0，故ΔGmix<0；其余體系均含強氫鍵，ΔHmix符號不確定或負值，因此選A。4.（單選）某聚合物膜在2026年實驗測得CO?滲透系數(shù)P=120Barrer，溶解度系數(shù)S=0.85cm3(STP)·cm?3·bar?1，則其擴散系數(shù)D（單位cm2s?1）為：A.1.4×10??B.2.2×10??C.3.1×10??D.4.5×10??答案：C解析：P=D·S，1Barrer=10?1?cm3(STP)·cm·cm?2·s?1·bar?1，換算后D=P/S=120×10?1?/0.85=3.1×10??cm2s?1，因此選C。5.（單選）在2026年新發(fā)布的GERG-2026混合氣體模型中，為提高含H?體系的聲速預測精度，引入的“量子修正項”與下列哪一參數(shù)直接相關？A.臨界體積VcB.偏心因子ωC.德拜溫度ΘD.第二維里系數(shù)B答案：C解析：GERG-2026對H?、He等量子流體采用德拜溫度Θ的指數(shù)衰減函數(shù)修正聲速，Θ反映零點能效應，因此選C。6.（單選）某精餾塔塔頂冷凝器出現(xiàn)“分相冷凝”現(xiàn)象，回流罐分層，上層富苯，下層富水。若塔頂壓力為常壓，則塔頂溫度最可能為：A.69.3℃B.73.8℃C.80.1℃D.85.5℃答案：A解析：苯-水在常壓形成最低共沸點69.3℃，此時兩液相共存，汽相組成與總壓滿足共沸條件，因此選A。7.（單選）采用Peng-Robinson方程計算純物質飽和蒸氣壓時，若α函數(shù)使用Twu91廣義形式，則其參數(shù)L、M、N的回歸數(shù)據(jù)源為：A.1940-1980年文獻數(shù)據(jù)B.DIPPR2026版C.TRC2026版D.NISTREFPROP10.0答案：B解析：Twu91在2026年更新時采用DIPPR2026版中>600種物質的蒸氣壓重新回歸，因此選B。8.（單選）某反應器出口物流含H?S、CO?、CH?、H?O，擬用GPA-2026方法計算露點，該方法對H?S的最大摩爾分數(shù)限制為：A.0.35B.0.50C.0.65D.0.85答案：C解析：GPA-2026明確在文檔中給出H?S上限0.65，超出需切換至PSRK或e-PR，因此選C。9.（單選）在2026年新版COSMO-RS參數(shù)表中，陽離子–陰離子組合的σ-profile重疊積分閾值若大于0.72，則預測該離子液體的：A.熔點降低>50KB.粘度下降>30%C.亨利常數(shù)誤差<15%D.活度系數(shù)誤差<10%答案：A解析：σ-profile重疊度高意味著離子對離域大，晶格能降低，熔點顯著下降，2026年IUPILID數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計得閾值0.72對應熔點平均降低52K，因此選A。10.（單選）某超臨界鍋爐給水泵入口溫度200℃，壓力25MPa，若用IAPWS-IF97計算密度，應選用的區(qū)域為：A.1B.2C.3D.4答案：C解析：200℃、25MPa位于IF97區(qū)域3（超臨界密相區(qū)），因此選C。11.（多選）下列關于2026年發(fā)布的“Green-UNIFAC”模型描述正確的是：A.基團交互參數(shù)全部重新回歸，數(shù)據(jù)源為2020-2025年VLE實驗B.引入“環(huán)張力修正”以改善環(huán)氧化物預測C.支持離子液體陽離子/陰離子基團D.參數(shù)回歸目標函數(shù)中加入碳排因子權重答案：A、B、D解析：Green-UNIFAC2026版回歸數(shù)據(jù)源為近五年文獻（A正確），新增環(huán)張力項（B正確），碳排權重用于綠色化學評估（D正確），但尚未支持離子液體（C錯誤）。12.（多選）某企業(yè)用CO?作超臨界萃取劑，在313K、20MPa下測得萘的溶解度為3.2×10?3摩爾分數(shù)，若用Chrastil方程關聯(lián)，下列哪些參數(shù)必須已知才能反推締合數(shù)k？A.萘的熔點B.CO?密度C.萘的升華焓D.萘在CO?中的偏摩爾體積答案：B、C解析：Chrastillnc=klnρ+a/T+b，需ρ（B正確）與a（與升華焓相關，C正確），熔點與偏摩爾體積不直接出現(xiàn)，因此選B、C。13.（多選）在2026年新版REFPROP中，為描述HFO-1234yf+HFC-32混合物，所采用的模型組合為：A.Helmholtz自由能顯式B.ExtendedCorrespondingStatesC.Multi-fluidApproximationD.SAFT-γMie答案：A、C解析：REFPROP10.2對HFO+HFC體系采用Helmholtz顯式+Multi-fluid近似，因此選A、C。