化工热力学习题集(附答案)复习.doc

. 模拟题一一单项选择题（每题1分，共20分）本大题解答（用A或B或C或D）请填入下表：1. T温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（ c ）A. 饱和蒸汽B. 超临界流体C. 过热蒸汽2. T温度下的过冷纯液体的压力P（ a ）A. B. B. C. =4. 纯物质的第二virial系数B（ ）A 仅是T的函数B 是T和P的函数C 是T和V的函数D 是任何两强度性质的函数5. 能表达流体在临界点的P-V等温线的正确趋势的virial方程，必须至少用到（ ）A. 第三virial系数B. 第二virial系数C. 无穷项D. 只需要理想气体方程6. 液化石油气的主要成分是（ ）A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷B. 甲烷、乙烷C. 正己烷7. 立方型状态方程计算V时如果出现三个根，则最大的根表示（ ）A. 饱和液摩尔体积B. 饱和汽摩尔体积C. 无物理意义8. 偏心因子的定义式（ ）A.B.C.9. 设Z为x，y的连续函数，根据欧拉连锁式，有（ ）A. B. C. D. 10. 关于偏离函数MR，理想性质M*，下列公式正确的是（ ）A. B. C. D. 11. 下面的说法中不正确的是 ( )（A）纯物质无偏摩尔量 。 （B）任何偏摩尔性质都是T，P的函数。（C）偏摩尔性质是强度性质。（D）强度性质无偏摩尔量 。 12. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( )（A）逸度可称为“校正压力” 。 （B）逸度可称为“有效压力” 。 （C）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 （D）逸度可代替压力，使真实气体的状态方程变为fv=nRT 。 （E）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。13. 二元溶液，T, P一定时,GibbsDuhem 方程的正确形式是 ( ).a. X1dln1/dX 1+ X2dln2/dX2 = 0 b. X1dln1/dX 2+ X2 dln2/dX1 = 0c. X1dln1/dX 1+ X2dln2/dX1 = 0 d. X1dln1/dX 1 X2 dln2/dX1 = 014. 关于化学势的下列说法中不正确的是( ) A. 系统的偏摩尔量就是化学势B. 化学势是系统的强度性质 C. 系统中的任一物质都有化学势 D. 化学势大小决定物质迁移的方向 15关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( )（A）活度是相对逸度，校正浓度,有效浓度；(B) 理想溶液活度等于其浓度。（C）活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。（D）任何纯物质的活度均为1。（E）的偏摩尔量。16等温等压下，在A和B组成的均相体系中，若A的偏摩尔体积随浓度的改变而增加，则B的偏摩尔体积将：( )A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定17下列各式中，化学位的定义式是 ( )18混合物中组分i的逸度的完整定义式是 。A. dG(_)i=RTdlnf()i, f()i /(YiP)=1 B. dG(_)i=RTdlnf()i, f()i /P=1C. dGi=RTdlnf()i, fi =1 ； D. dG(_)i=RTdlnf()i, f()i =119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偏摩尔焓等于化学位C偏摩尔性质是强度性质 D. 偏摩尔自由焓等于化学位20下列关于G关系式正确的是（ ）A. G = RT Xiln Xi B. G = RT Xiln iC. G = RT Xiln i D. G = R Xiln Xi 二、填空题 1. 