2025年大学大二（化学工程与工艺）化工热力学阶段测试试题及答案

2025年大学大二（化学工程与工艺）化工热力学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）答题要求：本卷共20题，每题2分。每题只有一个选项符合题意，请将正确答案的序号填在括号内。1.化工热力学中，理想气体混合物的（）等于各组分单独存在于混合气体的温度、体积条件下的压力总和。A.压力B.体积C.内能D.焓2.对于纯物质，在一定温度下，其饱和蒸气压与（）有关。A.体积B.质量C.物质的本性D.密度3.下列关于逸度的说法，正确的是（）。A.逸度是真实气体的压力B.逸度与压力无关C.逸度反映了真实气体对理想气体行为的偏差D.逸度只与温度有关4.化工过程中，（）是指体系与环境之间由于温度差而传递的能量。A.功B.热C.内能D.焓5.理想气体的内能只是（）的函数。A.压力B.体积C.温度D.物质的量6.对于不可逆过程，体系的熵变（）环境的熵变。A.大于B.小于C.等于D.不确定7.化工热力学中，（）是指体系在等温等压条件下发生变化时，与环境交换的最大非体积功。A.吉布斯自由能B.亥姆霍兹自由能C.内能D.焓8.真实气体的状态方程中，（）方程能较好地描述气体的行为。A.理想气体状态方程B.范德华方程C.维里方程D.理想溶液状态方程9.对于理想溶液，其混合熵（）。A.大于0B.小于0C.等于0D.不确定10.化工过程中，（）是指体系在等温等容条件下发生变化时，与环境交换的最大非体积功。A.吉布斯自由能B.亥姆霍兹自由能C.内能D.焓11.下列关于偏摩尔量的说法，错误的是（）。A.偏摩尔量是强度性质B.偏摩尔量与体系的组成有关C.偏摩尔量与体系的温度、压力有关D.偏摩尔量只与物质的本性有关12.对于理想气体混合物，其混合焓（）。A.大于0B.小于0C.等于0D.不确定13.化工热力学中，（）是指体系在绝热可逆过程中，其熵不变。A.熵增原理B.熵减原理C.熵不变原理D.熵判据14.真实气体的压缩因子Z（）。A.大于1B.小于1C.等于1D.不确定15.对于理想溶液，其混合吉布斯自由能（）。A.大于0B.小于0C.等于0D.不确定16.化工过程中，（）是指体系在等温等压且无非体积功的条件下，自发过程总是朝着吉布斯自由能减小的方向进行。A.吉布斯自由能判据B.亥姆霍兹自由能判据C.内能判据D.焓判据17.下列关于活度的说法，正确的是（）。A.活度是真实溶液中溶质的浓度B.活度与浓度无关C.活度反映了真实溶液对理想溶液行为的偏差D.活度只与温度有关18.对于理想气体混合物，其混合熵变（）。A.大于0B.小于0C.等于0D.不确定19.化工热力学中，（）是指体系在绝热不可逆过程中，其熵增加。A.熵增原理B.熵减原理C.熵不变原理D.熵判据20.真实气体的逸度系数（）。A.大于1B.小于1C.等于1D.不确定第II卷（非选择题共60分）（一）填空题（共15分）答题要求：本大题共5小题，每空1分。请将正确答案填在横线上。1.化工热力学的研究对象是____________________。2.理想气体状态方程为____________________。3.熵增原理表明，在绝热条件下，体系发生的不可逆过程总是朝着____________________的方向进行。4.对于理想溶液，其混合热____________________。5.真实气体的逸度与压力的关系为____________________。（二）简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每题5分。简要回答问题。1.简述化工热力学中理想气体的假设。2.说明熵判据的应用条件。3.什么是理想溶液？理想溶液有哪些特点？4.简述真实气体与理想气体的区别。（三）计算题（共15分）答题要求：本大题共2小题，每题7.5分。计算过程要详细，结果保留两位小数。1.已知某理想气体的压力为2MPa，温度为300K，体积为1m³，求该气体的物质的量。2.某体系在等温等压过程中，吸收热量100kJ，对外做功50kJ，求该过程的吉布斯自由能变化。（四）材料分析题（共10分）答题要求：阅读以下材料，回答问题。材料：在化工生产中，常常需要对气体进行压缩。例如，在合成氨的过程中，需要将原料气氮气和氢气压缩到一定压力后进入反应塔。已知氮气和氢气的初始压力分别为0.1MPa和0.2MPa，温度均为298K。将它们压缩到总压力为10MPa，温度仍为298K的混合气体。假设氮气和氢气均为理想气体。问题：计算压缩后混合气体中氮气和氢气的分压。（五）论述题（共10分）答题要求：本大题共1小题。论述化工热力学在化工过程中的重要性。答案：第I卷：1.A2.C3.C4.B5.C6.A7.A8.C9.A10.B11.D12.C13.C14.D15.B16.A17.C18.A19.A20.D第II卷：（一）1.化工生产过程中的能量转换和物质传递规律2.pV=nRT3.熵增加4.等于05.=p（二）1.分子间无相互作用力；分子本身不占有体积。2.绝热条件下的封闭体系。3.理想溶液是指溶液中任一组分在全部浓度范围内都符合拉乌尔定律的溶液。特点：混合热为零；混合熵大于零；各组分的化学势表达式与理想气体混合物中组分的化学势表达式形式相同。4.理想气体分子间无相互作用力，分子本身不占有体积；真实气体分子间有相互作用力，分子本身占有体积。（三）1.由理想气体状态方程pV=nRT，可得n=pV/RT=2×10^6×1/(8.314×300)mol≈800.16mol。2.根据热力学第一定律ΔU=Q-W=100-50kJ=50kJ，在等温等压过程中，ΔG=ΔH-TΔS，又因为ΔH=ΔU+pΔV，且W=pΔV=50kJ，所以ΔH=50+50kJ=100kJ，由ΔG=ΔH-TΔS，而ΔS=Q/T=100/298kJ/K，可得ΔG=100-298×(100/298)kJ=0kJ。（四）根据理想气体状态方程pV=nRT，初始状态下，氮气：n1=p1V/RT=0.1×1/(8.314×298)mol，氢气：n2=p2V/RT=0.2×1/(8.314×298)mol。混合后总物质的量n=n1+n2，总压力p=10MPa，根据分压定律，氮气分压pN2=n1/n×p，氢气分压pH2=n2/n×p。计算可得氮气分压约为0.77MPa，氢气分压约为2.23MPa。（五）化工热