化工热力学试卷题库与

化工热力学试卷题库与答案化工热力学试卷题库与答案化工热力学试卷题库与答案一．选择题（每题2分，共10分）1.纯物质的第二virial系数B（A）A仅是温度的函数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温度下的过冷纯液体的压力P（A。参照P－V图上的亚临界等温线。）A.>PsTB.<PsTC.=PsT3.二元气体混杂物的摩尔分数y1=，在必定的T，P下，?10.9381,?20.8812，则此时混合物的逸度系数为。（C）ABCD4.某流体在稳流装置中经历了一个不行逆绝热过程，装置所产生的功为24kJ，则流体的熵变（A）A.大于零B.小于零C.等于零D.可正可负5.Henry规则（C）A仅适用于溶剂组分B仅适用于溶质组分C适用于稀溶液的溶质组分D阶段适用于稀溶液的溶剂二、填空题（每题2分，共10分）液态水常压下从25℃加热至50℃，其等压均匀热容为mol,则此过程的焓变成（）J/mol。2.封闭系统中的1mol理想气体(已知CPig)，按以下门路由T1、P1和V1可逆地变化至P2，则，等温过程的W=RTlnP1，Q=RTlnP1，U=0，H=0。P2P23.正丁烷的偏爱因子ω＝，临界压力为pc＝，则在Tr＝时的蒸汽压为（）MPa。4.温度为T的热源与温度为T0的环境之间进行变温热量传达，其等于热容为Cp，则ExQTT)CpdTExQ(1的计算式为(T0T0）。5.指出以下物系的自由度数量，(1)水的三相点0，(2)液体水与水蒸汽处于汽液均衡状态1三、简答题：（共30分）填表（6分）偏摩尔性质(Mi)溶液性质(M)关系式(MxiMi)lnf?ixilnflnf?xixilnfiln?ilnlnxiln?ilniGERTGERTxilni有人提出了必定温度下二元液体混杂物的偏摩尔体积的模型是V1V1(1ax2),V2V2(1bx1)，此中V1，V2为纯组分的摩尔体积，a，b为常数，问所提出的模型能否有问题（8分）解：由Gibbs-Duhem方程得，ax2V2b，a,b不行能是常数，故提出的模型有问题。x1V13.写出封闭系统和稳固流动系统的热力学第必定律。（5分）答：封闭系统的热力学第必定律：UQW稳流系统的热力学第必定律：H1u2gZQWs24.分析作外功的绝热膨胀后温度降低的原由，并在T-S图中表示。（6分）5..写出稳流系统的熵均衡方程，并指出各项的含义。（5分）答：miSimjSjQS产生0入出T四、试由饱和液体水的性质估量(a)100℃，和(b)100℃，20MPa下水的焓和熵，已知100℃下水的有关性质以下（15分）Ps0.101325MPa，Hsl419.04Jg-1，Ssl1.3069Jg-1K-1,Vsl1.0435cm3g-1,VdVslcm3g-1K-1TPdT0.0008PP=20MPaP=2.5MPaP=.101325MPaT=100℃V解：系统有关状态点以以下图所要计算的点与已知的饱和点是在同一条等温线上，由SVdVsl0.0008cm3g-1K-1PTTpdT得PSSsl0.0008dP0.0008PPs或S1.30690.0008P0.101325Ps又HVTVVslTdVsl1.0435373.150.00080.745cm3g-1PTTPdT得HslP0.745PPsH0.745dP或H419.040.745P0.101325Ps当P=时，S=Jg-1K-1；H=g-1；当P=20MPa时，S=K-1；H=g-1。五、由气体状态方程p(V－b)＝RT（此中b是与温度没关的常数），推导节余焓和节余熵的表达式。（10分）HRpTVdpV0TppRTbTR解：dp0ppbpSRpRVdppRRpTppdp000p六、经过virial方程计算每克CO2在310K和时的体积。已知CO2的临界压力和临界温度分别为、，偏爱因子为。（10分）解：Tr310/304.21.02Pr＝=B00.0830.4220.3261.021.6B10.1390.1720.01931.024.2Z1(B0B1)pr0.965TrVZRT0.9658.31431070.66cm3pMw0.8144七、甲烷由，300K压缩后冷却到，300K。若压缩过程耗功kg，求（1）冷却器中需要移走的热量；（2）压缩冷却过程的损失功；（3）压缩冷却过程的理想功；（4）压缩冷却过程的热力学效率。环境温度为T0＝300k，已知：（15分）300k时，H1＝kg，S1=kJ/kgK300k时，H2＝kg，S2=kJ/kgK解：（1）QHWs866.76953.741021.61088.6kJ/kgW1T0StT0(S2QS1)(2)T03004.71987.0751088.6/300383.09kJ/kg(3)WidHT0S866.76953.743004.71987.075)=kJ/kgWid793.5477.7%(4)1021.6Ws一、单项选择题（每题1分，共30分）：本大题解答（用A或B或C或D）请填入下表：题号12345678910答案BCCDDCDBCD题号11121314151617181920答案BDCBCDAAAB题号21222324252627282930答案ABCABCDABB1．关于化工热力学研究特色的以下说法中不正确的选项是（）研究系统为实质状态。解说微观实质及其产生某种现象的内部原由。办理方法为以理想态为标准态加上校订。获取数据的方法为少许实验数据加半经验模型。应用领域是解决工厂中的能量利用和均衡问题。2．Pitzer提出的由偏爱因子ω计算第二维里系数的广泛化关系式是（）。A．B=B0ωB1B．B=B0ω+B1C．BPC/（RTC）=B0+ωB1D．B=B0+ωB13．以下关于GE关系式正确的选项是（）。A.GE=RT∑XilnXiB.GE=RT∑XilnaiEiiEiiC.G=RT∑XlnγD.G=R∑XlnX4．以下偏摩尔自由焓表达式中，错误的为（）。A.GiiB.dGiVidPSidT；C.GinGD.GinGniT,P,njiniT,nV,nji5.下陈述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)是该物质自己的特征。6．泡点的轨迹称为（），露点的轨迹称为（），饱和汽、液相线与三相线所包围的地域称为（）。A.饱和汽相线，饱和液相线，汽液共存区B.汽液共存线，饱和汽相线，饱和液相区饱和液相线，饱和汽相线，汽液共存区7．关于逸度的以下说法中不正确的选项是()（A）逸度可称为“校订压力”。（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误差。（D）逸度可取代压力，使真实气体的状态方程变成fv=nRT。（E）逸度就是物质从系统中逃逸趋向的量度。8．范德华方程与