纯物质的临界等温线在临界点的斜率和曲率均等于_ _，数学上可以表示为_和_。2. 根据Pitzer提出的三参数对应态原理，计算给定T, P下纯流体的压缩因子Z时，可查表得到_、_，并根据公式_，计算出Z。如果无法查表，也可根据截断的Virial公式，利用B0, B1仅为对比温度的函数，计算出B0, B1，根据公式_，计算出B，从而得到Z的数值。3. 热力学第一定律的公式表述（用微分形式）：_。热力学第二定律的公式表述（即熵差与可逆热之间的关系，用微分形式）：_。4. 几个重要的定义公式：焓H=_；自由能A=_；自由焓G=_。5. 几个热力学基本关系式：dU=_；dH=_；dA=_；dG=_。6. 写出下列Maxwell关系式： _；_。7. 对理想溶液，H=_，V=_，S=_，G =_。8. 等温、等压下的二元液体混合物的活度系数之间的关系_ + 。9. 超额性质的定义为在相同温度、压力及组成条件下真实溶液性质和 溶液性质之差。10. 二元混合物的焓的表达式为 ，则 ； 。11. 填表偏摩尔性质()溶液性质(M)关系式()Hln fln ln iM三、是非题1. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（ ）2. 由于分子间相互作用力的存在，实际气体的摩尔体积一定小于同温同压下的理想气体的摩尔体积，所以，理想气体的压缩因子Z=1，实际气体的压缩因子Z1 c. 1 d. =13、下述说法哪一个正确？ 某物质在临界点的性质（ ）。（A）与外界温度有关 (B) 与外界压力有关 (C) 与外界物质有关 (D) 是该物质本身的特性。4、下面的说法中不正确的是 ( )。（A）纯物质无偏摩尔量 。 （B）任何偏摩尔性质都是T，P的函数。（C）偏摩尔性质是强度性质。（D）强度性质无偏摩尔量 。 5、关于逸度的下列说法中不正确的是 ( )。（A）逸度可称为“校正压力” ；（B）逸度可称为“有效压力”； （C）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差； （D）逸度可代替压力，使真实气体的状态方程变为fv=nRT ；（E）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。6二元溶液，T, P一定时，GibbsDuhem 方程的正确形式是 ( )。a. X1dln1/dX 1+ X2dln2/dX2 = 0 b. X1dln1/dX 2+ X2 dln2/dX1 = 0c. X1dln1/dX 1+ X2dln2/dX1 = 0 d. X1dln1/dX 1 X2 dln2/dX1 = 07. 在373.15K和101325Pa下水的化学势与水蒸气化学势的关系为（ ）。 (A) (水)(汽) (B) (水)(汽) (C) (水)(汽) (D) 无法确定8. 关于热力学基本方程dU=TdS-pdV, 下面的说法中准确的是( )。(A) TdS是过程热 (B)pdV是体积功 (C)TdS是可逆热(D) 在可逆过程中, pdV等于体积功, TdS即为过程热9.关于化学势的下列说法中不正确的是（ ）。 A. 系统的偏摩尔量就是化学势B. 化学势是系统的强度性质 C. 系统中的任一物质都有化学势 D. 化学势大小决定物质迁移的方向 10.关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( )。（A）活度是相对逸度，校正浓度,有效浓度；(B) 理想溶液活度等于其浓度。（C）活度系数表示实际溶液与理想溶液的偏差。（D）任何纯物质的活度均为1。（E）的偏摩尔量。11. 等温等压下，在A和B组成的均相体系中，若A的偏摩尔体积随浓度的改变而增加，则B的偏摩尔体积将（ ）。A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定12. 麦克斯韦关系式的主要作用是（ ）。(A)简化热力学变量的计算；(B)用某个热力学函数代替另一不易测定的热力学函数的偏微商； (C)用易于测定的状态性质的偏微商代替不易测定的状态性质的偏微商；(D) 便于用特性函数表达其它热力学函数13.