2025年大学大一（化工热力学）热力学计算期中测试试题及答案

2025年大学大一（化工热力学）热力学计算期中测试试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共30分）答题要求：本大题共10小题，每小题3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，关于状态函数的下列说法正确的是（）A.状态函数的变化值与途径有关B.内能是状态函数，焓不是状态函数C.状态函数的微小变化在数学上是全微分D.功和热是状态函数2.理想气体的内能（）A.只与温度有关B.与温度和压力都有关C.与温度和体积都有关D.与温度、压力和体积都有关3.对于理想气体混合物，下列关系式正确的是（）A.pV=nRTB.p总V=n总RTC.piVi=niRTD.p总Vi=niRT4.关于偏摩尔性质，下列说法错误的是（）A.偏摩尔吉布斯自由能等于化学势B.偏摩尔性质是在恒温恒容条件下定义的C.偏摩尔性质与体系的组成有关D.纯物质的偏摩尔性质等于其摩尔性质5.下列哪种情况可应用理想气体状态方程（）A.高温高压B.低温低压C.高温低压D.低温高压6.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.各组分的逸度系数都等于1C.混合过程没有热效应D.混合过程没有体积变化7.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8.关于化学反应热效应，下列说法正确的是（）A.恒压热效应等于焓变B.恒容热效应等于内能变C.反应热与反应途径有关D.反应热只与反应物和生成物的状态有关9.对于可逆绝热过程，下列关系式正确的是（）A.Tds=dh-vdpB.Tds=du+pdvC.pVγ=constD.TVγ-1=const10.化工热力学中，关于相平衡的说法错误的是（）A.相平衡时各相的温度相等B.相平衡时各相的压力相等C.相平衡时各相的组成相等D.相平衡是动态平衡第II卷（非选择题共70分）二、填空题（共15分）答题要求：本大题共5小题，每小题3分。请将答案填写在题中的横线上。1.理想气体的状态方程为________。2.偏摩尔性质的定义式为________。3.理想溶液的混合熵表达式为________。4.节流膨胀系数的定义式为________。5.化学反应的标准摩尔反应焓变与温度的关系遵循________定律。三、简答题（共20分）答题要求：本大题共两个小题，每题10分。简要回答问题。1.简述化工热力学的研究内容和任务。2.说明理想气体和实际气体的区别。四、计算题（共两个小题，每题15分，共30分）答题要求：本大题共两个小题，每题15分。解答应写出必要的文字说明、计算步骤和答案。1.已知某理想气体的初始状态为p1=2MPa，V1=1m³，T1=300K，经过一个等温膨胀过程，体积变为V2=2m³。求该过程中气体对外做的功和吸收的热量。2.某二元溶液，在一定温度和压力下，组分1的摩尔分数x1=0.4，其偏摩尔吉布斯自由能G1=100kJ/mol；组分2的摩尔分数x2=0.6，其偏摩尔吉布斯自由能G2=120kJ/mol。求该溶液的吉布斯自由能。五、分析论述题（共15分）答题要求：本大题共一个小题，每题15分。结合材料，分析论述相关问题。材料：在化工生产中，常常需要对气体进行压缩和膨胀等操作。例如，将原料气压缩后送入反应釜进行反应，反应后的气体再经过膨胀过程回收能量。请分析压缩和膨胀过程中气体的状态变化以及对能量的影响，并说明如何合理利用这些过程来提高化工生产的效率。答案：一、选择题1.C2.A3.B4.B5.C6.C7.C8.ABD9.CD10.C二填空题1.pV=nRT2.略3.略4.略5.基尔霍夫三、简答题1.化工热力学主要研究化工过程中各种物理和化学变化的热效应、相平衡、化学平衡以及能量关系等。任务是为化工过程的设计、优化和操作提供理论依据，以实现高效、节能、环保的化工生产。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，分子本身有体积，偏离理想气体状态方程，在高压、低温等条件下与理想气体有较大偏差。四、计算题1.等温膨胀过程，W=nRTln(V2/V1)，由p1V1=nRT1可得n=p1V1/RT1，代入数据计算得W=1.732kJ，等温过程ΔU=0，根据Q=W，所以Q=1.732kJ。2.溶液的吉布斯自由能G=n1G1+n2G2，设总物质的量为1mol，则n1=0.4mol，n2=0.6mol，代入数据可得G=112kJ/mol。五、分析论述题压缩过程中，气体压力升高，体积减小，外界对气体做功，气体内能增加。膨胀过程中，气体压力降低