2025年大学（化学工程与工艺）化工热力学综合测试试题及答案

2025年大学（化学工程与工艺）化工热力学综合测试试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共8题，每题5分)w1.关于化工热力学研究内容，下列说法错误的是（）A.判断新工艺的可行性B.研究体系的平衡性质C.研究体系的化学组成D.研究体系的能量转换w2.下列哪种状态方程能较好地描述非极性气体的pVT关系（）A.理想气体状态方程B.范德华方程C.维里方程D.彭-罗宾逊方程w3.对于理想溶液，下列说法正确的是（）A.混合过程无热效应B.混合过程有体积变化C.各组分化学势不等D.逸度系数均为1w4.下列关于偏摩尔性质的说法，错误的是（）A.偏摩尔吉布斯自由能等于化学势B.偏摩尔体积是广度性质C.偏摩尔性质与温度、压力和组成有关D.纯物质的偏摩尔性质等于其摩尔性质w5.化工过程中，绝热可逆膨胀过程的熵变（）A.大于0B.小于0C.等于0D.不确定w6.关于相平衡准则，下列说法正确的是（）A.各相温度相等B.各相压力相等C.各相组成相等D.各相逸度相等w7.对于二元混合物体系，在一定温度和压力下，活度系数与组成的关系通常用（）来描述。A.亨利定律B.拉乌尔定律C.吉布斯-杜亥姆方程D.威尔逊方程w8.化工热力学中，节流膨胀过程的特点是（）A.温度不变B.压力不变C.焓不变D.熵不变第II卷（非选择题共60分）w9.（10分）简述化工热力学在化工过程中的主要应用。w10.（10分）推导理想气体状态方程，并说明其适用条件。w11.（15分）已知某二元溶液中组分1的摩尔分数为0.4，在一定温度和压力下，组分1的逸度系数为0.8，纯组分1的逸度为100kPa，求组分1的逸度。材料：在某化工生产过程中，涉及到一个气体混合物的分离操作。该气体混合物主要由A、B两种气体组成，其初始状态为温度300K，压力1MPa，体积流量为10m³/h。通过一系列处理后，得到了两种较为纯净的气体产品。w12.（15分）根据上述材料，设计一个简单的气体分离流程，并说明在分离过程中可能涉及到的化工热力学原理。材料：某化学反应在一定温度和压力下进行，反应物为A和B，产物为C和D。反应过程中体系的焓变和熵变已知。w13.（2项，每项10分，共20分）（1）请根据化工热力学原理，分析该反应在给定条件下能否自发进行。（2）若要提高该反应的转化率，可采取哪些措施？请从化工热力学角度进行解释。答案：w1.Cw2.Cw3.Aw4.Bw5.Cw6.Dw7.Dw8.Cw9.化工热力学在化工过程中的主要应用包括：确定新工艺的可行性，通过计算体系的热力学性质判断工艺是否可行；研究体系的平衡性质，如相平衡、化学平衡等，为分离和反应过程设计提供依据；分析能量转换，优化过程的能量利用；计算物质的性质，如逸度、活度系数等，用于相平衡和化学平衡计算。w10.理想气体状态方程推导：由理想气体分子模型，忽略分子间作用力和分子体积。根据波义耳定律、查理定律和阿伏伽德罗定律可得pV=nRT。适用条件：高温低压下的气体，分子间距离大，分子间作用力可忽略，分子本身体积可忽略。w11.根据逸度计算公式f=f⁰γ，已知f⁰=100kPa，γ=0.8，x₁=0.4，则f=100×0.8×0.4=32kPa。w12.气体分离流程：可采用精馏塔进行分离。利用A、B两种气体沸点不同，通过多次部分汽化和部分冷凝实现分离得到较纯净的A、B气体。涉及的化工热力学原理：相平衡原理，根据不同温度下A、B气体的饱和蒸汽压不同，确定精馏塔内的温度分布，使气体在塔内进行传质传热达到分离目的；利用混合物的汽液平衡关系确定操作条件。w13.（1）根据吉布斯自由能判据ΔG=ΔH-TΔS，若ΔG<0，反应自发进行。已知ΔH和ΔS，则可判断在给定温度和压力下反应能否自发。（2）提高反应转化率的措施：降低温度，对于放热反应，降低温度使平衡向正反应方向移动；增加压力，对于气