下列四个关系式中哪一个不是麦克斯韦关系式？( )A.（T/V)S = (（V/S)p B. (（T/p)S =（V/S)p C. （S/V)T = (（p/T)V D. (（S/p)T = -(V/T)p14.对1mol理想气体，应是（ ）（a） R/V；（b）R ；（c）-R/P ；（d）R/T。15. 下列各式中，化学势的定义式是（ ）。二、下列判断题正确者用“”；不正确者用“”。（每题0.5分，共5分）1、热力学来源于实践生产实践及科研实践，但它同时又高于实践，热力学的一致性原则，常可考查（验）出科研或实践中引出的错误认识并加以纠正。（ ）2.由三种不反应的化学物质组成的三相PVT体系，达平衡时仅一个自由度。 ( )3.任何真实气体的性质可用同温同压下，该气体的剩余性质和理想气体性质的总和计算。 ( ) 4.在TS图上，空气和水蒸气一样，在两相区内等压线和等温线是重合的。 ( ) 5. 超额吉氏函数与活度系数间的关系有 。 ( )6.符合Lewis-Randall规则的溶液为理想溶液。 ( )7. 只有偏摩尔吉氏函数与化学势相等，所以是最有用的( )8.当取同一标准态时，溶液的超额热力学性质有 。 ( ) 9.理想溶液中溶液的超额吉氏函数，所以组分的活度系数。 ( ) 10.当T、P一定时，溶液中组分i的活度系数（为组分i的组分逸度系数，为纯组分i的逸度系数）。 ( ) 三、填充题（每空1分，共25分）：1逸度的标准态有两类，1）以 为规则，2）以 为规则，请举例说明1） 2） 。2.写出热力学基本方程式_ _ _ _ ；_ _；_ _；_ _。3对理想溶液，H=_，V=_，S=_ _，G =_ _。4.对应态原理是指 。 三参数对应态原理中三个参数为_。普遍化方法分为_和_ 两种方法；用普遍化方法可以计算_、_、_和_性质。5、活度的定义_ _ _；活度系数的定义 。6、偏离函数的定义 。7、混合性质变化的定义 。8、超额性质的定义 。9、偏心因子的定义 。四、简答题（共20分）1.化工热力学的研究特点是什么？（4分）2.液化石油气的主要成分为丙烷、丁烷和少量的戊烷而不是甲烷、乙烷或正己烷，试用下表分析液化气成分选择的依据。（4分）物质Tc ， Pc ，atmTB ， 燃烧值，kJ/g甲烷-82.6245.36-161.4555.6乙烷32.1848.08-88.6552.0丙烷96.5941.98-42.1550.5正丁烷151.937.43-0.549.6正戊烷196.4633.3236.0549.1正己烷234.429.8068.7548.43.从热力学角度解释，超临界萃取技术为何常选CO2作为萃取剂？（4分）4.简述纯物质P-V图上点、线和区域的意义（用图说明），并写出临界等温的数学特征。（8分）五、计算题（共35分）：1、 已知50时测得某湿蒸汽的质量体积为1000cm3 g-1，求单位质量的H、S和G函数各是多少？（10分）50时水的饱和汽、液相性质性质M饱和液相饱和汽相V / cm3.g-11.012112032U / J g-1209.322443.5H / J.g-1209.332382.7S / J g-1 K-10.70388.07632. 25，0.1MPa下组分1和2形成溶液，其体积可由下式表示：V =40 12X1 10X12 (cm3 /mol) . 式中X1 为组分1的摩尔分数, V为溶液的摩尔体积. 求， LewisRandall定 则. （10分）3、已知某二元溶液的活度系数模型为 ， 其 中A,B,C仅是T,P的函数。求 （均以Lewis-Ra ndall规则为标准状态。) （15分）模拟题三一、选择题1、关于化工热力学用途的下列说法中不正确的是（ ）A.可以判断新工艺、新方法的可行性； B.优化工艺过程； C.预测反应的速率；D.通过热力学模型，用易测得数据推算难测数据，用少量实验数据推算大量有用数据；E.相平衡数据是分离技术及分离设备开发、设计的理论基础。2、纯流体在一定温度下，如压力低于该温度下的饱和蒸汽压，则此物质的状态为（ ）。A饱和蒸汽 B.饱和液体 C过冷液体 D.过热蒸汽3、超临界流体是下列（ ）条件下存在的物质。