化工热力学习题集(附答案).docx

模M一一.单凄选择(每1分，共20分)本大题解答用A或B或C或D)请填入下表；题号I23456789IO答案鹿号11121314151617181920答案T温度下的纯物质,当压力低于该温度下的泡和蒸汽压时.则气体的状态为(C)C.过热蒸汽C.=P'Tc.=r(r)A.饱和蒸汽B.总临界流体璃度下的过冷纯液体的压力尸(A)A.>P'(T)B.<P,(T)丁玛度下的过热纯蒸汽的压力P(B)A.>P,(T)B.<P'(T)纯物质的其次Viria1.系数8<A)A仅是7的函数B是丁和尸的区数C是7和丫的函数D是任何两强度性质的函数能表达液体在临界点的/M华温践的正确曲势的ViriaI方程，必衢至少用到<)A.第二ViriaI系数B.其次ViHa1.系数C.无穷项D.只须要走向气体方程液化石油气的主要成分是<A)A.丙烷、丁烷和少琉的戊烷B.甲烷、乙烷C.正己烷立方型状态方程计算V时假如出现三个根，则嫌大的根去示<B)A.他和液摩尔体枳B.饱和汽摩尔体积C.无物理意义偏心因子的定义式(A)a<y=-g(C,)n,7-1B"=-电(Otiu1TC.W=-1.g()7r.109 .设Z为X.y的连续函数.依据欧拉连锁式.有(B)aB三三=-b(f1(I三iC图胤图Jsam=-'10 .关于偏离函数M志向性质M,卜列公式正确的是(C)A.M1.t=M+M'B.MftM-2M'C.M=M-M'D.M'=M+M11 .下面的说法中不正确的是(B)（八）纯物质无偏摩尔埴。<B)任何但摩尔性质都是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(D)（八）逸度可称为'，校正压力”.(B>逸度可称匆有效压力”.（C）逸度表达了其实气体对志向气体的偏差.（D）逸度可代替压力,使其实气体的状态方程变为六=”/?r.（E）通度就是物质从系统中逃逸电势的好度.13 .:元溶液，T.P肯定时,GibbsDuhem方程的正确形式是（）.a.X1.d1.111dX+X2d1.ny2dX1=Ob.X,d1.11dX2+X2d1.n"dX=0c.X1.d1.n,dX1+X-d1.nydX=0d.X,d1.ndX1.X2d1.ndX1=014 .关于化学势的下列说法中不正确的是（A）A.系统的仅摩尔fit就是化学势B.化学劣是系统的强度性质C.系统中的任一物质都行化学势D.化学势大小确定物质迁移的方向15 .关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是（E）</）活度是相对逸吱，校正浓度,有效浓度：（B）志向溶液活度等于其浓度。<C）活度系数丧示实际溶液与志向溶液的偏差.（D）任何纯物质的活度均为1<E>是GTRT的假库尔量，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1.浓度的变更而增加.则B的保摩尔体枳将：（B）A.JftJJIIB.减小C.不变D.不肯定17 .下列各式中.化学位的定义式是（A）.nH.a,"yc.in.)18.混合物中组分i的逸度的完整定义式是,.,nG)1bM5.ihC')1dA-IMI,ASGi=RTdhRIunfi/(Y.P)=1BZGi=RTdInhIim/PJ=ICdG=RTdInf,Iimfi=1:D.dGi=RTdmhIin1.t=1p0pO19 .关于偏摩尔性质，下面说法中不正确的是（B>A.的摩尔性质与温度、质力和组成有关B.偏摩尔格等于化学位C.偏摩尔性质是强健性质D.偏摩尔自由熔等于化学位20 .下列关于AG关系式正确的是（B>A.G=RTX,1.nX,H.G=RTX,1.n«,C.G=RTX,1.ny,D.G=RX,1.nX.二、填空Ji1 .纯物质的临界等温线化临界点的斜率和曲率均等于.数学上可以表小为和2 .依据PiIZer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匈，可食去汨到、.