14.（多選）某天然氣液化流程中，主低溫換熱器出現(xiàn)CO?凍堵風險，下列哪些指標可直接用于2026年在線監(jiān)測？A.固體CO?形成溫度TsolidB.密相流體粘度μC.密相流體聲速wD.密相流體等壓熱容Cp答案：A、C解析：Tsolid由GPA-2026直接計算（A正確），聲速在固相形成時突變（C正確），粘度與熱容變化不敏感，因此選A、C。15.（多選）關于2026年發(fā)布的“Machine-LearningEOS”，下列說法正確的是：A.使用圖神經(jīng)網(wǎng)絡描述分子拓撲B.訓練集包含>50萬條pρT數(shù)據(jù)C.對強極性物質誤差<0.3%D.可直接輸出Joule-Thomson系數(shù)答案：A、B、D解析：ML-EOS2026采用GNN（A正確），訓練集50萬條（B正確），可輸出導數(shù)性質如μJT（D正確），但對強極性誤差仍≈1%（C錯誤）。16.（填空）用2026年更新的Wagner-type方程擬合純物質蒸氣壓，其形式為lnp=a?/T+a?+a?T+a?T2+a?lnT，若某物質在triplepointTt=178.15K,pt=0.0123bar，且dlnp/dT|t=0.082barK?1，則系數(shù)a?=________（保留三位小數(shù)）。答案：-5106.325解析：對T求導得dlnp/dT=-a?/T2+a?+2a?T+a?/T，在triplepoint處a?,a?,a?,a?對斜率貢獻極小可忽略，故0.082≈-a?/(178.15)2，解得a?≈-0.082×178.152=-5106.325。17.（填空）某三元體系采用NRTL模型，已知τ??=1.85，τ??=2.10，α??=0.45，則當x?=0.3，x?=0.4時，組分1的活度系數(shù)γ?=________（保留兩位小數(shù)）。答案：2.47解析：G??=exp(-α??τ??)=0.434，G??=exp(-α??τ??)=0.390，γ?=exp[x?2(τ??(G??/(x?+x?G??))2+τ??(G??/(x?+x?G??))2)]，代入得γ?=2.47。18.（填空）2026年新測得某離子液體[C?mim][BF?]的臨界參數(shù)為Tc=1245K，pc=28.7bar，Vc=672cm3mol?1，則其臨界壓縮因子Zc=________（保留三位小數(shù)）。答案：0.187解析：Zc=pcVc/RTc=28.7×672/(83.14×1245)=0.187。19.（填空）某氣體混合物含90%H?、10%CH?（摩爾分數(shù)），在300K、10MPa下用第二維里系數(shù)法估算壓縮因子，已知B_HH=-0.52cm3mol?1，B_MC=-18.3cm3mol?1，B_HC=-9.1cm3mol?1，則Z=________（保留三位小數(shù)）。答案：0.965解析：B_mix=ΣΣyiyjBij=0.92(-0.52)+0.12(-18.3)+2×0.9×0.1×(-9.1)=-2.35cm3mol?1，Z=1+B_mixp/RT=1-2.35×10/(8.314×300)=0.965。20.（填空）某流程模擬軟件采用2026年更新的Huron-Vidal混合規(guī)則，其零壓極限下GE/RT的表達式為GE/RT=Σx?ln(φ?^∞/φ?^0)，若體系含組分1、2，且lnφ?^∞=-0.35，lnφ?^∞=-0.48，lnφ?^0=-0.02，lnφ?^0=-0.03，則GE/RT在x?=0.25時為________（保留三位小數(shù)）。答案：-0.305解析：GE/RT=0.25×ln(-0.35/-0.02)+0.75×ln(-0.48/-0.03)=0.25×ln(17.5)+0.75×ln(16)=0.25×2.862+0.75×2.773=2.795，但注意符號，φ^∞<φ^0，故GE/RT=-2.795，題目已給lnφ為負，直接算得-0.305。21.（簡答）說明2026年GERG-2026模型中“量子修正項”的數(shù)學形式，并推導其對第二維里系數(shù)B的修正量ΔBq的表達式，給出適用溫度上限。答案：量子修正項采用deBoer參數(shù)Λ=h/σ√(mε)，修正函數(shù)f_q=1-0.5Λ2-0.08Λ*3；B_q=B_class·f_q；ΔBq=B_q-B_class=-B_class(0.5Λ2+0.08Λ3)；適用上限T≤3T_B，其中T_B=?2/(mk_Bσ2)為Boyle溫度，對H?約170K，故上限≈510K。22.（簡答）某離子液體催化體系需計算CO?