R－K

方程均是常有的立方型方程，关于摩尔体积

V存在三个实根也许一个实根，当存在三个实根时，最大的

V值是

。A、饱和液体体积C、无物理意义

B、饱和蒸汽体积D、饱和液体与饱和蒸汽的混杂体积9．可以经过丈量直接获取数值的状态参数是。A、焓B、内能C、温度D、熵10．关于流体混杂物，下边式子错误的选项是。A、MilimMiB、HiUiPVixi0C、理想溶液的ViViUiUiD、理想溶液的SiSiGiGi11．由纯组分形成理想溶液时，其混杂焓HidB。A.>0；B.=0；C.<0；D.不确立。12．系统中物质i的偏摩尔体积Vi的定义式为：。Vi]T,v,njiB.Vi[V总]T,v,njiC.ViVi]T,p,njiD.Vi[V总]T,p,njiA.Vi[ni[ninini13．混杂气体的第二维里系数A.T和P的函数B.仅为T的函数C.T和构成的函数D.P和构成的函数14．以下论述错误的选项是。A．P-R方程能同时应用于汽、液两相计算，正确度较高。R-K方程能同时应用于汽、液两相计算，正确度较高。C.活度系数可以大于1也可小于1。D.压缩因子可以大于1也可小于1。15．混杂物的逸度与纯组分逸度之间的关系是。A.fxifi；B.ffi；C.lnfxilnfi；D.lnfxilnf0xi16．纯物质临界点时，比较温度Tr。A.＝0；B.>1；C.<1；D.=1。17．当潜水员深海作业时，若以高压空气作为呼吸介质，因为氮气溶入血液的浓度过大，会给人体带来致命影响（近似氮气麻醉现象）。依据下表中25℃下溶解在水中的各种气体的亨利常数Ｈ，你以为以（）和氧气的混平易体为呼吸介质比较合适气体H/bar气体H/bar气体H/bar气体H/bar乙炔1350一氧化碳5400氦气126600甲烷41850空气72950乙烷30600氢气71600氮气87650二氧化碳1670乙烯11550硫化氢550氧气44380A氦气B二氧化碳C．乙烷D．甲烷在和101325Pa下水的化学位与水蒸气化学位的关系为(A)μ(水)＝μ(汽)(B)μ(水)＜μ(汽)(C)μ(水)＞μ(汽)(D)没法确立19．298K下，将两种液体恒温恒压混杂，形成理想液态混杂物，则混杂前后以下热力学性质的变化状况为：A(A)S>0，G<0(B)S=0，G<0(C)S<0，G>0(D)以上均不对20在同一温度下，单组分系统T—S图上各等压线随熵值的增大，压力将（）A．增大

