2025年大二（化学工程与工艺）化工热力学考核题.doc

2025年大二（化学工程与工艺）化工热力学考核题

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 化工热力学研究的主要对象是（ ）
A. 理想气体 B. 实际气体 C. 敞开系统 D. 封闭系统
2. 下列状态函数中，属于强度性质的是（ ）
A. 内能 B. 焓 C. 温度 D. 体积
3. 对于理想气体，下列关系正确的是（ ）
A. pV = nRT B. pV = mRT C. pV = MrT D. pV = MrnT
4. 某气体在一定温度和压力下，其压缩因子Z = 1，则该气体（ ）
A. 为理想气体 B. 为实际气体 C. 比理想气体难压缩 D. 比理想气体易压缩
5. 纯物质临界点的特点是（ ）
A. 气液界面消失 B. 比体积最大 C. 压力最小 D. 温度最低
6. 下列哪种方法不能用于计算实际气体的状态方程（ ）
A. 维里方程 B. 范德华方程 C. 理想气体状态方程 D. 彭-罗宾逊方程
7. 对于理想溶液，下列说法正确的是（ ）
A. 各组分的化学势相等 B. 各组分的逸度系数相等
C. 各组分的活度系数相等 D. 各组分的混合热为零
8. 化学反应热效应的计算方法不包括（ ）
A. 盖斯定律 B. 基尔霍夫定律 C. 状态方程法 D. 实验测定法
9. 下列过程中，熵变大于零的是（ ）
A. 理想气体等温压缩 B. 实际气体绝热膨胀
C. 液体在等温下蒸发为气体 D. 气体在等温下混合
10. 化工过程中，有效能的损失主要是由于（ ）
A. 传热 B. 传质 C. 化学反应 D. 不可逆过程

第II卷（非选择题 共70分）
11. （10分）简述化工热力学的研究内容和主要任务。

12. （15分）推导理想气体状态方程，并说明其适用条件。

13. （15分）某实际气体服从范德华方程(p + a/V²)(V - b) = RT，已知该气体的临界压力pc = 40.69MPa，临界温度Tc = 304.1K，求范德华常数a和b。

14. （15分）在一绝热恒容的反应器中，发生如下反应：2A(g) + B(g) → C(g)。反应开始时，nA = 2mol，nB = 1mol，反应进行到某一时刻，测得nA = 1mol，nB = 0.5mol，nC = 0.5mol。已知反应的标准摩尔反应焓变ΔrHmθ = -100kJ/mol，求此时反应体系的温度变化。假设气体均为理想气体，且Cp,m(A) = 29.1J/(mol·K)，Cp,m(B) = 33.6J/(mol·K)，Cp,m(C) = 37.1J/(mol·K)。

15. （15分）某二元混合物在一定温度和压力下，其汽液平衡数据如下：
|x1|y1|
|----|----|
|0.1|0.25|
|0.2|0.35|
|0.3|0.45|
|0.4|0.55|
|0.5|0.65|
|0.6|0.75|
|0.7|0.85|
|0.8|0.95|
|0.9|0.99|
已知该体系符合拉乌尔定律，试求：
（1）组分1和组分2的饱和蒸气压p1和p2；
（2）该温度和压力下的相对挥发度α。

答案：
1. B
2. C
3. A
4. A
5. A
6. C
7. D
8. C
9. C、D
10. D
11. 化工热力学研究内容包括化工过程中各种状态变化、能量转换及传递规律等。主要任务是建立各种热力学模型，计算物质的性质、过程的能量变化和平衡关系等，为化工过程的设计、优化和操作提供理论依据。
12. 理想气体状态方程推导：基于波义耳定律、查理定律和阿伏伽德罗定律，通过实验数据总结得出pV = nRT。适用条件：高温低压下的气体，此时气体分子间距离较大，分子间作用力可忽略不计。
13. 由临界参数与范德华常数关系：pc = a/27b²，Tc = 8a/27Rb，代入数据可得a = 0.1382Pa·m⁶/mol²，b = 3.913×10⁻⁵m³/mol。
14. 先计算反应进度ξ = 0.5mol，根据理想气体绝热反应温度变化公式，利用反应前后物质的量和热容计算，可得温度升高约12.7K。
15. （1）根据拉乌尔定律y1 = p1/p，y1 = x1p1/(x1p1 + x2p2)，代入数据联立求解得p1 = 101.3kPa，p2 = 50.65kPa。（2）α = p1/p2 = 2。