2025年大学大二（化学工程）化工热力学实验综合测试题及答案

2025年大学大二（化学工程）化工热力学实验综合测试题及答案

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共30分）每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内。(总共10题，每题3分，每题给出的选项中，只有一项符合题目要求)w1.化工热力学中，关于状态函数的描述，以下正确的是（）A.状态函数的变化值与途径有关B.内能是状态函数，功和热也是状态函数C.状态函数的微小变化在数学上是全微分D.以上都不对w2.对于理想气体，以下说法正确的是（）A.分子间没有相互作用力B.分子本身不占有体积C.满足理想气体状态方程pV=nRTD.以上都是w3.纯物质临界点的特点是（）A.气液两相摩尔体积相等B.气液两相密度相等C.气液两相性质完全相同D.以上都对w4.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.偏摩尔性质与体系组成有关C.偏摩尔性质与温度、压力无关D.偏摩尔吉布斯自由能可用于判断相平衡w5.关于逸度的说法，正确的是（）A.逸度是真实气体的压力B.逸度与压力在理想气体时相等C.逸度系数恒大于1D.逸度的引入是为了修正理想气体状态方程w6.化工过程中，等温等压下的化学反应，吉布斯自由能变（）A.大于0反应自发B.小于0反应自发C.等于0反应自发D.与反应自发性无关w7.对于二组分体系，相律的表达式为（）A.f=C-P+2B.f=C-P+1C.f=C-PD.f=C-P-2w8.以下哪种情况属于理想溶液（）A.分子间作用力完全相同B.混合过程无热效应C.混合过程无体积变化D.以上都是w9.关于活度系数，说法正确的是（）A.活度系数反映了实际溶液与理想溶液的偏差B.活度系数恒大于1C.活度系数与温度无关D.活度系数与压力无关w10.化工热力学中，关于压缩因子Z的说法，错误的是（）A.Z=pV/nRTB.Z反映了真实气体与理想气体的偏差程度C.Z恒等于1D.Z的大小与气体的性质、温度、压力有关第II卷（非选择题，共70分）w11.（10分）简述化工热力学的研究内容及在化工过程中的作用。w12.（15分）推导理想气体状态方程，并说明其适用条件。w13.（15分）某二元体系在一定温度和压力下，液相组成x1=0.4，气相组成y1=0.6，已知该体系的相对挥发度α=2.5，试用相平衡方程计算平衡温度和压力。（假设为理想体系）w14.（15分）材料：在某化工生产过程中，需要将原料A和原料B在一定条件下反应生成产品C。反应方程式为A+B→C，反应在等温等压下进行。已知原料A的初始摩尔数为nA0，原料B的初始摩尔数为nB0，且nB0>nA0。反应达到平衡时，测得体系中各物质的摩尔数分别为nA、nB、nC。问题：请分析该反应的平衡转化率，并说明如何通过改变条件提高平衡转化率。w15.（15分）材料：有一化工过程，涉及到气体混合物的分离。该气体混合物主要由甲烷、乙烷和丙烷组成。在一定温度和压力下，通过精馏塔进行分离。问题：请简述精馏塔的工作原理，并分析影响精馏效果的因素。答案：w1.Cw2.Dw3.Dw4.Cw5.Bw6.Bw7.Aw8.Dw9.Aw10.Cw11.化工热力学研究内容包括纯物质和混合物的热力学性质，如p-V-T关系、相平衡、化学平衡等。在化工过程中，可用于设计新的化工工艺，优化现有工艺参数，预测过程的可行性和性能，计算能量消耗等，为化工生产提供理论依据和指导。w12.理想气体状态方程推导：假设气体分子为刚性球体，分子间无相互作用力，分子本身不占有体积。根据理想气体的微观模型，由气体分子运动论可导出pV=nRT。适用条件：高温低压下的气体，分子间距离较大，分子间相互作用力可忽略不计。w13.相平衡方程y1=αx1/[1+(α-1)x1]，将x1=0.4，α=2.5代入可得y1=0.615，与已知y1=0.6有偏差，说明假设理想体系不完全准确。但按照理想体系计算，平衡温度和压力需更多条件才能确定，这里无法准确计算。w14.平衡转化率=(nA0-nA)/nA0。提高平衡转化率的方法：增大反应物浓度（如增加原料A的量）；降低产物浓度（及时分离出产品C）；对于放热反应，降低温度；对于气体体积减小的反应，增大压力等。w15.精馏塔工作原理：利用混合物中各组分挥发度不同，多次进行部分汽化和部分冷凝，使轻组分