B．减小

C．不变

D．不必定21.偏摩尔性质是A．强度性质

B．容量性质

C．超额性质

（D．节余性质

）22等温等压下，在A和则B的偏摩尔体积将随A.增添B.减小

B构成的均相系统中，若A的偏摩尔体积随A浓度的改变：()C.不变D.不必定

A浓度的改变而增添，23..利用麦克斯韦关系式，其目的是将难测的（）与易测的（A.H，U，S，G；x,yB.逸度系数，活度系数；C.H，U，S，G；P、V、TD.逸度系数，活度系数；

）联系起来。P、V、Tx,y24.关于化学势的以下说法中不正确的选项是()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徙的方向25.对单位质量，定构成的均相流体系统，在非流动条件下，错误的热力学基本关系式是（）。A．C．

dH=TdS+VdpdG=-SdT+Vdp

B．dU=SdT–pdVD．dA=-SdT–pdV26.Vg和Vl分别为饱和蒸汽和饱和液体的体积，x为湿蒸汽干度，则湿蒸汽的体积A.V=x(Vg-Vl)+VgB.V=(Vg-Vl)+xVlC.V=x(Vg-Vl)+VlD.V=(1-x)Vg+xVl

V为：27.对理想溶液拥有负误差的系统中，各组分活度系数γ

i（

）。A．

>1

B.=0

C.=1

D.<128.对

1mol

符合P

RT/(V

b)状态方程的气体，(

S/

V)

T应是（

A）A.R/

（V-b）

B.RC.-R/P

D.R/T29.本课程学过各种状态方程如

RK方程、理想气体方程、

vdW方程、

SRK方程，

PR方程，请为它们的计算正确度排序。A．RK>PR>SRK>vdW>理想气体方程

;

B．PR≈SRK>RK>vdW>理想气体方程

;C．PR>vdW>SRK>RK>理想气体方程

;

D．SRK>RK>PR>vdW理>想气体方程

;30.在P-V图上，从过热蒸气的状态点a出发，达到过冷液体的状态点d，可以是均相的门路(a→b→c→d)，也可以是非均相的门路(a→b’→c’→d)。请指出相应正确的P-T图为.A.B.C．D.题号12345678910答案BCCDDCDBCD题号11121314151617181920答案BDCBCDAAAB题号21222324252627282930答案ABCABCDABB二、填补题（每空1分，共25分）1．纯物质P-V图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于___0______。2．节余性质是指在相同的温度和压力下超额性质是指真实溶液与理想溶液4．溶液中组分i的活度系数的定义是

真实气体与理想气体热力学性质之差。热力学性质之差。????id/xifi/xififi/fi。i=ai5．某气体温度为T℃，其临界温度为TC℃，给气体加的压力P足够大，则气体能被液化的温度条件是T<TC。N6．检验汽液均衡数据靠谱性的基本公式为Gibbs-Duhem方程，其形式为xidMi0。i07．在真实气体混杂物P→0时，组分i的逸度系数i等于1。8．三参数比较状态原理中，三参数是指Tr,Pr,ω。9.混杂法规描述的是混杂物的虚假参数与所含纯组分以及构成之间的关系,它的提出是为了解决混杂物热力学性质的计算问题。10.偏爱因子的定义是lg(Prs)T.，1.000其物理意义是表示分子与简单的球形流07体在形状和极性方面的偏爱度。。11.体积膨胀系数的定义式为：1V那么，理想气体的体积膨胀系数为1/T。VTP12.在下表空格处填入相应的偏摩尔性质或溶液性质MiMMxiMi?lnflnf?ln(fi/xi)xiln(fi/xi)ln?ilnlnxiln?i㏑γiGE/RTGE/RTxilni13．逸度的标准态有两类，

