2025年大学大二（化工热力学）相平衡计算阶段测试试题及答案

2025年大学大二（化工热力学）相平衡计算阶段测试试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题共40分）每题只有一个正确答案，请将正确答案填在题后的括号内。(总共8题，每题5分，每题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。)w1：在一定温度和压力下，二元溶液的气液平衡关系遵循拉乌尔定律，对于易挥发组分A，其气相分压与液相摩尔分数的关系为（）A.pA=pAxAB.pA=pA(1-xA)C.pA=pBxAD.pA=pB(1-xA)w2：在相平衡体系中，自由度F的计算公式为F=C-P+2，其中C表示（）A.组分数B.相数C.温度D.压力w3：对于理想溶液，其混合性质的特点是（）A.混合熵大于零，混合热等于零B.混合熵等于零，混合热大于零C.混合熵小于零，混合热等于零D.混合熵等于零，混合热小于零w4：在二元体系的汽液平衡相图中，恒沸点处的特点是（）A.气相组成与液相组成相同B.温度最高C.压力最大D.自由度为零w5：已知某二元溶液的活度系数γ1=1.2，γ2=1.3，液相组成x1=0.4，x2=0.6，则该溶液对拉乌尔定律的偏差情况为（）A.正偏差B.负偏差C.无偏差D.不确定w6：在相平衡计算中，逸度系数的计算通常采用（）A.状态方程B.活度系数模型C.经验公式D.实验数据拟合w7：对于非理想溶液，其超额吉布斯自由能GE与活度系数的关系为（）A.GE=RT∑xilnγiB.GE=RT∑xiγiC.GE=RT∑γilnxiD.GE=RT∑γixiw8：在一个三元体系的相平衡中，最多可能存在的相数为（）A.3B.4C.5D.6第II卷（非选择题共60分）w9：（10分）简述相平衡的基本概念以及相律的表达式，并说明各参数的含义。w10：（15分）已知某二元体系在一定温度下的汽液平衡数据如下：液相组成x10.10.20.30.40.50.60.70.80.9气相组成y10.150.250.350.450.550.650.750.850.95试判断该体系是否为理想溶液，并说明理由。w11：（15分）对于一个二元体系，已知其活度系数模型为lnγ1=A(x2)^2，lnγ2=A(x1)^2，其中A为常数。在某温度下，x1=0.3，x2=0.7，求该体系的超额吉布斯自由能GE。w12：（20分）材料：某化工过程涉及一个二元混合物的分离，已知该混合物在一定温度和压力下的汽液平衡关系。要求通过相平衡计算确定合适的分离方法和操作条件。问题：请详细阐述如何根据给定的相平衡数据进行分离方案的设计，包括选择合适的分离设备以及确定操作压力和温度范围。答案w1：Aw2：Aw3：Aw4：Aw5：Aw6：Aw7：Aw8：Bw9：相平衡是指在一定条件下，多相体系中各相之间的物质传递达到动态平衡，各相的组成和性质不随时间变化。相律表达式为F=C-P+2，其中F为自由度，C为组分数，P为相数。组分数是指体系中能够独立存在的化学物质的数目；相数是指体系中具有相同物理和化学性质的均匀部分的数目；自由度是指在不改变体系相态的条件下，能够独立改变的变量数。w10：判断该体系是否为理想溶液，可通过比较实际的汽液平衡数据与理想溶液的汽液平衡关系（拉乌尔定律）。对于理想溶液，p1=p1x1，p2=p2x2，y1=p1/p，y2=p2/p。通过计算实际体系中各组成的气相分压与按理想溶液计算的气相分压进行比较。若二者偏差较大，则不是理想溶液。经计算发现实际体系的汽液平衡数据与理想溶液的关系有偏差，所以该体系不是理想溶液。w11：首先根据活度系数模型lnγ1=A(x2)^2，lnγ2=A(x1)^2，已知x1=0.3，x2=0.7，则lnγ1=A(0.7)^2，lnγ2=A(0.3)^2。超额吉布斯自由能GE=RT∑xilnγi=RT(x1lnγ1+x2lnγ2)=RT(0.3×A×0.49+0.7×A×0.09)=RT×A×(0.147+0.063)=0.21RTA。w12：首先根据相平衡数据绘制相图，确定混合物的泡点、露点以及不同组成下的气液相组成。根据相图选择合适的分离设备，如精馏塔。对于精馏塔的操作压力，应选择在相图中汽