2025年大学（化学工程与工艺）化工热力学应用阶段测评试题及答案

2025年大学（化学工程与工艺）化工热力学应用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：本大题共20小题，每小题2分，共40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。请将正确答案的序号填在括号内。1.化工热力学中，关于状态函数的描述，以下正确的是（）A.状态函数的变化与途径有关B.内能是状态函数，功和热也是状态函数C.状态函数的微小变化在数学上是全微分D.状态函数只取决于初末状态，与过程无关2.理想气体混合物的总压与各组分分压之间的关系遵循（）A.道尔顿分压定律B.拉乌尔定律C.亨利定律D.阿马格分体积定律3.下列关于偏摩尔性质的说法，错误的是（）A.偏摩尔性质是在等温等压下，在大量的溶液中加入1mol某组分时引起的系统性质的变化B.偏摩尔吉布斯自由能等于化学势C.偏摩尔性质与混合物的组成无关D.偏摩尔性质是强度性质4.对于理想溶液，下列说法正确的是（）A.理想溶液中各组分的分子间作用力相同B.理想溶液的混合过程没有体积变化C.理想溶液的混合过程没有热效应D.以上说法都正确5.纯物质的饱和蒸气压与温度的关系通常用（）来描述A.Antoine方程B.Clausius-Clapeyron方程C.VanderWaals方程D.Redlich-Kwong方程6.化工过程中，节流膨胀过程的特点是（）A.节流前后焓值不变B.节流前后温度不变C.节流过程是可逆过程D.节流过程是等熵过程7.下列关于压缩因子的说法，正确的是（）A.压缩因子反映了实际气体与理想气体在相同温度和压力下体积的差异B.压缩因子大于1，说明实际气体比理想气体更难压缩C.压缩因子小于1，说明实际气体比理想气体更难压缩D.压缩因子只与气体的种类有关，与温度和压力无关8.对于二元混合物的汽液平衡，若已知液相组成x1和x2，气相组成y1和y2，以及相对挥发度α12，则可以通过（）来计算汽液平衡关系A.拉乌尔定律B.道尔顿分压定律C.相平衡方程D.亨利定律9.在化工生产中常见的相平衡关系有（）A.汽液平衡B.液液平衡C.气固平衡D.以上都是10.下列关于逸度的说法，正确的是（）A.逸度是为了使实际气体的状态方程能在形式上与理想气体状态方程相似而引入的一个校正压力B.逸度系数等于1时，说明气体为理想气体C.逸度的物理意义是实际气体在相同温度、压力下，具有与理想气体相同化学势时的压力D.以上说法都正确11.化工热力学中，关于反应热的计算，常用的方法有（）A.盖斯定律B.基尔霍夫定律C.从生成热计算反应热D.以上都是12.对于化学反应，下列说法正确的是（）A.化学反应的热效应只与反应的始态和终态有关，与反应途径无关B.化学反应的熵变等于产物的熵之和减去反应物的熵之和C.在等温等压下，化学反应的吉布斯自由能变小于0时，反应能自发进行D.以上说法都正确13.化工过程中，常见的能量衡算有（）A.热量衡算B.物料衡算C.功衡算D.以上都是14.在热量衡算中，热负荷的计算需要考虑（）A.物料的流量和比热容B.物料的进出口温度C.过程中的热损失D.以上都是15.下列关于化工过程节能的说法，错误的是（）A.合理利用能源，提高能源利用率是化工过程节能的重要途径B.采用高效的换热设备可以减少热量损失，实现节能C.优化工艺流程，减少不必要的能量消耗也是节能的措施之一D.化工过程节能只需要考虑设备的节能，不需要考虑整个工艺流程的优化16.化工热力学中，关于相平衡的计算方法有（）A.泡点计算B.露点计算C.闪蒸计算D.以上都是17.在泡点计算中，已知系统的压力和组成，求泡点温度时，通常采用（）方法A.迭代法B.试差法C.直接计算法D.图解法18.对于多组分精馏过程，下列说法正确的是（）A.多组分精馏过程比二元精馏过程复杂B.多组分精馏过程需要考虑各组分之间的相互作用C.多组分精馏过程的分离效果与精馏塔的结构和操作条件有关D.以上说法都正确19.化工过程中，常见的传质过程有（）A.吸收B.精馏C.萃取D.以上都是20.在吸收过程中，吸收剂的选择需要考虑（）A.对溶质的溶解度大B.挥发性小C.化学稳定性好D.