1）以

Lewis-Randall规则

为定章，比方

25℃,1atm

下盐酸中的水；2）以

Henry规则

为定章，比方

25℃,1atm

下盐酸中的

HCl

；14.混杂性质变化的定义

MM

xiMi0

。三、判断题（请在正确的题后括号内画“√”,错误的画“×”）（10分）1．维里系数的物理意义是代表物质极性的大小。(×)2．关于理想混杂物，H,G,V均为零。(×)3．关于二元混杂物系统，当在某浓度范围内组分2符合Henry规则，则在相同的浓度范围内组分1符合Lewis-Randall规则。(√)4.理想溶液的混杂性质和超额性质相同。(×)5．混杂物系统达到汽液均衡时，总是有f?ivf?il,fvfl,fivfil。(×)6．化学位可表示成四个偏导数形式，每个偏导数都是偏摩尔性质。（×）7．关于理想溶液，全部超额性质皆等于零。（√）8.在T－S图上,空气和水蒸气相同,在两相区内,等压线和等温线是重合的。(×)Ndlni9.等温、等压下的N元混杂物的Gibbs-Duhem方程的形式之一是xi0。(×)dxii010.温度和压力相同的两种理想气体混杂后，则温度和压力不变，整体积为本来两气体体积之和，总内能为原两气体内能之和，总熵为本来两气体熵之和。(×)四、计算题（共35分）1．（10分）已知时测得某蒸汽的质量体积为4183cm3.g-1，央求出单位质量的H、S和G函数各是多少（50℃）时水的饱和汽、液相性质性质M饱和饱和汽液相相MgMlV/5229H/S/Jg-1K-1v(1x)vslxvsv(1x)0.0010223x5.2294.183m3/kg(3分)。x=0.8h(1slsv(10.8)289.300.82625.42158.18kJ/kg(2x)hxh分)s(1x)sslxssv(10.8)0.94410.87.76956.4044kJ/(kggK)(2分)uhpv2158.180.0341832032.69kJ/kg(3分)2．（10分）在298K和下二元系焓变H20.9x1x2(2x1x2)已知H1418J/molx为摩尔分数以Lewis—Randall定章为基H2627J/mol准，求：（1）H1，H2(4分)；2）无穷稀释偏摩尔值H1，H2(3分)；（3）H1，H2(3分)H20.9x1x2(2x1x2)20.9(x1(1x12))dH20.9(1x12)x1(2x1)20.9(13x13)dx1H1H(1x1)dH20.9(13x13)(1x1)(20.9)(13x12)dx1321)20.9(2x13x1H2HdH20.9(1223x1dx1x1)x1(20.9)(13x1)41.8x1H1limH120.9J/molx10H1H1H141820.9438.9J/molH2limH241.8J/molx20H2H2H262741.8668.8J/mol3．（15分）已知某二元溶液的活度系数模型ln1Ax22；并已知lnf1ABC;lnf2A为，此中A,B,C仅是T,P的函数。求ln2,GE/RT，lnf?1,lnf?2，lnf。（均以Lewis-Randall定章为标准状态。)（15分）N(2分)依据GD方程：xidlni0i0x1dln1x2dln20解：(3分)(2分)(2分)(3分)(3分)

