2025年大学大二（化学工程与工艺）化工热力学综合测试试题及答案

2025年大学大二（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：本大题共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.化工热力学中，关于状态函数的描述，下列正确的是A.状态函数的变化量与途径有关B.内能是状态函数，功和热也是状态函数C.状态函数的组合不一定是状态函数D.系统状态确定，状态函数的值就确定2.理想气体的内能仅仅是温度的函数，这一结论是基于A.理想气体的定义B.焦耳实验C.理想气体状态方程D.热力学第一定律3.对于封闭系统，下列关于热力学第一定律的表达式正确的是A.ΔU=Q+WB.ΔH=Q+WC.ΔU=Q-WD.ΔH=Q-W4.化工生产中，常利用节流膨胀来获得低温，节流膨胀过程的特点是A.绝热，压力降低，温度不变B.绝热，压力降低，温度降低C.绝热，压力降低，温度升高D.非绝热，压力降低，温度降低5.下列哪种气体最接近理想气体A.高压下的水蒸气B.常温常压下的氮气C.低温高压下的二氧化碳D.高温高压下的氢气6.纯物质的饱和蒸气压与温度的关系符合A.阿累尼乌斯方程B.克劳修斯-克拉佩龙方程C.范德华方程D.理想气体状态方程7.对于二元混合物，活度系数γ1和γ2满足A.γ1γ2=1B.γ1+γ2=1C.γ1γ2>1D.γ1γ2<18.化工过程中，相平衡的判据是A.各相温度相等B.各相压力相等C.各相化学势相等D.各相组成相等9.某气体在一定温度和压力下，其压缩因子Z>1，说明该气体A.比理想气体难压缩B.比理想气体易压缩C.与理想气体压缩程度相同D.无法判断10.下列关于逸度的说法，错误的是A.逸度是校正压力，使实际气体行为符合理想气体行为B.逸度系数γ=1时，气体为理想气体C.逸度与压力的比值称为逸度系数D.逸度是状态函数11.化工生产中，吸收过程属于A.传热过程B.传质过程C.化学反应过程D.既传热又传质过程12.双组分理想溶液的气液平衡关系符合A.拉乌尔定律B.亨利定律C.道尔顿分压定律D.以上都不对13.对于理想溶液，下列说法正确的是A.混合过程无热效应，无体积变化B.混合过程有热效应，无体积变化C.混合过程无热效应，有体积变化D.混合过程有热效应，有体积变化14.某化学反应在等温等压下进行，其反应热等于A.反应的焓变B.反应的内能变C.反应的吉布斯自由能变D.以上都不对15.化学反应的平衡常数与下列哪种因素无关A.温度B.压力C.反应物和产物的浓度D.反应的本质16.对于可逆反应，下列说法正确的是A.正反应速率等于逆反应速率时达到平衡B.反应物和产物浓度相等时达到平衡C.反应停止时达到平衡D.以上都不对17.下列关于化工过程能量分析的说法，错误的是A.能量衡算的依据是热力学第一定律B.有效能衡算可找出能量损失的部位和大小C.理想功是过程可逆时的最大功D.损失功与过程的不可逆程度无关18.化工过程中，提高热效率的有效方法是A.提高加热剂温度B.降低冷却剂温度C.采用高效传热设备D.减少热损失19.某化工过程的熵变大于零，说明该过程A.是自发过程B.是可逆过程C.是不可逆过程D.无法判断20.吉布斯自由能判据适用于A.等温等压过程B.等温等容过程C.绝热过程D.任何过程第II卷（非选择题共60分）二、填空题（共20分）答题要求：本大题共10小题，每小题2分。请将答案填写在题中的横线上。21.化工热力学的研究对象是____________________。22.理想气体状态方程为____________________。23.节流膨胀过程的特征是____________________。24.纯物质的临界点处，气液两相的____________________相等。25.活度系数反映了____________________对理想溶液行为的偏差。26.相平衡常数K=____________________。27.化学反应的标准平衡常数与____________________有关。28.理想功的计算公式为____________________。29.熵增原理表明____________________过程是不可逆的。30.吉布斯自由能变的计算公式为____________________。三、简答题（共15分）答题要求：简要回答下列问题。31.简述化工热力学在化工生产中的重要性。（5分）32.说明理想气体和实际气体的区别。（5分）33.简述相平衡的应用。（5分）四、计算题（共15分）答题要求：写出详细的计算过程和答案。在25℃、101.3kPa下，1mol理想气体从10dm³等温可逆膨胀到100dm³，求该过程的Q、W、ΔU、ΔH。（已知理想气体常数R=8.314J/(mol·K)）五、分析题（共10分）答题要求：分析以下化工过程的相关问题。在一连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液。已知进料中苯的摩尔分数为0.4，进料量为100kmol/h，要求塔顶产品中苯的摩尔分数为0.9，塔底产品中苯的摩尔分数为0.1。塔顶采用全凝器，泡点回流。回流比R=2。试分析：1.塔顶和塔底的产品量分别是多少？（5分）2.精馏段和提馏段的操作线方程。（5分）答案：1.D2.B3.A4.B5.B6.B7.A8.C9.A10.D11.B12.A13.A14.A15.B16.A17.D18.D19.C20.A21.化工过程中能量和物质的传递与转化规律22.pV=nRT23.绝热，压力降低，温度降低24.密度、比容、焓、熵等性质25.实际溶液26.y/x27.温度28.Wid=-nRTln(V2/V1)29.孤立系统的熵增加30.ΔG=ΔH-TΔS31.化工热力学为化工生产提供理论基础，可进行过程的能量分析、相平衡计算等，有助于优化工艺、提高效率、降低能耗、合理利用资源等。32.理想气体分子间无相互作用力，分子本身无体积，严格遵循理想气体状态方程；实际气体分子间有相互作用力，分子本身有体积，行为偏离理想气体。33.用于分离提纯混合物，确定分离条件，计算分离所需的能量和设备尺寸等。34.等温过程ΔU=ΔH=0。W=-nRTln(V2/V1)=-1mol×8.314J/(mol·K)×298K×ln(100/10)=-5705.8J。Q=-W=5705.8J。35.1.由物料衡算：F=D+W，FxF=DxD+WxW，可得D=40kmol/h，W=60kmol/h。