A.高于Tc和高于Pc B.临界温度和临界压力下 C.低于Tc和高于Pc D.高于Tc和低于Pc4、对单原子气体和甲烷，其偏心因子，近似等于（ ）。A. 0 B. 1 C. 2 D. 35、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。（E）应用领域是解决工厂中的能量利用和平衡问题。6、关于化工热力学研究内容，下列说法中不正确的是（ ）A.判断新工艺的可行性。 B.化工过程能量分析。 C.反应速率预测。 D.相平衡研究7、(1.5分)0.1Mpa ,400K的1kmol体积约为（ ） A 3326L B 332.6L C 3.326L D 33.268、下列气体通用常数R的数值和单位，正确的是（ ） A B 1.987cal/kmol K C 82.05 D 8.3149、纯物质 PV图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于（ ）。A. -1 B. 0 C.1 D. 不能确定10、对理想气体有（ ）。 11、对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流动条件下有（ ）。A dH = TdS + Vdp BdH = SdT + Vdp C dH = -SdT + Vdp D. dH = -TdS -Vdp12、对1mol符合状态方程的气体，应是（ ）A.R/V； B.R ；C. -R/P ；D.R/T。13、当压力趋于零时，1mol气体的压力与体积乘积（PV）趋于（ ）。A. 零 B 无限大 C. 某一常数 D. RT 14、不经冷凝，能否将气体通过其他途径变成液体？（ ）A.能 B.不可能 C.还缺条件15、对1molVan der Waals气体，有（ ）。A. (S/V)T=R/(v-b) B. (S/V)T=-R/(v-b)C. (S/V)T=R/(v+b) D. (S/V)T=P/(b-v)16、纯物质临界点时，其对比温度Tr（ ）。A= 0 B 0 D=1 17、当压力趋于零时，1mol气体的压力与体积乘积（PV）趋于:a. 零 b. 无限大 c. 某一常数 d. RT 18、下列各式中，化学势的定义式是 ( )19、关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是 ( )（A）纯物质无偏摩尔量 。 （B）T，P一定，偏摩尔性质就一定。（C）偏摩尔性质是强度性质。（D）强度性质无偏摩尔量 。20、对无热溶液，下列各式能成立的是（ ）。A. SE=0，VE=0 B. SE=0，AE=0 C. GE=0，AE=0 D. HE=0，GE= -TSE21、下列方程式中以正规溶液模型为基础的是（ ）。A. NRTL方程 B. Wilson方程 C. Margules方程 D .Flory-Huggins方程22、戊醇和水形成的二元三相气液液平衡状态，其自由度F=（ ）。A. 0 B. 1 C. 2 D. 323、在一定的温度和压力下二组分体系汽液平衡的条件是（ ）。24、对液相是理想溶液，汽相是理想气体体系，汽液平衡关系式可简化为（ ）。A yi f = xi piS B. yi p =i xi piS C yi p = xi piS D. yi p = xi piS 25、关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是 ( )A纯物质无偏摩尔量 。 BT，P一定，偏摩尔性质就一定。C偏摩尔性质是强度性质。 D.偏摩尔吉氏函数等于化学势。26.关于理想溶液，以下说法不正确的是（ ）。A.理想溶液一定符合Lewis-Randall规则和Henry规则。B.符合Lewis-Randall规则或Henry规则的溶液一定是理想溶液。C.理想溶液中各组分的活度系数均为1。D.理想溶液所有的超额性质均为0。27、等温等压下，在A和B组成的均相体系中，若A的偏摩尔体积随A浓度的减小而减小，则B的偏摩尔体积将随A浓度的减小而( ) A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定28、苯（1）和环己烷（2）在303K，0.1013Mpa下形成X1=0.9溶液。