并依据公式,计算出Z黄如无法身表，也可依据一断的ViriaI公式Z=I+变,利用B0.B仅为对比温度的晚数,计算出BtB1.依据公RT式，计算出B,从而得到Z的数伯。3 .热力学笫肯定律的公式表述（用做分形式）：.热力学其次定律的公式表述（即燃差与可逆热之间的关系.用微分形式）：.4 .几个更要的定义公式：培H=：自由能A=：自由燃G=>10.对二元溶液,当T、P肯定时，公式七4也+*、也a=0成立.dxidxz四、计Iu1.1 .利用MaXWC1.1.关系式等，将纯流体的4S表示成r.尸的函数，2 .25-C.0.1MPaCif1.分1和2形成溶液,其体枳可由下式表示：V=40-2X1-IOXr(cm,mo1.).式中Xi为组分1的摩尔分数.V为溶液的摩尔体积.求,(I)%Vi(2)匕，V/(3)V1,V2f(4)Vt(5)V£；纲分听从1.CwiSRandaI1.定则.10分)3 .酒窑中装有Iom'的96%(mt)的酒新溶液,欲将其泡成65%的浓度,同衢加水多少?能知到多少体枳的65%的酒精？i殳大气的温度保持恒定，并已知下列数据酒精浓度”OnSmOr1.Ksmcm'mo1.I96%14.6158.0165%17.1156.584 .己知40C和7.09MPa卜，.元混合物的In/=1.96-0.235邛丹，位为MPa),求(u)*=02时的/2:(b)f1.J2模拟题二选择(每1分，共15分)I、时的原子气体和卬烷，其偏心因子3近似等于()。a.Ob.1c.2d.32、纯物旗临界点时，对比温度Tr<>a.=Ob.>1c.<1d.=I3、下述说法哪一个正确？某物质在临界点的性质<),（八）与外界图度有关(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()。（八）纯物质无偏库尔fit.<B)任何倒摩尔性防都是T,P的函数.(C)偏摩尔性质是强度性质.(D)强健性质无偏庠尔城,5,关于逸度的下列说法中不正确的是().（八）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Zt实气体对走向气体的偏差；(D逸度可代杵压力，使真实气体的状态方程变为"="RT;(E)逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。6.二元溶液.工P肯定时Gibbs-Duhcm方程的正确形式是().a.XdnYMX+X2d1.ny2dX>=0b.Xd1.ndX廿X2d1.nfdX1=0c.Xd1.ndX+X2d1.nydX=0d.Xd1.ndX1-X2d1.ndX1=07.在37315K和101325Pa下水的化学势与水蒸气化学势的关系为().（八）(水)=(汽)(B)(水)V1.1.(汽)(C)(水)>(汽>(D)无法确定8 .关于热力学基本方程dU=TdS-pdV.下面的说法中精确的是().（八）TdS是过程热(BHXiV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.系统的偏睢尔量就是化学势B.化学势是系统的强度性质C.系统中的任一物咙都有化学势D.化学势大小确定物质迁移的方向10 .关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是(上（八）活度是相对逸度，校正浓度,有效浓度：(B)志向溶液活僮等于其浓度.(C)活度系数表示实际溶液与志向溶液的偏差，(D)任何纯物侦的活度均为1。(E)y,GRT的但摩尔量11 .等温等压下，在A和B组成的均相体系中，若A的假摩尔体枳随浓度的变更而增加，则B的偏摩尔体枳将().A.增加B.减小C.不变D.不肯定12 .麦克斯韦关系式的主要作用是().（八）简化热力学变H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侦的偏澈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 .