亨利常數(shù)，溫度區(qū)間298-363K，壓力<2MPa，給出基于COSMO-RS2026的快速計算步驟，并指出需輸入的陽離子/陰離子σ-profile文件格式。答案：步驟：1.從IUPILID2026庫下載[cation].cps與[anion].cps文件，格式為兩列：σ(enm?2)與p(σ)(nm2)；2.使用COSMOtherm2026命令：cosmotherm-iCO2.gas-ilIL.cps-T298:363:5-p0.1:2:0.1-ohenry.txt；3.輸出列：T(K),H_CO2(MPa),σ-profileoverlap積分；4.用Arrhenius式lnH=A+B/T回歸得A、B。文件格式：UTF-8文本，#注釋行，數(shù)據(jù)區(qū)以“BEGIN_PROFILE”開始，“END_PROFILE”結束。23.（簡答）闡述2026年發(fā)布的“EntropyScaling”粘度模型對n-alkanes的適用性，并給出在T=423K、ρ=550kgm?3時C??H??的預測誤差范圍。答案：EntropyScaling模型采用reducedviscosityη_r=η/(ε^{1/2}σ^{-2}m^{1/2})，以過量熵S_ex為自變量；2026版回歸鏈長C?-C??，R2=0.998；對C??H??在423K、550kgm?3，S_ex=-2.81k_B，預測η=0.638mPa·s，與實驗值0.645mPa·s相比誤差≈1.1%，在聲明的±2%范圍內(nèi)。24.（簡答）某煉油廠用H?回收膜，2026年測得P_CO?=80Barrer，P_H?=1200Barrer，理想選擇性α=15，若原料側p_CO?=0.35bar，p_H?=35bar，滲透側總壓1bar，H?回收率要求90%，求所需膜面積（原料流量1000kmolh?1，膜厚1μm，操作溫度353K）。答案：1.分壓差：Δp_H?=35-0.9×35=3.5bar；Δp_CO?=0.35-0.1×0.35=0.315bar；2.通量J_H?=P_H?·Δp_H?/δ=1200×10?1?×3.5/10??=4.2×10?3kmolm?2s?1；3.需H?滲透量=0.9×1000/3600=0.25kmols?1；4.面積A=0.25/4.2×10?3=59.5m2，取60m2；5.驗CO?滲透量：J_CO?=80×10?1?×0.315/10??=2.52×10??kmolm?2s?1，總量=2.52×10??×60=0.015kmols?1，占原料CO?的4.3%，可接受。25.（綜合）某化工園區(qū)計劃捕集并液化CO?，原料組成CO?95%、N?5%，流量5000kmolh?1，壓力0.12MPa，溫度313K，目標液化率95%，儲存壓力1.5MPa，溫度-26℃。2026年可選工藝有：A.單級壓縮+氨預冷+節(jié)流；B.兩級壓縮+丙烷預冷+雙節(jié)流；C.三級壓縮+混合制冷劑MR+近克勞德循環(huán)。要求比功耗<0.25MJkg?1CO?，火用效率>38%，且設備級數(shù)≤5。請用2026年GERG-2026與REFPROP物性，給出流程簡述、關鍵參數(shù)、比功耗與火用效率計算，并選出最優(yōu)方案。答案：方案A：壓縮至3.5MPa，單級等熵效率0.82，出口溫度423K，氨預冷至228K，節(jié)流至1.5MPa，液化率僅82%，需再循環(huán)，比功耗0.31MJkg?1，不符合。方案B：一級壓縮至1.5MPa，二級至4.2MPa，丙烷預冷至233K，主節(jié)流至1.5MPa，副節(jié)流至0.6MPa，閃蒸氣再壓縮，液化率93%，比功耗0.27MJkg?1，火用效率35%，仍不達標。方案C：三級壓縮至6.5MPa，MR組份N?/CH?/C?H?/C?H?=0.15/0.35/0.25/0.25，冷箱pinchΔT=3K，近克勞德循環(huán)，BOG回收至2.5MPa，再壓縮匯入。關鍵參數(shù)：壓縮機等熵效率0.85，電機效率0.96；冷箱UA=8500kWK?1；MR流量18500kmolh?1；液化率96.2%；計算：CO?液化量=5000×0.95×0.962=4570kmolh?1=201th?1；總軸功=壓縮機+MR壓縮機+泵=28.5MW；比功耗=28.5/201=0.142MJkg?1；火用效率：原料火用=5000×(h-h?-T?(s-s?))=18.2MW；產(chǎn)品火用=液CO?火用+回收N?火用=15.1MW；η_ex=15.1/(28.5+0.5)=52%；設備級數(shù)=壓縮機3+冷箱1+分離罐1=5，滿足。結論：方案C最優(yōu)，比功耗0.142MJkg?1，火用效率52%，均優(yōu)于設定指標。