此条件下V1=89.96cm3/mol，V2=109.4cm3/mol，=89.99cm3/mol，=111.54cm3/mol，则超额体积VE=（ ）cm3/mol。A. 0.24 B.0 C. -0.24 D.0.5529、下列偏摩尔吉氏函数表达式中，错误的为（ ）。 B. 30、下列偏摩尔性质与溶液性质关系式中，正确的是n mol溶液性质，nM=（ ）。31、混合物中组分i的逸度的完整定义式是( )。A. B. C. D. 32、二元理想稀溶液，其溶质和溶剂分别遵守（ ）。 A. Henry规则和Lewis-Randll规则. B. Lewis-Randll规则和Henry规则. C. 拉乌尔规则和Lewis-Randll规则. D. Lewis-Randll规则和拉乌尔规则.33、下列化学势i和偏摩尔性质关系式正确的是（ ）Ai= i B. i= i C. i=i D. i= i 34、Wilson方程是工程设计中应用最广泛的方程。以下说法不正确的是( )。A. 引入了局部组成的概念以及温度对i的影响，因此精度高。 B.适用于极性以及缔合体系。C.用二元体系的参数可以推算多元系。 D.适用于液液部分互溶体系。35.等温汽液平衡数据如符合热力学一致性，应满足下列条件中（ ）。A. 足够多的实验数据 B. 1 ln（1/2）dX10 C. （ln1）/ PT，X0 D. （ln1）/ TP，X 036、气体经过稳流绝热膨胀，对外作功，如忽略宏观动能，位能变化，无摩擦损失，则此过程气体焓值 。 A. 增加 B. 减少 C. 不变 D.不确定37、节流效应T-P图上转化曲线是表示 的轨迹。A. j=0 B. j0 38、理想的Rankine循环工质是在汽轮机中作_膨胀A） 等温 B) 等压 C）等焓 D）等熵39、不可逆过程中孤立体系的（ ）A.总熵是增加的， 也是增加的 B.总熵是减少的， 也是减少的C.总熵是减少的， 但是增加的 D. 总熵是增加的，但是减少的 40、卡诺制冷循环的制冷系数与( )有关。A. 制冷剂的性质 B. 制冷剂的工作温度C. 制冷剂的循环速率 D. 压缩机的功率41、Rankine循环是由锅炉、过热器、汽轮机、冷凝器和水泵组成。（ ）A） 正确 B) 错误42、蒸汽压缩制冷中蒸发器置于高温空间，冷凝器置于低温空间。（ ）A） 正确 B) 错误43、稳态流动过程的理想功仅取决于体系的初态与终态及环境温度T0，而与具体的变化途径无关。（ ）A） 正确 B) 错误44、要对化工过程进行节能改进，就必须对理想功、损失功、热力学效率进行计算和热力学分析。（ ）A） 正确 B) 错误45、能量是由火用和火无两部分组成。（ ）A） 正确 B) 错误46、关于制冷原理，以下说法不正确的是（ ）。A. 任何气体,经等熵膨胀后,温度都会下降 。B. 只有当，经节流膨胀后，气体温度才会降低。C. 在相同初态下，等熵膨胀温度降比节流膨胀温度降大。D. 任何气体,经节流膨胀后,温度都会下降。47、作为朗肯循环改进的回热循环是从汽轮机（即蒸汽透平机）中抽出部分蒸汽（ ）。A锅炉加热锅炉进水 B回热加热器加热锅炉进水C. 冷凝器加热冷凝水 D.过热器再加热48、一封闭体系经过一变化，体系从25恒温水浴吸收热量8000KJ，体系熵增25KJ/K，则此过程是（ ）。 A. 可逆的 B.不可逆的 C. 不可能的49、关于制冷循环，下列说法不正确的是（ ）。(A)冬天，空调的室外机是蒸发器。 (B)夏天，空调的室内机是蒸发器。(C)冰箱里冷冻鱼肉所需的制冷量是由冷凝器吸收的热提供的 。 (D)冰箱里冷冻鱼肉所需的制冷量是由蒸发器吸收的热提供的。50、对于蒸汽动力循环要提高热效率，可采取一系列措施，以下说法不正确的是（ ）。 (A)同一Rankine循环动力装置，可提高蒸气过热温度和蒸汽压力(B)同一Rankine循环动力装置，可提高乏气压力。(C) 对Rankine循环进行改进，采用再热循环。(D)对Rankine循环进行改进，采用回热循环。51、体系经不可逆循环又回到初态，则热温熵的循环积分（ ）。 