2025 年大学化学工程与技术（化工热力学）试题及答案

2025年大学化学工程与技术（化工热力学）试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______一、选择题（总共10题，每题3分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内）1.化工热力学研究的对象不包括以下哪方面？（）A.能量转换规律B.物质的相平衡C.化学反应动力学D.流体的流动性质2.理想气体状态方程不适用于以下哪种情况？（）A.高温低压B.低温高压C.常温常压D.任何情况都适用3.关于偏摩尔性质，以下说法正确的是（）A.偏摩尔性质与体系总性质无关B.偏摩尔性质只取决于温度和压力C.偏摩尔性质是强度性质D.偏摩尔性质与物质的量有关4.下列哪种方法不能用于计算相平衡常数？（）A.状态方程法B.活度系数法C.平衡常数表达式法D.化学反应速率方程法5.对于理想溶液，以下说法错误的是（）A.混合过程无热效应B.混合过程无体积变化C.各组分的化学势符合理想气体化学势表达式D.活度系数等于16.化工过程中，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7.关于逸度，以下说法正确的是（）A.逸度是实际气体的压力B.逸度与压力无关C.逸度是校正后的压力，反映实际气体的行为D.逸度只取决于温度8.以下哪种情况属于不可逆过程？（）A.等温等压可逆相变B.绝热可逆膨胀C.有摩擦的机械运动D.理想气体等温可逆压缩9.对于纯物质的气液平衡，以下相律表达式正确的是（）A.F=C-P+2B.F=C-P+1C.F=C-PD.F=C-P-110.化工热力学中，常用的状态方程不包括以下哪种？（）A.理想气体状态方程B.范德华方程C.阿累尼乌斯方程D.维里方程二、多项选择题（总共5题，每题4分，每题有两个或两个以上正确答案，请将正确答案填在括号内，少选、多选、错选均不得分）1.化工热力学的研究方法包括（）A.实验研究B.理论推导C.数值模拟D.经验关联2.影响气体混合物性质的因素有（）A.各气体的性质B.气体的组成C.温度D.压力3.相平衡的判据有（）A.温度相等B.压力相等C.化学势相等D.逸度相等4.计算化学反应平衡常数的方法有（）A.实验测定法B.理论计算法C.经验公式法D.活度系数法5.化工过程中常见的不可逆因素有（）A.摩擦B.传热温差C.化学反应的不可逆性D.混合过程的不可逆性三、判断题（总共10题，每题2分，正确的打“√”，错误的打“×”）1.化工热力学主要研究化工过程中的能量传递和转化。（）2.理想气体的内能只是温度的函数。（）3.偏摩尔性质与体系的总物质的量无关。（）4.活度系数越大，溶液越偏离理想溶液。（）5.节流膨胀过程是等焓过程，也是绝热过程。（）6.逸度系数等于1时，气体为理想气体。（）7.可逆过程的熵变等于零。（）8.相律适用于任何相平衡体系。（）9.化学反应平衡常数只与温度有关。（）10.化工过程的不可逆性导致了能量的损耗。（）四、简答题（总共3题，每题分值见括号，每题需简要回答问题）1.简述化工热力学在化工过程中的重要作用。（10分）2.说明理想溶液与实际溶液的区别，并举例说明实际溶液偏离理想溶液的情况。（15分）3.阐述相平衡的概念，并说明相平衡在化工生产中的意义。（15分）五、计算题（总共2题，每题分值见括号，需写出详细计算过程）1.已知某气体在300K、10MPa下的摩尔体积为0.002m³/mol，试用RK方程计算该气体的压缩因子Z，并与理想气体状态方程计算结果比较。（RK方程：$p=\frac{RT}{V-b}-\frac{a}{T^{1/2}V(V+b)}$，其中a、b为常数，对于该气体a=0.42748$R^{2}T_{c}^{2.5}/p_{c}$，b=0.08664$RT_{c}/p_{c}$，$T_{c}$=405.5K，$p_{c}$=4.6MPa，R=8.314J/(mol·K)）（20分）2.某二元溶液，在一定温度和压力下，组分1的活度系数$\gamma_{1}$=１.５，纯组分１的饱和蒸气压$p_{1}^{s}$=50kPa，组分1在气相中的摩尔分数$y_{1}$=0.3，总压p=100kPa，试用活度系数法计算该溶液中组分1的气相组成。（20分）答案：一、选择题1.C2.B3.C4.D5.C6.C7.C8.C9.A10.C二、多项选择题1.ABCD2.ABCD3.ABCD4.ABC5.ABCD三、判断题1.×2.√3.√4.√5.×6.√7.×8.√9.×10.√四、简答题1.化工热力学为化工过程提供理论基础，可进行能量衡算、相平衡计算等，指导化工工艺设计、优化操作条件、提高能源利用效率、预测过程行为等，对化工生产的高效、节能、环保等方面具有重要意义。2.理想溶液混合无热效应、无体积变化，各组分化学势符合理想气体化学势表达式，活度系数为1。实际溶液如乙醇-水体系，混合有热效应，体积有变化，活度系数不等于1，偏离理想溶液。3.相平衡是指在一定条件下，多相体系中各相的组成和性质不随时间变化的状态。在化工生产中，相平衡可用于分离提纯、确定反应条件、设计精馏塔等设备，对提高产品质量、降低能耗等有重要意义。五、计算题1.先计算RK方程常数：-$a=0.42748\times(8.314)^{2}\times405.5^{2.5}/4.6\times10^{6}=1.235$-$b=0.08664\times8.314\times405.5/4.6\times10^{6}=6.27\times10^{-5}$-将$p=10\times10^{6}Pa$，$T=300K$，$V=0.002m³/mol$代入RK方程：-$10\times10^{6}=\frac{8.314\times300}{0.002-6.27\times10^{-5}}-\frac{1.235}{300^{1/2}\times0.002\times(0.002+6.27\times10^{-5})}$-解得$p=10.03\times10^{6}Pa$-压缩因子$Z=\frac{pV}{RT}=\frac{10\times10^{6}\times0.002}{8.314\times300}=0.806$-理想气体状态方程计算$Z=1$，实际气体压缩因子小于理想气体，说明该气体偏离理想气体行为。2.根据活度系数法：$p_{1}=p\gamma_{1}x_{1}$，又$y_{1}=\frac{p_{1}}{p}$-由拉乌尔定律$p_{1}=p_{1}^{s}x_{1}$，可得$x_{1}=\frac{p_{1}}{p_{1}^{s}}$-已知$y_{1}=\frac{p\gamma_{1}x_{1}