2025年大学大一（化学工程与工艺）化工热力学基础阶段试题

2025年大学大一（化学工程与工艺）化工热力学基础阶段试题

（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一项？（）A.化工过程中的能量转换B.化工过程中的物质传递C.化工过程中的化学反应平衡D.化工设备的机械设计2.对于理想气体，以下哪个状态方程是正确的？（）A.pV=nRTB.pV=nRT+bC.p(V-b)=nRTD.(p+a/V²)(V-b)=nRT3.纯物质的临界点处，以下性质不正确的是（）A.气液两相摩尔体积相等B.气液两相的界面消失C.汽化潜热为零D.压力和温度都为零4.下列哪种物质的压缩因子Z最接近1？（）A.理想气体B.高压下的真实气体C.低温下的真实气体D.临界状态的真实气体5.化工过程中，体系与环境之间的能量传递方式不包括（）A.热传递B.功传递C.质量传递D.辐射传递6.对于封闭体系，以下哪个式子表示内能的变化？（）A.ΔU=Q+WB.ΔU=Q-WC.ΔU=W-QD.ΔU=Q×W7.以下哪种过程是可逆过程？（）A.摩擦生热过程B.气体的自由膨胀过程C.等温等压下的化学反应过程D.准静态过程8.理想气体等温膨胀过程，下列说法正确的是（）A.Q=0，W=0，ΔU=0B.Q>0，W>0，ΔU=0C.Q>0，W<0，ΔU=0D.Q<0，W>0，ΔU=09.范德华方程中，a和b的物理意义分别是（）A.分子间引力和分子体积修正项B.分子体积修正项和分子间引力C.与分子间引力和分子体积都无关D.只与分子体积有关10.以下哪种方法可以计算真实气体的逸度？（）A.状态方程法B.对比态原理法C.逸度系数法D.以上都是11.对于二元溶液，以下哪种情况属于理想溶液？（）A.分子间作用力完全相同B.分子体积完全相同C.化学性质完全相同D.以上都对12.理想溶液的混合性质中，混合熵ΔmixS（）A.>0B.=0C.<0D.不确定13.超额吉布斯自由能GE与活度系数γ之间的关系是（）A.GE=RT∑xilnγiB.GE=RT∑xilnxiC.GE=RT∑γilnxiD.GE=RT∑γilnγi14.以下哪种模型可用于描述非理想溶液的汽液平衡？（）A.拉乌尔定律B.亨利定律C.威尔逊方程D.理想气体状态方程15.对于气液平衡体系，当体系压力升高时，平衡温度（）A.升高B.降低C.不变D.不确定16.化工过程中，相平衡常数K的定义为（）A.yi/xiB.xi/yiC.yi×xiD.yi+xi17.以下哪种情况会导致精馏塔的塔顶产品纯度下降？（）A.回流比增大B.进料温度升高C.塔板效率降低D.进料量减小18.吸收过程中，吸收剂的选择原则不包括（）A.对溶质有较大的溶解度B.挥发性小C.与溶质有化学反应D.密度大19.以下哪种方法可用于计算化学反应的平衡常数？（）A.吉布斯自由能变B.焓变C.熵变D.以上都可以20.对于化学反应体系，当反应达到平衡时，以下说法正确的是（）A.反应速率为零B.各物质浓度不再变化C.正逆反应速率相等D.以上都对第II卷（非选择题共60分）（一）填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每小题2分。请将答案填写在题中的横线上。1.化工热力学中，体系按与环境的关系可分为______、______和______。2.理想气体的内能只是______的函数。3.纯物质的饱和蒸气压与温度的关系通常用______方程表示。4.活度系数γi反映了溶液中组分i对______的偏离程度。5.化学反应的平衡常数与温度的关系遵循______方程。（二）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.简述化工热力学的研究内容和任务。2.什么是对比态原理？有什么作用？3.说明理想溶液与非理想溶液的区别。4.简述精馏塔的工作原理。（三）计算题（共20分）答题要求：本大题共2小题，每小题10分。解答应写出必要的文字说明、计算步骤和答案。1.已知某理想气体在等温过程中，压力从p1=2MPa变化到p2=1MPa，体积从V1=0.5m³变化到V2=1m³，求该过程的功W和热量Q。（已知理想气体常数R=8.314J/(mol·K)）2.某二元溶液，在一定温度下，组分1的活度系数γ1=1.2，摩尔分数x1=0.4，求组分1的超额吉布斯自由能GE1。（四）分析题（共10分）答题要求：本大题共2小题，每小题5分。根据所给材料，分析回答问题。材料：在某化工生产过程中，需要对一个精馏塔进行操作优化。目前，塔顶产品的纯度达不到要求，塔底产品中仍含有少量的轻组分。经过分析，发现塔板效率较低是导致产品纯度不高的主要原因之一。1.请分析塔板效率低对精馏塔操作的影响。2.提出提高塔板效率的可能措施。（五）论述题（共10分）答题要求：本大题共1小题，10分。论述题要求观点明确，论述合理。论述化工热力学在化工过程设计和优化中的重要性。答案：1.D2.A3.D4.A5.C6.A7.D8.C9.A10.D11.D12.A13.A14.C15.A16.A17.C18.D19.A20.D填空题答案：1.敞开体系、封闭体系、孤立体系2.温度3.克劳修斯-克拉佩龙4.理想溶液行为5.范特霍夫简答题答案：1.化工热力学研究化工过程中能量转换和物质传递的规律，任务是为化工过程的设计、开发、优化提供理论依据和方法。2.对比态原理是指不同气体在相同对比温度和对比压力下具有相同的对比体积等性质。作用是可将实际气体的性质与理想气体对比，简化计算和数据处理。3.理想溶液分子间作用力相同，混合时无热效应和体积变化，活度系数为1；非理想溶液分子间作用力不同，有热效应和体积变化，活度系数不等于1。4.精馏塔利用混合物中各组分挥发度不同，通过多次部分汽化和部分冷凝，使轻组分和重组分分离。计算题答案：1.W=-p1V1ln(p2/p1)=-2×10^6×0.5×ln(1/2)=6.93×10^5J，Q=W=6.93×10^5J。2.GE1=RTx1lnγ1=8.314×T×0.4×ln1.2。分析题答案：1.塔板效率低导致气液传质不充分，轻组分在塔底不能充分分离，重组分在塔顶不能完全除去，影响产品纯度。2.措施有改进塔板结构，如采用新型高效塔板；优化操作条件，如控制合适的气液流速、温度等；加强塔内气液分布均匀性。论述题答案：化