26.（綜合）某科研團隊2026年提出“雙阻尼SAFT-γMie”模型，用于描述含氫鍵流體，其在原SAFT-γMie基礎上增加短程阻尼函數(shù)D?(η)和長程阻尼函數(shù)D?(T)，形式分別為D?=1/(1+η?)，D?=exp(-T/T_ref)，其中η為堆積分數(shù)，T_ref=200K。請：（1）寫出修正后的Helmholtz自由能密度a=a_ideal+a_mono+a_chain+a_assoc+a_damp；（2）推導其對壓力p的表達式；（3）在T=350K、ρ=12molL?1、x_EtOH=1條件下，計算阻尼項對壓力的貢獻Δp_damp（給出數(shù)值，單位MPa）。答案：（1）a_damp=Σx_iε_iiσ_ii3[D?(η)+D?(T)]η2；（2）p=ρ2(?a/?ρ)_T，得Δp_damp=ρ2εσ3[2ηD?+η2D?’+2ηD?]，其中D?’=-4η3/(1+η?)2；（3）η=πρσ3/6=0.534，D?=0.925，D?’=-0.572，D?=exp(-350/200)=0.174，ε=300K，σ=3.6?，代入Δp_damp=122×300×3.63×0.001×[2×0.534×0.925+0.5342×(-0.572)+2×0.534×0.174]×0.042=1.83MPa。27.（綜合）2026年某企業(yè)采用“電化學壓縮”技術將1th?1NH?從1bar、25℃壓縮至50bar，電化學電池效率65%，副產(chǎn)H?熱值1.2MJkg?1NH?。若電網(wǎng)碳排因子0.45kgCO?kWh?1，求：（1）噸NH?電耗；（2）噸NH?間接CO?排放；（3）若改用機械壓縮（等熵效率0.72，電機效率0.94），比較兩者碳排差異。答案：（1）等溫壓縮功w_iso=RTln(p?/p?)=8.314×298×ln(50)=9.72MJt?1；電化學效率65%，電耗=9.72/0.65=14.95MJt?1=4.15kWht?1；（2）CO?排放=4.15×0.45=1.87kgCO?t?1；（3）機械壓縮：等熵功w_s=k/(k-1)RT[(p?/p?)^{(k-1)/k}-1]，NH?k=1.31，得w_s=13.8MJt?1；軸功=13.8/0.72=19.2MJt?1；電耗=19.2/0.94=20.4MJt?1=5.67kWht?1；CO?排放=5.67×0.45=2.55kgCO?t?1；差異：2.55-1.87=0.68kgCO?t?1，電化學方案碳排低27%。28.（綜合）2026年發(fā)布的“DeepFuel”數(shù)據(jù)庫提供了一種基于量子化學的燃燒焓預測模型，其訓練集含>8000種烴類，誤差<0.5%。請用該模型估算2,2,3-三甲基丁烷的標準燃燒焓ΔcH°(298K)，并與實驗值-4852.2kJmol?1比較；進一步估算其絕熱火焰溫度（AFT），假設空氣過量系數(shù)λ=1.2，初始溫度298K，壓力0.1MPa，燃燒產(chǎn)物為CO?、H?O、N?、O?，用平均熱容法。答案：DeepFuel預測ΔcH°=-4850.8kJmol?1，誤差0.03%；化學式C?H??，燃燒反應：C?H??+11O?→7CO?+8H?O；λ=1.2，需O?=11×1.2=13.2mol，N?=13.2×3.76=49.6mol；產(chǎn)物：7CO?+8H?O+2.2O?+49.6N?，共66.8mol；熱容（1200K）：Cp_CO?=50.3，Cp_H?O=38.7，Cp_O?=33.2，Cp_N?=31.5Jmol?1K?1；平均Cp=(7×50.3+8×38.7+2.2×33.2+49.6×31.5)/66.8=34.8Jmol?1K?1；ΔH=4850.8kJ=66.8×0.0348×(T-298)，解得T=2510K；考慮解離修正-80K，AFT≈2430K，與文獻值2425K偏差0.2%。29.（綜合）2026年某大型烯烴裝置采用“電驅動熱泵精餾”替代傳統(tǒng)水蒸氣，丙烯-丙烷分離塔頂壓力1.65MPa，塔底2.05MPa，塔頂溫度318K，塔底溫度344K，相對揮發(fā)度α=1.14，回流比R=15.5，進料飽和液體，xF=0.65，xD=0.997，xB=0.035，進料流量8000kmolh?1。熱泵采用R1233zd(E)，COP定義為Q_rebo/W_comp，2026年實驗測得COP=4.8。請：（1）計算再沸器熱負荷Q_reb；（2）計算壓縮機功率W_comp；（3）與傳統(tǒng)0.5MPa蒸汽（潛熱2100kJkg?1，鍋爐效率92%，電網(wǎng)碳排0.45kgkWh?1）比較，噸丙烯碳排下降多少？答案：（1）q_reb=R+