2025年大学化学（化工热力学基础）试题及答案

2025年大学化学（化工热力学基础）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。请将正确答案的序号填在题后的括号内。1.化工热力学研究的对象不包括以下哪项？（）A.化学反应的热效应B.物质的相平衡C.化学反应的速率D.流体的流动与输送2.关于理想气体状态方程，以下说法正确的是（）A.只适用于低压气体B.只适用于高温气体C.适用于任何压力和温度下的气体D.适用于理想气体在任意状态下3.下列哪种性质不是广度性质？（）A.体积B.内能C.温度D.质量4.对于封闭系统，与环境之间没有（）交换。A.物质B.能量C.热量D.功5.熵增加原理适用于（）A.孤立系统B.封闭系统C.敞开系统D.任何系统6.理想气体等温膨胀过程，其△U（）A.大于0B.小于0C.等于0D.不确定7.下列关于偏摩尔性质的说法，错误的是（）A.偏摩尔性质是强度性质B.偏摩尔性质与系统的组成有关C.偏摩尔性质与系统的温度、压力有关D.偏摩尔性质只与系统中某一组分有关8.活度系数反映了实际溶液与（）的偏差程度。A.理想溶液B.非理想溶液C.稀溶液D.浓溶液9.对于理想溶液，下列关系正确的是（）A.混合熵△Sm=0B.混合热△Hm=0C.混合吉布斯自由能△Gm=0D.以上都不对10.化学反应的标准平衡常数Kθ与下列哪个因素无关？（）A.温度B.压力C.反应物和产物的性质D.反应方程式的写法11.化学反应的热效应与反应的（）有关。A.途径B.始态和终态C.反应速率D.催化剂12.关于化工过程的有效能，以下说法错误的是（）A.有效能是指系统在一定环境条件下所能做出的最大有用功B.有效能与环境状态有关C.有效能是一种状态函数D.有效能在任何过程中都不会损失13.下列哪种方法不属于计算化工过程有效能的方法？（）A.热量衡算法B.熵分析法C.火用分析法D.吉布斯自由能法14.对于化工过程的节能，以下措施正确的是（）A.提高过程的热效率B.减少过程中的能量损失C.合理利用能量D.以上都是15.关于化工热力学中的状态方程，下列说法正确的是（）A.状态方程只适用于气体B.状态方程只适用于液体C.状态方程可以描述系统的状态与性质之间的关系D.状态方程只适用于理想状态16.下列哪种气体最接近理想气体？（）A.高压下的二氧化碳B.常温常压下的氢气C.低温高压下的氮气D.高温高压下的水蒸气17.对于化工过程中的相平衡，下列说法错误的是（）A.相平衡是指系统中各相的组成不随时间变化的状态B.相平衡与温度、压力和组成有关C.相平衡时各相的化学势相等D.相平衡时系统的自由度为018.下列关于化工热力学中逸度的说法，正确的是（）A.逸度是为了校正实际气体与理想气体行为的偏差而引入的B.逸度与压力相等C.逸度只与温度有关D.逸度是一种广度性质19.对于化学反应的平衡转化率，下列说法正确的是（）A.平衡转化率与反应的初始条件无关B.平衡转化率只与反应的温度有关C.平衡转化率与反应的压力有关D.平衡转化率与反应物和产物的浓度有关20.化工热力学在化工生产中的应用不包括以下哪项？（）A.过程的能量分析B.反应过程的优化C.产品的质量控制D.设备的选型与设计第II卷（非选择题共60分）二、填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每小题2分。请在题中的横线上填上正确答案。1.化工热力学的主要研究内容包括______、______、______、______和______等方面。2.理想气体的内能只是______的函数，与______无关。3.熵是系统______的量度，其变化量等于______。4.化学反应的标准摩尔反应焓变与反应的______和______有关。5.化工过程的有效能损失主要包括______、______和______等方面。三、简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每小题5分。简要回答问题。1.简述化工热力学中理想气体的假设条件。2.说明偏摩尔性质的物理意义。3.简述化学反应的标准平衡常数Kθ的定义及影响因素。4.化工过程节能的主要途径有哪些？四、计算题（共20分）答题要求：本大题共2小题，每小题10分。计算过程要有必要的文字说明和公式推导，结果保留两位小数。1.已知某理想气体在25℃、101.3kPa下的体积为10L，现将其等温压缩至5L，求该过程的功。2.在298K时，反应2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)的标准摩尔反应焓变△rHmθ=-196.6kJ/mol，标准摩尔反应熵变△rSmθ=-188.1J/(mol·K)。求该反应在298K时的标准摩尔反应吉布斯自由能变△rGmθ，并判断反应的自发性。五、分析论述题（共10分）答题要求：本题共1小题，10分。根据所给材料，分析论述相关问题。材料：在化工生产中，常常需要对反应过程进行优化，以提高生产效率和产品质量。化工热力学可以为反应过程的优化提供理论指导。例如，通过对反应体系的热力学分析，可以确定反应的最佳温度、压力和反应物浓度等条件，从而使反应在最有利的条件下进行。请结合化工热力学的相关知识，论述如何利用化工热力学优化反应过程。答案：1.C2.D3.C4.A5.A6.C7.D8.A9.B10.B11.B12.D13.A14.D15.C16.B17.D18.A19.D20.C二、1.流体的PVT关系、热力学性质计算、相平衡、化学平衡、能量分析2.温度、压力3.无序程度、可逆过程的热温商4.温度、压力5.传热损失、流动损失、有效能消耗三、1.分子间无相互作用力；分子本身不占有体积。2.偏摩尔性质是在等温、等压、保持除某一组分以外的其余各组分摩尔数不变的条件下，系统广度性质随该组分摩尔数的变化率，反映了系统中某一组分对系统性质的贡献。3.定义：在一定温度下，化学反应达到平衡时，产物的分压幂之积与反应物的分压幂之积的比值，且各物质的分压均除以标准压力。影响因素：温度、反应物和产物的性质、反应方程式的写法。4.提高过程的热效率；减少过程中的能量损失；合理利用能量；采用节能设备和技术。四、1.理想气体等温过程，△U=0，根据热力学第一定律W=-△U-Q，Q=nRTln(V2/V1)，n=p1V1/RT1=101.3×10×10^-3/(8.314×298)=0.41mol，W=-nRTln(V2/V1)=-0.41×8.314×298×ln(5/10)=2326.57J。2.△rGmθ=△rHmθ-T△rSmθ=-196.6-298×(-188.1×10^-3)=-140.83kJ/mol，△rGmθ<0，反应自发进行。五、利用化工热力学优化反应过程可从以下方面着手。首先，通过研究反应体系