2025年大学（化学工程与工艺）化工热力学阶段测试题及答案.doc

2025年大学（化学工程与工艺）化工热力学阶段测试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共40分）
每题有一个或多个选项符合题意，请将正确选项填写在题后的括号内。选错、多选、少选均不得分。（总共10题，每题4分，每题只有一个选项符合题意）
w1. 关于化工热力学研究内容，下列说法错误的是（ ）
A. 研究体系的宏观性质，如p、V、T等
B. 研究体系的相平衡和化学平衡
C. 研究体系的能量转换关系
D. 研究体系中物质的微观结构

w2. 下列状态方程中，不属于立方型状态方程的是（ ）
A. RK方程
B. SRK方程
C. PR方程
D. Virial方程

w3. 对于理想气体混合物，下列说法正确的是（ ）
A. 各组分的逸度系数均为1
B. 各组分的逸度均等于其分压
C. 混合物的逸度等于各组分逸度之和
D. 混合物的逸度系数等于各组分逸度系数之和

w4. 关于偏摩尔性质，下列说法正确的是（ ）
A. 偏摩尔性质是广度性质
B. 偏摩尔性质与温度、压力和组成有关
C. 偏摩尔性质是强度性质
D. 偏摩尔性质与体系的总性质无关

w5. 下列关于相平衡的说法，错误的是（ ）
A. 相平衡时各相的温度、压力相等
B. 相平衡时各相的组成相等
C. 相平衡是动态平衡
D. 相平衡时体系的自由能最小

w6. 对于二元溶液，活度系数与组成的关系通常用（ ）来描述。
A. 拉乌尔定律
B. 亨利定律
C. 吉布斯-杜亥姆方程
D. 威尔逊方程

w7. 关于化学反应平衡常数，下列说法正确的是（ ）
A. 平衡常数与温度有关
B. 平衡常数与压力有关
C. 平衡常数与反应物浓度有关
D. 平衡常数与反应进度有关

w8. 下列过程中，属于不可逆过程的是（ ）
A. 等温可逆膨胀
B. 绝热可逆压缩
C. 有摩擦的膨胀过程
D. 传热温差为无限小的传热过程

w9. 关于熵，下列说法正确的是（ ）
A. 熵是状态函数
B. 熵变只与始态和终态有关
C. 绝热可逆过程熵不变
D. 孤立体系熵永不减少

w10. 对于化工过程，下列说法正确的是（ ）
A. 应尽量提高过程的效率
B. 应尽量降低过程的能耗
C. 应考虑过程的安全性和环保性
D. 以上说法都正确

第II卷（非选择题 共60分）
w11. （10分）简述化工热力学的研究对象和主要任务。

w12. （10分）写出理想气体状态方程，并说明其适用条件。

w13. （10分）简述相平衡的条件和相律的表达式。

第四大题（材料分析题 共20分）
阅读以下材料，并回答问题。
材料：在某化工生产过程中，需要对一个二元混合物进行分离。已知该混合物在一定温度和压力下形成气液两相平衡。通过实验测定，得到了该混合物的气液相组成与温度、压力的关系数据。
w14. （10分）请根据相平衡原理，分析如何通过改变温度或压力来实现混合物的分离。

第五大题（综合应用题 共20分）
材料：某化工企业计划新建一个生产装置，生产某种化工产品。已知该产品的生产过程涉及化学反应和相变化。在设计该生产装置时，需要考虑化工热力学原理，以优化生产过程，提高生产效率。
w15. （20分）请运用化工热力学知识，对该生产装置的工艺流程进行分析，并提出优化建议。

答案：
w1. D
w2. D
w3. B
w4. C
w5. B
w6. D
w7. A
w8. C
w9. ABCD
w10. D
w11.化工热力学的研究对象是化工过程中各种体系的宏观性质及其变化规律。主要任务包括：建立各种体系的状态方程；研究相平衡和化学平衡规律；分析能量转换和传递过程；计算各种过程的热力学性质变化等，为化工过程的开发、设计和优化提供理论依据。
w12.理想气体状态方程为pV = nRT。适用条件为：气体分子本身不占有体积；分子间没有相互作用力。
w13.相平衡的条件是各相的温度、压力相等，各相的化学势相等。相律的表达式为f = C - P + 2，其中f为自由度，C为组分数，P为相数。
w14.根据相平衡原理，当温度或压力改变时，混合物的气液相组成会发生变化。若降低温度，对于某些混合物，会使其中某一组分在液相中的溶解度增加，从而使该组分更多地进入液相，实现分离。若增加压力，可能会使气相中的某些组分更容易液化，进而达到分离目的。具体操作需根据混合物的性质和相平衡数据来确定。
w15.首先分析化学反应，利用化学反应平衡常数判断反应进行的程度，通过调整温度、压力等条件使反应向生成目标产物的方向进行。对于相变化过程，依据相平衡原理，确定合适的分离条件。优化建议包括：选择高效的催化剂提高反应速率和转化率；采用合适的精馏塔等设备进行分离，提高分离效率；合理利用能量，减少能耗，例如采用热泵技术等。