2025年大学大二（化工热力学）热力分析综合测试题及答案

2025年大学大二（化工热力学）热力分析综合测试题及答案

（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：本卷共6题，每题5分。每题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确选项填在题后的括号内。1.对于理想气体，以下哪个关系式是错误的？（）A.pV=nRTB.Cp-Cv=RC.U=f(T)D.H=U+pV，其中p为理想气体压力，V为理想气体体积，n为物质的量，R为摩尔气体常数，T为热力学温度，Cp为定压热容，Cv为定容热容，U为内能，H为焓。（）答案：D2.关于化工热力学研究特点，下列说法错误的是（）A.研究体系为实际状态B.研究方法为宏观方法C.处理对象为理想体系D.需要考虑分子间相互作用（）答案：C3.纯物质在临界点时，其对比温度Tr（）A.=0B.=1C.>1D.<1（）答案：B4.下列哪个状态方程可用于计算非理想气体的性质？（）A.理想气体状态方程B.范德华方程C.理想溶液状态方程D.拉乌尔定律（）答案：B5.对于封闭体系，下列哪个过程的ΔU=0？（）A.等温过程B.等压过程C.绝热过程D.理想气体等温过程（）答案：D6.化工热力学中，逸度的物理意义是（）A.实际气体压力B.理想气体压力C.校正后的压力D.反映气体偏离理想气体的程度（）答案：D第II卷（非选择题共70分）二、填空题（每题4分，共20分）答题要求：请在每题的横线上填上正确答案。1.化工热力学的研究内容包括______、______、______等方面。答案：流体的pVT关系、热性质、相平衡2.对比参数包括对比温度Tr=______，对比压力Pr=______，对比体积Vr=______。答案：T/Tc、p/pc、V/Vc（其中T为温度，Tc为临界温度，p为压力，pc为临界压力，V为体积、V为体积，Vc为临界体积）3.理想气体混合物中某组分i的分压力pi=______。答案：yip（其中yi为组分i的摩尔分数，p为混合气体总压力）4.活度系数γi反映了溶液中组分i对______的偏离程度。答案：拉乌尔定律5.对于理想溶液，其混合焓ΔHmix=______，混合熵ΔSmix=______。答案：0、-R∑nilnxi（其中ni为组分i的物质的量，xi为组分i的摩尔分数，R为摩尔气体常数）三、简答题（每题10分，共20分）答题要求：简要回答问题，要求条理清晰，要点准确。1.简述化工热力学在化工过程中的作用。答案：化工热力学为化工过程提供理论基础，可用于计算和预测物质的pVT关系、热性质、相平衡等，帮助优化化工工艺，确定反应条件、分离过程的操作参数等，提高化工生产的效率、降低能耗、减少成本，还能对新的化工过程和技术进行可行性分析和评估。2.说明理想气体与实际气体的区别。答案：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pV=nRT。实际气体分子间存在相互作用力，分子本身有体积，偏离理想气体行为，需用更复杂的状态方程描述，如范德华方程等，在高压、低温等条件下与理想气体偏差较大。四、计算题（每题15分，共30分）答题要求：写出详细的计算过程和答案，步骤清晰，逻辑连贯。1.某气体在300K、10MPa下，其摩尔体积为0.5dm³/mol，已知该气体的临界温度Tc=405.6K，临界压力pc=4.6MPa，试用范德华方程计算该气体的压缩因子Z。（已知范德华常数a=0.427Pa·m⁶/mol²，b=3.71×10⁻⁵m³/mol）答案：首先将压力和体积单位换算：p=10×10⁶Pa，V=0.5×10⁻³m³/mol根据范德华方程：(p+a/V²)(V-b)=RT将已知数据代入：(10×10⁶+0.427/(0.5×10⁻³)²)(0.5×10⁻³-3.71×10⁻⁵)=8.314×300先计算括号内的值：(10×10⁶+0.427/(0.5×10⁻³)²)=10×10⁶+1.708×10⁶=11.708×10⁶(0.5×10⁻³-3.71×10⁻⁵)=0.4629×10⁻³则11.708×10⁶×0.4629×10⁻³=8.314×3005419.7=2494.2压缩因子Z=pV/RT=10×10⁶×0.5×10⁻³/(8.314×300)=2.002.已知苯（1）-甲苯（2）二元体系在373K、101.3kPa下形成理想溶液，苯的饱和蒸气压p1=179.1kPa，甲苯的饱和蒸气压p2=74.5kPa，求该体系的气液相组成。答案：根据拉乌尔定律：p1=p1x1，p2=p2x2，且p=p1+p2，x1+x2=1p=101.3kPa，p1=179.1kPa，p2=74.5kPa设苯的摩尔