以上都是第II卷（非选择题共60分）二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）答题要求：请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。1.化工热力学的研究对象是____________________。2.理想气体状态方程为____________________。3.偏摩尔体积的定义式为____________________。4.拉乌尔定律适用于____________________溶液。5.纯物质的临界点是____________________的极限状态。6.节流膨胀过程的节流膨胀系数等于____________________。7.化学反应的标准摩尔反应焓变与温度的关系遵循____________________定律。8.热量衡算的基本方程为____________________。9.相平衡的条件是____________________。10.吸收过程中，溶质在气相中的分压与在液相中的平衡分压之差称为____________________。三、简答题（本大题共4小题，每小题5分，共20分）答题要求：简要回答问题，答案要简洁明了。1.简述化工热力学在化工生产中的作用。2.什么是理想溶液？理想溶液有哪些特点？3.简述节流膨胀过程的特点及应用。4.简述化学反应热效应的计算方法。四、计算题（本大题共2小题，每小题10分，共20分）答题要求：写出详细的计算过程和答案。1.已知某理想气体混合物中，组分A的摩尔分数为0.3，温度为300K，压力为101.3kPa。求组分A的分压和分体积。（已知理想气体常数R=8.314J/(mol·K)）2.某二元混合物在50℃时，其汽液平衡数据如下：液相组成x1=0.4，气相组成y1=0.6，相对挥发度α12=2.0。求该温度下的汽液平衡方程。五、分析题（本大题共1小题，10分）答题要求：根据所给材料，分析回答问题，并阐述自己的观点。材料：在某化工生产过程中，需要将一种原料从20℃加热到80℃，流量为1000kg/h，原料的比热容为2kJ/(kg·℃)。加热过程中，采用蒸汽作为热源，蒸汽的温度为120℃，冷凝水的温度为80℃，蒸汽的汽化潜热为2200kJ/kg。已知加热设备的热效率为80%。问题：1.计算每小时需要消耗的蒸汽量。2.如果要提高加热效率，可以采取哪些措施？请简要分析。答案：第I卷1.D2.A3.C4.D5.A6.A7.A8.C9.D10.D11.D12.D13.D14.D15.D16.D17.B18.D19.D20.D第II卷二、填空题1.化工生产过程中的能量转化和物质传递规律2.pV=nRT3.V_i=(∂V/∂n_i)T,p,n_j≠i4.理想5.气液两相共存6.(∂T/∂p)H7.基尔霍夫8.Q=∑m_iC_pi(T_2i-T_1i)+Q_l9.各相的温度、压力相等，各组分在各相中的化学势相等10.吸收推动力三简答题参考答案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，帮助确定过程的可行性、能量需求、物质平衡等，从而提高生产效率、降低能耗、减少成本，确保化工生产的安全、稳定和高效运行。2.理想溶液是指溶液中各组分分子间的相互作用力相等，混合时没有热效应和体积变化的溶液。特点有：各组分的蒸气压与液相组成符合拉乌尔定律；混合过程无热效应；混合过程无体积变化。3.节流膨胀过程特点：节流前后焓值不变，是不可逆过程，且节流后压力降低、温度可能降低（理想气体节流后温度不变）。应用于气体的减压、制冷等，如天然气输送前的减压。4.计算方法有：盖斯定律，通过设计反应途径，利用已知反应热计算目标反应热；基尔霍夫定律，考虑反应热随温度的变化；从生成热计算，用产物生成热之和减去反应物生成热之和。四、计算题参考答案1.组分A的分压：p_A=y_Ap=0.3×101.3=30.39kPa。分体积：V_A=n_ART/p=0.3×1000×8.314×300/101300=7.32m³。2.汽液平衡方程：y1=(α12x1)/(1+(α12-1)x1)=(2×0.4)/(1+(2-1)×0.4)=0.571。五、分析题参考答案1.原料吸收的热量：Q=mcΔT=1000×2×(80-20)=120000k