2025年大学化工（化工热力学基础）试题及答案

2025年大学化工（化工热力学基础）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30分）答题要求：本卷共6题，每题5分。每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案填写在相应位置。1.关于理想气体状态方程，以下说法正确的是（）A.只适用于理想气体B.对实际气体在任何情况下都不适用C.可用于计算实际气体的状态，但需要修正D.与气体的性质无关2.化工热力学中，内能是（）A.状态函数且与过程有关B.非状态函数且与过程有关C.状态函数且与过程无关D.非状态函数且与过程无关3.对于封闭系统的可逆过程，下列关系式成立的是（）A.ΔU=Q-WB.ΔH=QpC.ΔS=0D.ΔG=04.纯物质的临界点处，下列性质正确的是（）A.气液两相摩尔体积相等B.气液两相密度相等C.气液两相性质完全相同D.以上都对5.下列哪种方法不能用于计算偏摩尔性质（）A.逸度系数法B.活度系数法C.状态方程法D.理想气体状态方程法6.化工过程中，绝热可逆膨胀过程的特点是（）A.温度升高B.温度降低C.熵不变D.焓不变第II卷（非选择题共70分）（一）填空题（共15分）答题要求：本大题共5空，每空3分。请将答案填写在横线上。1.化工热力学研究的内容包括________、________、________等方面。2.理想气体的焓只是________的函数。3.对于二元混合物，组分1的偏摩尔体积表达式为________。4.相平衡准则是________。5.化学反应的标准摩尔反应吉布斯自由能变与平衡常数的关系为________。（二）简答题（共20分）答题要求：简要回答以下问题，每题10分。1.简述化工热力学在化工过程中的重要性。2.说明理想气体和实际气体的区别与联系。（三）计算题（共20分）答题要求：写出详细的计算步骤和答案。1.已知某理想气体在25℃、101.3kPa下的体积为10L，求其物质的量。（10分）2.某反应在500K时的标准摩尔反应吉布斯自由能变为-10kJ/mol，求该反应的平衡常数。（10分）（四）材料分析题（共10分）答题要求：阅读以下材料，回答问题。材料：在化工生产中，常常需要对气体进行压缩。例如，将空气从常压压缩到较高压力用于后续的工艺过程。已知空气可近似看作理想气体，压缩过程中温度会升高。问题：从化工热力学角度分析，压缩空气过程中哪些状态函数发生了变化？如何变化？（五）论述题（共5分）答题要求：论述以下观点。化工热力学中的状态函数概念对化工过程分析和设计有何重要意义？答案：第I卷：1.A2.C3.B4.D5.D6.C第II卷：（一）1.流体的PVT关系、热力学性质计算、相平衡和化学平衡2.温度3.\(V_1=\left(\frac{\partialV}{\partialn_1}\right)_{T,p,n_2}\)4.各相的温度、压力相等，各组分在各相中的化学势相等5.\(\DeltaG^{\ominus}=-RT\lnK^{\ominus}\)（二）1.化工热力学为化工过程的设计、优化和操作提供理论依据，可预测物质的性质、相平衡和化学反应平衡等情况，有助于提高化工生产的效率、降低能耗、减少成本等。2.理想气体分子间无相互作用力，分子本身无体积，遵循理想气体状态方程。实际气体分子间有相互作用力，分子有体积，在低压高温下接近理想气体，通过修正理想气体状态方程可用于实际气体。（三）1.根据理想气体状态方程\(pV=nRT\)，\(n=\frac{pV}{RT}\)，\(p=101.3kPa=101300Pa\)，\(V=10L=0.01m^3\)，\(T=(25+273.15)K=298.15K\)，\(R=8.314J/(mol·K)\)，则\(n=\frac{101300×0.01}{8.314×298.15}mol≈0.41mol\)。2.由\(\DeltaG^{\ominus}=-RT\lnK^{\ominus}\)，可得\(\lnK^{\ominus}=-\frac{\DeltaG^{\ominus}}{RT}\)，\(T=500K\)，\(\DeltaG^{\ominus}=-10000J/mol\)，\(R=8.314J/(mol·K)\)，则\(\lnK^{\ominus}=-\frac{-10000}{8.314×500}≈2.41\)，\(K^{\ominus}=e^{2.41}≈11.1\)。（四）压缩空气过程中，压力升高，体积减小，温度升高。压力和体积是状态函数，发生了明显变化。温度也是状态函数，因压缩过程中外界对气体做功，气体内能增加，温度升高。同时，熵会减小，因为压缩过程是一个不可逆过程，系统的无序度降低。（五）状态函数概念在化工过程分析和设计中至关重要。它能帮助确