下列四个关系武中哪一个不是麦克斯韦关系式？()a.<511av)s=(awas)HB(E附S=(awa$MC(05V)r=(3PgThD(Sfp)r=-(Vc)Tip(竺)14 .对Imo1.走向气体,应是()（八）R.'V：(b>R:(c)R,'P：(d)R/T.15 .下列各式中，化学势的定义式是(>,tH)次，rG)a瓦高T"0,.)(nU)Cb-,dM-hrK”,二、下列推断1正确者用不正确看用“x”（每届05分，共5分）I、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，热力学的一样性原则，常可考杳（骁）出科研或实践中引出的错误相识并加以订正。（）2 .由三种不反应的化学物质址成的三相PvT体系,达平衡时仅一个自由度，（）3 .任何其实气体的性质可用同温同枭下,该气体的剩余性防和志向气体性质的总和计算.（）4 .在T-S图上，空气和水蒸气一样，在两和区内等压线和等温税是曳合的.（）5 .超额吉氏函数与活度系数间的关系有华=RThyy1.（）1.血J”»i6 .符合1.cwiS-Randa1.1.现则的溶液为志向溶液.（）7 .只有儡庠尔吉氏函数与化学外相等，所以MTIrr1.tW是最有用的（）加.8 .当取同一标准态时，溶液的总额热力学性质有/"=£.（）9 .志向溶液中溶液的超额吉氏函数G*=0,所以组分的活度系数匕=O.（）10 .当T、P肯定时，溶液中组分i的活度系数%=%（i为组分i的殂分逸度系数，楂为纯组分i的通度系数.（）三、填充题（每空1分，共25分入I.逸我的标准态有两类，1）以为规则，2）以为现则，请举例说明1）2）.2 .写出热力学基本方程式：3 .对志向溶液.H-,.V三.,ASr,G三.4 .对陶态原理是指.三叁数对应态原埋中三个参数为.普遍化方法分为和两种方法；用普遂化方法可以计算、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、混合性施变更的定义J8、超额性质的定义-9、信心因子的定义J四、Wfff1.（共20分）1.化工热力学的探讨特点是什么？（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分物而7；，VPc»QtmTnV燃烧值,k"g甲烷82.6245.36161.4555.6乙烷32.1848.08-«8.6552.0丙烷%.5941.9842.1550.5正丁烷151.937.430.549.6正戊烷196.4633.32361.O549.1正己烷234.429.8068.7548.43 .从热力学角度说明，超临界萃取技术为何常选CO;作为萃取剂？(4分4 .陆述纯物随P-V图上点、戏和区域的意义用图说明)，并写出临界等遍的数学特征“(8分五、计算Je(共35分)：1.己知50'C时测得某湿蒸汽的质疑体积为100OCm'g1.求单位旗吊的H、S和G函数各是多少？(10分)50时水的饱和汽、液出性质性SiM饱和液相M1饱和汽相”，V1.c11.g,1.012112032ajg,209.322443.5HJgSjiKJ209.332'S370.70388.0763模拟题三一、选择超1、关于化工热力学用途的下列说法中不正确的是(C)A.可以推断新工艺、新方法的可行性：B.优化工艺过程；C.预料反应的速率：D.通过热力学模型，/11易测得数据推算难测数据，用少法试验数据推算大城有用数据：E.相平衡数据是分别技术及分别设茶开发、设计的理论基础。2、纯流体在肯定潮度下,如压力低于该甜度下的他和蒸汽压，则此物质的状态为(D),A.泡和蒸汽B.饱和液体C.过冷液体D.过热蒸汽3、超临界流体是下列(A)条件下存在的物质，A.高于TC和高于PCB.临界温度和临界压力下C.低干TC和高于PCD.高于T,和低于PC4、对单原子气体和甲烷，其偏心因子3,近似等于A).A.0B.IC.2D.35、关于化工热力学探讨特点的下列说法中不正确的是(B（八）探讨体系为实际状态.