2025年大学一年级（化学工程与工艺）化工热力学试题及答案

2025年大学一年级（化学工程与工艺）化工热力学试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）（总共20题，每题2分，每题只有一个选项符合题意）1.化工热力学研究的核心内容不包括以下哪项？A.能量转换关系B.物质的相平衡C.化学反应速率D.过程的热力学分析2.理想气体状态方程适用于以下哪种情况？A.高压低温B.低压高温C.任意状态D.只适用于理想气体3.对于纯物质的气液平衡，以下说法正确的是？A.温度升高，饱和蒸气压降低B.压力升高，沸点降低C.气液平衡时，气相组成与液相组成不同D.气液平衡时，温度和压力是唯一确定的4.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.偏摩尔体积与总体积有关C.偏摩尔焓是在等温等压下，在大量的混合物中加入1mol某组分引起的焓变D.偏摩尔性质与混合物的组成有关5.下列哪个不是状态函数？A.内能B.功C.焓D.熵6.范德华方程中考虑了分子间的？A.引力B.斥力C.引力和斥力D.都没有考虑7.对于理想溶液，以下说法正确的是？A.各组分的化学势相等B.混合过程无热效应C.混合过程无体积变化D.以上都对8.逸度系数的定义式为？A.$\ln\varphi=\int_{0}^{p}(\frac{V}{RT}-\frac{1}{p})dp$B.$\ln\varphi=\int_{0}^{V}(\frac{p}{RT}-\frac{1}{V})dV$C.$\varphi=\frac{f}{p}$D.以上都不对9.下列哪种方法不能用于计算相平衡？A.泡点方程B.露点方程C.拉乌尔定律D.阿累尼乌斯方程10.关于化学平衡常数，下列说法正确的是？A.只与温度有关B.与压力有关C.与反应物浓度有关D.以上都不对11.对于不可逆过程，以下说法正确的是？A.熵变大于零B.熵变小于零C.熵变等于零D.无法确定熵变情况12.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，温度升高C.绝热，压力降低，温度可能升高、降低或不变D.等温，压力降低，温度不变13.下列哪种物质的标准生成吉布斯自由能为零？A.氧气B.氢气C.氮气D.以上都对14.对于理想气体混合物，其总压与各组分分压的关系是？A.$p=\sum_{i=1}^{n}p_{i}$B.$p=\prod_{i=1}^{n}p_{i}$C.$p_{i}=p\cdoty_{i}$D.以上都对15.下列哪种过程是等焓过程？A.绝热节流B.绝热可逆膨胀C.等温可逆膨胀D.等压可逆膨胀16.关于活度系数，下列说法正确的是？A.理想溶液活度系数为1B.活度系数大于1表示溶液对理想溶液有正偏差C.活度系数小于1表示溶液对理想溶液有负偏差D.以上都对17.化工过程中，有效能的定义是？A.系统从所处状态达到与环境完全平衡时所能做出的最大有用功B.系统的内能C.系统的焓D.系统的熵18.下列哪种物质的压缩因子最接近1？A.理想气体B.高压气体C.低温气体D.都一样19.对于相平衡体系，自由度的计算公式是？A.$F=C-P+2$B.$F=C-P+1$C.$F=C-P$D.$F=C-P-1$20.关于亥姆霍兹自由能，下列说法错误的是？A.$A=U-TS$B.在等温等容可逆过程中，系统亥姆霍兹自由能的减少等于系统对外所做的最大功C.在等温等容不可逆过程中，系统亥姆霍兹自由能的减少大于系统对外所做的功D.亥姆霍兹自由能是状态函数，与过程无关第II卷（非选择题共60分）（总共4题，每题15分）21.简述化工热力学中相平衡的重要性，并说明相平衡准则是什么？22.推导理想气体混合物的熵表达式，并说明其与纯理想气体熵表达式的关系。（总共2题，每题20分）23.已知某二元混合物在一定温度和压力下，组分1的逸度系数为$\varphi_1$，组分2的逸度系数为$\varphi_2$，摩尔分数分别为$x_1$和$x_2$。试推导该混合物的逸度表达式。24.某化学反应在等温等压下进行，反应方程式为$aA+bB\rightleftharpoonscC+dD$，已知各物质的标准生成吉布斯自由能分别为$\DeltaG_{f,A}^{\circ}$、$\DeltaG_{f,B}^{\circ}$、$\DeltaG_{f,C}^{\circ}$、$\DeltaG_{f,D}^{\circ}$。（1）写出该反应的标准吉布斯自由能变$\DeltaG^{\circ}$的表达式。（2）若反应开始时只有反应物A和B，且它们的初始物质的量分别为$n_{A0}$和$n_{B0}$，反应达到平衡时，各物质的物质的量分别为$n_{A}$、$n_{B}$、$n_{C}$、$n_{D}$，请推导平衡常数$K_p$的表达式（用各物质的分压表示）。答案：1.C2.B3.C4.B5.B6.C7.D8.A9.D10.A11.A12.C13.D14.A15.A16.D17.A18.A19.A20.D21.相平衡在化工生产中至关重要，它决定了混合物在不同条件下的相态分布。相平衡准则是各相的温度、压力相等，各相中各组分的化学势相等。通过相平衡的研究，可以确定分离过程的条件和限度，优化化工工艺。22.理想气体混合物的熵表达式为$S_m=\sum_{i=1}^{n}y_i(S_{m,i}^{\circ}+R\lny_i)$。与纯理想气体熵表达式相比，混合物熵表达式中多了与摩尔分数相关的项。纯理想气体熵表达式为$S_m^{\circ}$，而混合物熵是在纯理想气体熵基础上，考虑了混合过程中由于组成变化带来的熵变。23.混合物的逸度$f$满足$\lnf=\sum_{i=1}^{n}x_i\ln\varphi_i+\int_{0}^{p}(\sum_{i=1}^{n}x_iV_i/RT-1/p)dp$。推导过程：根据逸度系数定义，对各组分逸度系数进行加权求和，再结合积分关系得到混合物逸度表达式。24.（1）$\DeltaG^{\circ}=c\DeltaG_{f,C}^{\circ}+d\DeltaG_{f,D}^{\circ}-a\DeltaG_{f,A}^{\circ}-b\DeltaG_{f,B}^{\circ}$。（