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2025年大学化工技术（化工热力学基础）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）
（总共8题，每题5分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内）
1. 关于化工热力学研究内容，下列说法错误的是（ ）
A. 判断新工艺的可行性
B. 研究系统能量转换
C. 只研究化学反应的热效应
D. 预测反应的方向
2. 纯物质临界点时，其对比温度Tr（ ）
A. 等于0
B. 等于1
C. 大于1
D. 小于1
3. 理想气体混合物中某组分的逸度系数（ ）
A. 等于1
B. 大于1
C. 小于1
D. 不一定
4. 对于理想溶液，下列偏摩尔性质与摩尔性质关系表述正确的是（ ）
A. 偏摩尔体积等于摩尔体积
B. 偏摩尔焓不等于摩尔焓
C. 偏摩尔熵不等于摩尔熵
D. 以上都不对
5. 下列状态方程中，属于立方型状态方程的是（ ）
A. 理想气体状态方程
B. 范德华方程
C. Redlich - Kwong方程
D. 以上都不是
6. 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. 物质传递
D. 以上都包括
7. 对于封闭体系，下列说法正确的是（ ）
A. 体系与环境无物质交换
B. 体系与环境无能量交换
C. 体系与环境无任何交换
D. 以上都不对
8. 某气体在一定条件下的压缩因子Z = 0.8，则该气体（ ）
A. 比理想气体难压缩
B. 比理想气体易压缩
C. 与理想气体压缩难易程度相同
D. 无法判断

第II卷（非选择题 共60分）
二、填空题（每题5分，共15分）
1. 化工热力学中，常用的状态方程有______、______等。
2. 理想溶液的混合性质中，混合熵ΔmixS =______。
3. 对比态原理是指______。

三、简答题（每题10分，共20分）
1. 简述化工热力学在化工生产中的作用。
2. 简述理想气体与实际气体的区别。

四、计算题（每题12分，共24分）
1. 某气体服从范德华方程，已知其范德华常数a = 0.1408 Pa·m^6/mol^2，b = 3.92×10^-5 m^3/mol，在273 K时，1 mol该气体在101325 Pa下体积为22.4×10^-3 m^3，求此时该气体的压缩因子Z。
2. 已知某二元体系在一定温度和压力下，组分1的逸度系数lnγ1 = 0.2x2^2，其中x2为组分2的摩尔分数，若体系中x1 = 0.6，x2 = 0.4，求组分1的逸度f^1。

五、分析论述题（1分，共1分）
材料：在化工生产中，常常需要对化学反应进行热效应分析。例如合成氨反应N2 + 3H2 ⇌ 2NH3，该反应在一定条件下是放热反应。从化工热力学角度分析，如何通过改变条件来提高氨的产率。请论述你的观点，不少于150字。

答案：
一、选择题
1. C
2. B
3. A
4. A
5. C
6. C
7. A
8. B
二、填空题
1. 范德华方程、Redlich - Kwong方程等（答案不唯一）
2. -nR(x1lnx1 + x2lnx2)
3. 处于相同对比态的不同气体具有相同的对比性质
三、简答题
1. 化工热力学在化工生产中的作用主要包括：预测化学反应的方向和限度，为工艺设计提供理论依据；计算过程的能量变化，优化能量利用；分析相平衡关系，指导分离过程设计等。
2. 理想气体是分子间无相互作用力、分子本身无体积的气体，遵循理想气体状态方程。实际气体分子间有相互作用力且分子本身有体积，不严格遵循理想气体状态方程，在高压、低温等条件下与理想气体偏差较大。
四、计算题
1. 由范德华方程\((p + \frac{n^2a}{V^2})(V - nb)=nRT\)，可得\(p=\frac{nRT}{V - nb}-\frac{n^2a}{V^2}\)。已知\(n = 1mol\)，\(T = 273K\)，\(p = 101325Pa\)，\(V = 22.4×10^{-3}m^3\)，\(a = 0.1408Pa·m^6/mol^2\)，\(b = 3.92×10^{-5}m^3/mol\)，代入计算\(p\)的实际值，再由\(Z=\frac{pV}{nRT}\)计算压缩因子\(Z\)。
2. 由\(lnγ1 = 0.2x2^2\)，\(x1 = 0.6\)，\(x2 = 0.4\)，可得\(lnγ1 = 0.2×0.4^2 = 0.032\)，\(γ1 = e^{0.032}\)。\(f^1 = γ1p^1 = γ1p x1\)，代入计算可得\(f^1\)的值。
五、分析论述题：可从改变温度、压力、浓度等条件对反应平衡的影响来论述。如降低温度，根据勒夏特列原理，平衡向放热方向移动，有利于氨的生成；增大压力，平衡向气体体积减小的方向移动，也有利于氨的生成；增加反应物浓度等也可促使平衡正向移动提高氨产率。