2025年大学（化学工程与工艺）化工热力学阶段测评试题及答案

2025年大学（化学工程与工艺）化工热力学阶段测评试题及答案

（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：本卷共20小题，每小题2分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.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.研究体系能量的有效利用C.预测反应的热效应D.研究物质的相平衡2.理想气体混合物中组分i的逸度系数等于A.1B.0C.与纯组分i的逸度系数相同D.与混合物总压有关3.下列哪种状态方程不能用于计算真实气体的性质A.理想气体状态方程B.vanderWaals方程C.Redlich-Kwong方程D.Peng-Robinson方程4.对于纯物质，在一定温度下，其饱和蒸气压与饱和液体摩尔体积之间的关系符合A.克劳修斯-克拉佩龙方程B.拉乌尔定律C.亨利定律D.道尔顿分压定律5.化工过程中，体系与环境之间传递的能量形式不包括A.热量B.功C.质量D.内能6.下列关于偏摩尔性质的说法正确的是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.偏摩尔性质是广度性质D.偏摩尔性质可用于描述多组分体系中某一组分的性质7.某二元混合物，其组分1的摩尔分数为0.4，在一定温度和压力下，组分1的偏摩尔体积为100cm³/mol，组分2的偏摩尔体积为150cm³/mol，则混合物的总体积为A.120cm³/molB.130cm³/molC.140cm³/molD.150cm³/mol8.对于理想溶液，下列说法正确的是A.各组分的化学势相等B.各组分的逸度系数均为1C.混合过程无热效应D.以上说法都不对9.化工过程中，常见的等温过程是指A.体系温度始终保持不变B.体系与环境温度始终相等C.体系经历多个等温步骤D.体系温度变化可忽略不计10.下列关于活度系数的说法错误的是A.活度系数反映了实际溶液与理想溶液的偏差程度B.活度系数大于1表示正偏差C.活度系数小于1表示负偏差D.活度系数只与温度有关根据化工热力学的基本理论，回答11-15题。11.化工热力学中，状态函数的特点是A.其变化值只与始末态有关，与途径无关B.其变化值与途径有关C.状态函数之间无关联D.状态函数只取决于体系的压力12.当体系发生一个微小变化时，下列哪个公式可用于计算体系的熵变A.dS=δQ/TB.dS=δW/TC.dS=(δQ+δW)/TD.dS=δQ-δW/T13.对于一个封闭体系，在等温等压条件下，自发过程的方向是A.体系吉布斯自由能减小的方向B.体系吉布斯自由能增大的方向C.体系熵增大的方向D.体系内能增大的方向14.化工生产中，常利用相平衡原理进行A.混合物的分离和提纯B.反应热的计算C.反应速率的预测D.体系能量的计算15.下列关于化工热力学应用的说法正确的是A.仅用于化工工艺设计阶段B.在化工生产全过程都有重要作用C.只对化工产品质量有影响D.与化工生产的能耗无关根据化工热力学中真实气体的相关知识，回答16-20题。16.真实气体与理想气体的偏差主要来源于A.分子间的相互作用力B.分子的大小C.分子的运动速度D.分子间的相互作用力和分子的大小17.为了更准确地描述真实气体的性质，需要对理想气体状态方程进行修正，常用的修正方法是A.引入压缩因子B.改变气体常数C.调整温度和压力的计算方法D.以上都不对18.压缩因子Z的定义是A.Z=pV/(nRT)B.Z=nRT/(pV)C.Z=pV/nD.Z=nRT/pV19.当压缩因子Z=1时，说明气体A.完全符合理想气体状态方程B.与理想气体偏差很大C.处于临界状态D.无法确定其性质20.对于真实气体混合物，其逸度系数的计算方法与纯真实气体相比A.完全相同B.有很大差异C.基本类似，但更复杂D.只与混合物中某一组分有关第II卷（非选择题共60分）21.（10分）简述化工热力学在化工生产中的重要性。22.（1分）计算1mol理想气体在等温膨胀过程中从10L膨胀到20L时所做的功。已知温度为298K。23.（15分）某二元体系在一定温度和压力下形成理想溶液，已知组分1的摩尔分数为0.3，纯组分1的饱和蒸气压为100kPa，纯组分2的饱和蒸气压为200kPa。求：（1）溶液上方组分1的分压；（2）溶液上方组分2的分压；（3）溶液的总蒸气压。24.（15分）材料：在化工生产中，常常需要对反应体系进行温度控制。例如，在合成氨的反应中，N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)，该反应是放热反应。问题：（1）从化工热力学角度分析，为什么要控制反应温度？（2）如何通过控制温度来提高合成氨反应的产率？25.（15分）材料：某化工过程涉及到一个多组分体系，其中组分A、B、C的摩尔分数分别为0.2、0.3、0.5。在一定温度和压力下，体系的总摩尔体积为100cm³/mol，组分A的偏摩尔体积为80cm³/mol，组分B的偏摩尔体积为120cm³/mol。问题：（1）计算组分C的偏摩尔体积。（2）说明偏摩尔体积在该体系中的意义。答案：1.C2.A3.A4.A5.C6.D7.B8.C9.A10.D11.A12.A13.A14.A15.B16.D17.A18.A19.A20.C21.化工热力学在化工生产中至关重要。它能帮助判断新工艺的可行性，通过计算体系的各种热力学性质，预测反应的热效应、相平衡等，从而优化工艺设计。还能研究体系能量的有效利用，降低能耗，提高生产效率，对化工生产的全过程起到指导作用，确保生产的安全性、经济性和高效性。22.根据理想气体等温膨胀功的计算公式W=nRTln(V₂/V₁)，n=1mol，R=8.314J/(mol·K)，T=298K，V₁=10L，V₂=20L，代入可得W=1mol×8.314J/(mol·K)×298K×ln(20L/10L)=1718.3J。23.（1）根据拉乌尔定律，组分1的分压p₁=p₁⁰x₁=100kPa×0.3=30kPa。（2）组分2的分压p₂=p₂⁰x₂=200kPa×(1-0.3)=140kPa。（3）溶液的总蒸气压p=p₁+p₂=30kPa+140kPa=170kPa。24.（1）合成氨反应放热，根据化工热力学原理，温度对反应平衡有影响。升高温度，平衡逆向移动，产率降低；降低温度，平衡正向移动，产率提高。但温度过低反应速率慢，所以要控制合适温度，兼顾反应速率和产率。（2）通过控制温度在适宜范围，使反应既保持一定速率又能让平衡尽可能正向移动。可采用合适的冷却或加热措施，如利用热交换器及时移走反应热，维持体系温度稳定，从而提高合成氨反应的产率。25.（1）根据偏摩尔体积的加和性，V=n₁V₁+n₂V₂+n₃V₃，已知n=n₁+n₂+n₃=1mol，n₁=0.2mol，n₂=0.3mol，n₃=0.5mol，V=100cm³/mol，V₁=80cm³/mol，V₂=120cm³/mol，代入可得100cm³/mol=0.2mol×80cm³/mol+0.3mol