A 0 52、同一热机在夏天的热机效率比在冬天的热机效率（ ）。 A. 相同 B.低 C.高 D.不一定53、对膨胀作功过程，等熵效率的定义是不可逆绝热过程的作功量与可逆绝热过程的作功量之比。（ ）A） 正确 B) 错误54、提高汽轮机的进汽温度和进汽压力可以提高蒸汽动力循环效率。（ ）A） 正确 B) 错误55、气体从高压向低压作绝热膨胀时，膨胀后气体的压力温度必然降低。（ ）A） 正确 B) 错误二、填空题1、(2分)在PT图上纯物质三种聚集态互相共存处称 。2、(2分)常用的 8个热力学变量 P、V、T、S、h、U、A、G可求出一阶偏导数336个，其中独立的偏导数共112个，但只有6个可通过实验直接测定，因此需要用 将不易测定的状态性质偏导数与可测状态性质偏导数联系起来。3、(2分)纯物质 P-V图临界等温线在临界点处的斜率 _， 曲率为 _。4、(2分)麦克斯韦关系式的主要作用是 。5、(2分)描述流体PVT关系的立方型状态方程是 _三次方的物态方程。6、(2分)剩余性质的定义是 =_。7、(2分)理想溶液的过量性质ME等于 。8、(6分)由于邻二甲苯与对二甲苯、间二甲苯的结构、性质相近，因此它们混合时会形成_溶液，它们的H=_，V=_。9、(2分)二元混合物容积表达式为V=X1V1+X2V2+X1X2，如选同温同压下符合Lewis-Randll规则的标准态就有 V= 。10、(4分)等温等压下二元溶液组分的活度系数与组成之间关系，按Gibbs-Duhem方程 X1dln1+_ = _ 。11、(2分)溶液中组分i的活度系数的定义是 i =_。12、(2分)对封闭体系，单位质量能量平衡方程式是_,对稳定流动体系单位质量能量的平衡方程式是_.13、(2分)孤立体系的熵增表达式是_14、(2分)一定状态下体系的火用指体系由该状态达到与 时，此过程理想功。15、(2分)稳流体系熵方程中熵产生是体系内部 所引起的。16、(2分)纯物质T-S图两相区水平线段（结线）长度表示 大小。17、(2分)能量平衡时以热力学 为基础，有效能平衡时以热力学 为基础。三、判断题1、(1分)一定压力下，纯物质的泡点温度和露点温度是相同的，且等于沸点。( )2、(1分)在TS图上, 空气和水蒸气一样,在两相区内,等压线和等温线是重合的。 ( ) 3、(1分)由于邻二甲苯与对二甲苯、间二甲苯的结构、性质相近，因此它们混合时会形成理想溶液。( )4、(1分)二元共沸物的自由度为2。( )5、(1分)理想溶液各组分的活度系数和活度为1。( )6、(1分)逸度也是一种热力学性质, 溶液中组分i的分逸度与溶液逸度的关系为（ ）7、(2分)冬天，使室温由10升至20，空调比电加热器更省电。 ( )8、(2分)对不可逆绝热循环过程，由于其不可逆性，孤立体系的总熵变大于0。 ( )9、(2分)理想功Wid是指体系的状态变化是在一定的环境条件下按以完全可逆过程进行时，理论上可能产生的最大功或者必须消耗的最小功，因此理想功就是可逆功，同时也是的负值。( )10、(2分)损失功与孤立体系的总熵变有关，总熵变越大，损失功越大，因此应该尽量减少体系的不可逆性。( )11、(2分)理想功Wid是指体系的状态变化是在一定的环境条件下按以完全可逆过程进行时，理论上可能产生的最大功或者必须消耗的最小功，因此理想功就是可逆功，同时也是的负值。( )四、名词解释1、(5分)偏离函数2、(5分)偏心因子3、(5分)广度性质4、(5分)R-K方程(Redlich-Kwong 方程)5、(5分)偏摩尔性质6、(5分)超额性质7、(5分)理想溶液8、(5分)活度五、简答题1、(8分)简述偏离函数的定义和作用。2、(8分)甲烷、乙烷具有较高的燃烧值，己烷的临界压力较低，易于液化，但液化石油气的主要成分既不是甲烷、乙烷也不是己烷，而是丙烷、丁烷和少量的戊烷。试用下表分析液化气成分选择的依据。物质临界温度临界压力正常沸点燃烧值Tc，Pc，atmTB，kJ/g甲烷-82.6245.36-161.4555.6乙烷32.1848.08-88.6552.0丙烷96.5941.98-42.1550.5正丁烷151.937.43-0.549.6正戊烷1