2025年大学化学（化工热力学基础）试题及答案.doc

2025年大学化学（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）
答题要求：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共20题，每题2分)
1. 化工热力学主要研究的是（ ）。
A. 化学反应的热效应
B. 化工过程中的能量转换和平衡关系
C. 物质的化学组成
D. 化学反应的速率
2. 下列关于状态函数的说法正确的是（ ）。
A. 状态函数与变化途径有关
B. 状态函数的变化值与变化途径无关
C. 功和热是状态函数
D. 内能不是状态函数
3. 理想气体的状态方程为（ ）。
A. pV = nRT
B. pV = mRT
C. pV = MrT
D. pV = RT
4. 对于封闭体系，下列哪个过程的ΔU = 0（ ）。
A. 等温过程
B. 等压过程
C. 绝热过程
D. 理想气体等温膨胀过程
5. 下列哪种情况属于自发过程（ ）。
A. 水从高处向低处流
B. 热量从低温物体传向高温物体
C. 气体从低压容器向高压容器扩散
D. 铁棒自动变成铁锈
6. 熵增加原理适用于（ ）。
A. 孤立体系
B. 封闭体系
C. 敞开体系
D. 任何体系
7. 化学反应的标准摩尔反应吉布斯自由能变ΔrGmθ与平衡常数Kθ的关系为（ ）。
A. ΔrGmθ = -RTlnKθ
B. ΔrGmθ = RTlnKθ
C. ΔrGmθ = -KθlnRT
D. ΔrGmθ = KθlnRT
8. 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且等于1
D. 各组分的蒸汽压相等
9. 偏摩尔吉布斯自由能的定义式为（ ）。
A. Gi = (∂G/∂ni)T,p,nj≠i
B. Gi = (∂G/∂ni)V,T,nj≠i
C. Gi = (∂G/∂ni)p,V,nj≠i
D Gi = (∂G/∂ni)S,p,nj≠i
10. 下列哪种气体最接近理想气体（ ）。
A. 氢气
B. 二氧化碳
C. 水蒸气
D. 氨气
11. 真实气体与理想气体的偏差主要是由于（ ）。
A. 分子间存在相互作用力
B. 分子有体积
C. 分子间存在相互作用力和分子有体积
D. 分子运动的无规则性
12. 压缩因子Z的定义式为（ ）。
A. Z = pV/nRT
B. Z = pV/RT
C. Z = pV/mRT
D. Z = pV/MrRT
13. 对于纯物质的气液平衡，下列说法正确的是（ ）。
A. 饱和蒸汽压与温度有关
B. 饱和蒸汽压与压力有关
C. 饱和蒸汽压与物质的量有关
D. 饱和蒸汽压与体积有关
14. 相律的数学表达式为（ ）。
A. f = C - P + 2
B. f = C - P + 1
C. f = C - P
D. f = C - P - 2
15. 下列哪种情况属于二组分系统的恒沸混合物（ ）。
A. 具有最高沸点的混合物
B. 具有最低沸点的混合物
C. 沸点随组成变化而变化的混合物
D. 沸点不随组成变化的混合物
16. 对于理想溶液的混合过程，下列说法正确的是（ ）。
A. ΔmixH = 0，ΔmixS = 0,ΔmixG = 0
B. ΔmixH = 0，ΔmixS > 0,ΔmixG < 0
C. ΔmixH > 0，ΔmixS > 0,ΔmixG < 0
D. ΔmixH < 0，ΔmixS > 0,ΔmixG < 0
17. 化学势判据适用于（ ）。
A. 封闭体系
B. 敞开体系
C. 孤立体系
D. 任何体系
18. 对于稀溶液的依数性，下列说法错误的是（ ）。
A. 溶液的蒸气压下降
B. 溶液的沸点升高
C. 溶液的凝固点升高
D. 溶液具有渗透压
19. 亨利定律适用于（ ）。
A. 稀溶液中的溶质
B. 理想溶液中的溶质
C. 任何溶液中的溶质
D. 浓溶液中的溶质
20. 下列哪种方法可以提高反应的平衡转化率（ ）？
A. 升高温度
B. 降低温度
C. 增加压力
D. 减小压力

第II卷（非选择题 共60分）
21. （10分）简述化工热力学的研究内容和主要任务。

22. （10分）写出理想气体状态方程，并说明其适用条件。

23. （10分）什么是熵增加原理？它有什么重要意义？

24. （15分）材料：在一定温度和压力下，某二元溶液中组分A的摩尔分数为0.4，其蒸汽压为30kPa，纯组分A的饱和蒸汽压为50kPa。已知该溶液符合拉乌尔定律。
问题：计算该溶液中组分B的蒸汽压。

25. （15分）材料：某化学反应在298K时的标准摩尔反应吉布斯自由能变ΔrGmθ = -100kJ/mol。
问题：计算该反应在298K时的平衡常数Kθ，并判断反应的自发性。

答案：1. B 2. B 3. A 4. D 5. A 6. A 7. A 8. C 9. A 10. A 11. C 12. A 13. A 14. A 15. D 16. B 17. B 18. C 19. A 20. A
21. 化工热力学研究化工过程中能量转换和平衡关系等。主要任务包括研究物质的pVT关系、热力学性质计算、相平衡和化学平衡等，为化工过程设计、优化等提供理论依据。
22. 理想气体状态方程为pV = nRT。适用条件：理想气体，即分子间无相互作用力、分子本身无体积的气体，低压高温下的实际气体可近似看作理想气体。
23. 熵增加原理：孤立体系中发生的不可逆过程，熵总是增加的，可逆过程熵不变。意义：可判断孤立体系中过程的方向和限度，是热力学第二定律的一种表述形式。
24. 根据拉乌尔定律pA = pAxA，已知pA = 30kPa，pA = 50kPa，xA = 0.4，则该溶液中组分B的摩尔分数xB = 1 - xA = 0.6。又因为pB = pBxB，纯组分B的饱和蒸汽压pB可由总压关系求出，设总压为p，p = pA + pB，pA = pAxA，可算出pB，进而算出pB。
25. 根据公式ΔrGmθ = -RTlnKθ，已知ΔrGmθ = -100kJ/mol，T = 298K，R = 8.314J/(mol·K)，可算出Kθ。因为ΔrGmθ < 0，所以反应在298K时自发进行。