2025年大学大二（化学工程与工艺）化工热力学综合测试试题及答案.doc

2025年大学大二（化学工程与工艺）化工热力学综合测试试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共40分）
（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）
w1. 关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是（ ）
A. 研究体系为实际状态。
B. 解释微观本质及其产生某种现象的内部原因。
C. 处理方法为以理想态为标准态加上校正。
D. 获取数据的方法为少量实验数据加半经验模型。
w2. 纯物质临界点时，其对比温度Tr（ ）
A. =0
B. =1
C. >1
D. <1
w3. 关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是（ ）
A. 偏摩尔性质与温度、压力和组成有关。
B. 偏摩尔性质是强度性质。
C. 系统的容量性质等于各组分偏摩尔性质与其物质的量的乘积之和。
D. 纯物质的偏摩尔性质等于其摩尔性质。
w4. 下列关于逸度的说法中不正确的是（ ）
A. 逸度可称为“校正压力”。
B. 逸度可视为气体在所处状态下的有效压力。
C. 逸度系数表示实际气体对理想气体的偏差程度。
D. 逸度与压力的单位不同。
w5. 对于理想溶液，下列偏摩尔性质与摩尔性质的关系中不正确的是（ ）
A.
B.
C.
D.
w6. 下列关于活度和活度系数的说法中正确的是（ ）
A. 活度是为了校正实际溶液对理想溶液的偏差而引入的。
B. 活度系数大于1，表示溶液对理想溶液为正偏差。
C. 活度系数小于1，表示溶液对理想溶液为负偏差。
D. 以上说法都正确。
w7. 关于相律，下面的陈述中不正确的是（ ）
A. 相律不适用于有化学反应的多相系统。
B. 影响相平衡的强度因素有温度、压力和组成。
C. 自由度为零意味着系统的状态不变。
D. 平衡的各相中，系统包含的每种物质都不缺少时相律才正确。
w8. 关于汽液平衡关系，下列说法中不正确的是（ ）
A. 对于理想溶液，汽液平衡关系遵循拉乌尔定律和道尔顿定律。
B. 对于非理想溶液，汽液平衡关系不能用简单的公式描述。
C. 汽液平衡关系可通过实验测定。
D. 汽液平衡关系与系统的温度无关。

第II卷（非选择题 共60分）
w9. （10分）简述化工热力学中理想气体的概念以及其重要性。

w10. （15分）推导理想溶液的混合性质变化公式，包括混合熵、混合焓和混合吉布斯自由能。

（一）阅读以下材料，回答问题（15分）
在化工生产中，常常需要处理多组分系统的相平衡问题。例如在某精馏塔中，分离乙醇 - 水混合溶液。已知乙醇和水形成非理想溶液，其汽液平衡关系较为复杂。通过实验测定得到了不同温度下乙醇 - 水系统的汽液平衡数据。
w11. 请解释为什么乙醇 - 水系统的汽液平衡关系不能用理想溶液的汽液平衡关系来描述？

（二）阅读以下材料，回答问题（20分）
某化工过程涉及到一个反应釜中的气 - 液 - 固三相反应体系。该体系中存在多种物质，其相平衡关系对于反应的进行和产物的分离至关重要。通过研究发现，体系的温度、压力以及各物质的组成对相平衡有着显著影响。
w12. 对于这样的三相反应体系，相律如何应用？请说明相律中各参数的含义以及如何确定自由度。

答案：
w1. B
w2. B
w3. D
w4. D
w5. D
w6. D
w7. C
w8. D
w9. 理想气体是一种假想的气体模型，其分子间无相互作用力，分子本身不占有体积。理想气体状态方程简单，在化工热力学中作为基础模型，便于分析和计算。它可用于初步估算系统性质，为复杂实际系统的研究提供对比和参考，帮助理解真实气体与理想情况的偏差，对化工过程的设计、优化等有重要指导意义。
w10. 对于理想溶液，混合熵：\(\Delta S_{mix}=-R\sum_{i=1}^{n}n_iln x_i\)；混合焓\(\Delta H_{mix}=0\)；混合吉布斯自由能\(\Delta G_{mix}=RT\sum_{i=1}^{n}n_iln x_i\)。推导过程基于理想溶液中各组分分子间作用力相同的假设，利用熵、焓和吉布斯自由能的定义及公式进行推导。
w11. 乙醇和水形成非理想溶液，分子间作用力与理想溶液不同。理想溶液中各组分分子间作用力相同，而乙醇 - 水分子间存在氢键等特殊相互作用，导致其汽液平衡关系偏离理想溶液的拉乌尔定律和道尔顿定律，不能用理想溶液的汽液平衡关系描述。
w12. 相律公式为\(f = C - P + 2\)。对于三相反应体系，\(C\)为组分数，需考虑体系中所有独立的化学物质；\(P\)为相数，即气、液、固三相；\(2\)表示温度和压力两个变量。通过确定组分数和相数，代入相律公式可计算自由度\(f\)，从而了解体系的可变因素数量，为研究相平衡提供依据。