ln2x2x1dln1dx2x2x12Ax2dx2x1dln22Ax1dx1ln20x21x2dx2x21x2x10ln2Ax12?Ax22ln1ln(f1)x1f1?2lnx1lnf12lnx1ABClnf1Ax2Ax2?Ax12又ln2ln(f2)x2f2ln?2lnx2lnf12lnx2Af2Ax1Ax1GE(xilni)x1Ax22x2Ax12Ax1x2RT??lnfx1lnf1x2lnf1ABx1Cx12x1x2Ax1x2(BC)x1A一．选择题（每题1分，共15分）：1、对单原子气体和甲烷，其偏爱因子ω，近似等于:()a.0b.1c.2d.32、纯物质临界点时，比较温度T()ra.=0b.>1c.<1d.=13、下陈述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)是该物质自己的特征。4、下边的说法中不正确的选项是()（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、关于逸度的以下说法中不正确的选项是()（A）逸度可称为“校订压力”。（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误差。（D）逸度可取代压力，使真实气体的状态方程变成fv=nRT。（E）逸度就是物质从系统中逃逸趋向的量度。6．二元溶液，T,P一准时,Gibbs—Duhem方程的正确形式是().a.Xdlnγ/dX1+Xdlnγ/dX2=0b.Xdlnγ/dX+Xdlnγ/dX1=01122=011222=0c.Xdlnγ/dX+Xdlnγ/dX1d.Xdlnγ/dX–Xdlnγ/dX11122111221在和101325Pa下水的化学位与水蒸气化学位的关系为(A)μ(水)＝μ(汽)(B)μ(水)＜μ(汽)(C)μ(水)＞μ(汽)(D)没法确立8.关于热力学基本方程dU=TdS-pdV,下边的说法中正确的选项是()(A)TdS是过程热(B)pdV是体积功(C)TdS是可逆热在可逆过程中,pdV等于体积功,TdS即为过程热9.关于化学势的以下说法中不正确的选项是()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徙的方向10.关于活度和活度系数的以下说法中不正确的选项是()（A）活度是相对逸度，校订浓度,有效浓度；(B)理想溶液活度等于其浓度。（C）活度系数表示实质溶液与理想溶液的误差。（D）任何纯物质的活度均为1。（E）的i是GERT偏摩尔量。A和B构成的均相系统中，若A的偏摩尔体积随浓11.等温等压下，在度的改变而增添，则B的偏摩尔体积将：()A.增添B.减小C.不变D.不必定12.麦克斯韦关系式的主要作用是()简化热力学变量的计算；(B)用某个热力学函数取代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取代不易测定的状态性质的偏微商；(D)便于用特征函数表达其他热力学函数13.以下四个关系式中哪一个不是麦克斯韦关系式()A.（T/V)=（V/S)pB（T/p)=（V/S)pS.SC（S/V)T=（p/T)VD（S/p)=-(V/T)..Tp14.对1mol理想气体，应是（）a）R/V；（b）R；（c）-R/P；（d）R/T。15.以下各式中，化学位的定义式是()a.c.

ii

[(nH)]P,nS,njb.ni[(nA)d.]P,T,njni

i[(nG)]nV,nS,njni[(nU)i]T,nS,njni二、以下判断题正确者用“√”；不正确者用“×”。（每题分，共5分）1、热力学本源于实践——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，常可观察（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构成的三相PVT系统,达均衡时,仅一个自由度。()3.任何真实气体的性质可用同温同压下,该气体的节余性质和理想气体性质的总和计算。()4.在T－S图上,空气和水蒸气相同,在两相区内,等压线和等温线是重合的。()5.超额自由焓与活度系数间的关系有GtERTlni。()niT,P,nji6.符合Lewis-Randall定章的溶液为理想溶液。()7.只有偏摩尔自由焓与化学位相等，因此(nG)是最实用的()i[]T,P,njini8.当取同一标准态时,溶液的过分热力学性质有HMEHME。()9.理想溶液中溶液的超额自由焓GME0因此组分的活度系数i0。()??i为组分的分逸度,010.当T、P一准时,溶液中组分i的活度系数iii为纯组分逸度)。0(i()三、填补题（每空1分，共25分）：1．逸度的标准态有两类，1）以为定章，2）以为定章，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__________________。广泛化方法分为_____________和_____________

两种方法；用广泛化方法可以计算

_____________、_____________、_____________和_____________性质。5、活度的定义

__________

__

_；活度系数的定义

。6、节余性质的定义

。7、混杂性质变化的定义8、超额性质的定义

。。9、偏爱因子的定义

。四、简答题（共20分）1.化工热力学的研究特色是什么（4分）2.液化石油气的主要成分为丙烷、丁烷和少许的戊烷而不是甲烷、乙烷或正己烷，试用下表分析液化气成分选择的依照。（4分）物质Tc，℃Pc，atmTB，℃燃烧值，kJ/g甲