(B)说明微观木侦及其产生某种现象的内部缘由，(C)处理方法为以志向态为标Jft态加上校正。(D)获汨数据的方法为少房试验数据加半同历模型.(E)应用领域是解决工厂中的能审利用和平同SS,6、关于化工热力学探讨内容,下列说法中不正确的是(C)A,推断新工艺的可行性，B.化工过程能M分析。C反应速率预料，D.相平衡探讨7,(1.5分)0.1MPa,40OK的MIkmOI体枳约为D)A33261.B332.61.C3.3261.D33.26，'8,卜列气体通用常数R的数值和单位，正确的足A)B1.987caVkmo1.KA8314×101,aW,/kn>1.-KC82.05cmiatmKD8.314.“"长9、纯物质PV图临界等淑线在临界点处的斜率和曲率都等于B).A.-1.B.0C.1.D.不能确定10、对志向气体有AAaUsP)T<(»B.(HP)>0模拟题一-.单项选择期（«1分，共20分）本大等（用A或BJeCjeD）请填入下表,帔号12345678910答案CABAAABABCSS号I1.121314151617181920答案BDCAEBAABB二、填空JI2. Z,.Z1.,Z=Z,+rZ,.-=B't+B'RTi3. dU=dQ-¥dW,dS=/4. H=U+PV.A=U-TS.G=H-TS5. dU=TdS-pdV.HH=TdS+Vdp,dA=-&一次“，dG-SdT+Vdp10.M=HI+8：.H2=%+渥7.0.0,-KZx,.1.nXj,KTxi-Iiii9.志向8.i4IntII.的摩尔性质(更)溶液性质(W)关系式(M=£vm)H1HH=EX,H1卜夕)nn=gVn(%)In应InIn9=Z%Inti1.nTiG%=x'4ny'iWMAW=EXJ丽i三、是非题号12345678910答案×××X×X×X四、计IUI1.(RPdS表示成dT和dP的fdQ'借=由.等压条件下，d0=Gr,由MaXWCu方程可知，()=_(/)V*=28cm'mo1.=50cmjmo1.模拟题八一、单项选择题本大题解答(用A或B或C或D)请填入下表:的号12345678910答案BCCDBCAACBJa号I1.12131415161718答案CDCDADBC二、填充I.0；2.其实气体，志向气体：3.匕=/U4. =1-%:5. Wsi=(H1-If1.)-Tn(S2-St),E,=Wxf=(H2-Ht)-Tn(Si-S1)；6. GibbsDuhenk7.不行逆性；8.完全可逆，9.大：10.I；II.无热：12.混合；13.Tr.Pr.3三、推断题号12345答案XXIX四、MWf1.I.答：稳定流淌系统的热力学弟肯定律表达式为：AH+:A+gz=Q+W,(I)流体流经换热器传杨设备W,=0:另外，考虑动能项和势能项与烯变之间的数情级差别，动能项和势能项可以忽视，即：A/=0,49=0；因此,稳流系统热力学第肯定律可化简为：Mi=Q流体流经泵、压缩机、透同等设备在数业级的角度上，动能项和势能项不能与均变相比较，可以忽祝，即：/=(),zOi即：Aw=Q+W,若这些设番可视为与环境绝热，或传热用与所做功的数值相比可忽视不计，那么进一步可化简为：A"=W,2.殂分i在汽相分逸度系数3J=.，联=输出T，五、计算题I.解：(I)/,H1.<-X)+HvX=120XO.I+2554×0.9=2310,6JK1¾=St(1.-X)+st=0.4177×0.1+8.4808X0.9=7.6745QKg-1K'Q=OS,=ASf4i=S2-S1.=7.6745-6.535=1.13957-Kg'-K'WS=AH=2310.6-3174=-863.4KJWia=SH-T,S=<2310.6-3174)-298X1.1395=-1203K-'IVf=7；,-=29B×1.1395=339GKJ-KgW863417=j1._=22±Zx|oo%=71.8%I匕1203(2>S1.=().0168KJ-Kf>-'-KT11298'S,=Sh,+S1.t=1.1.395+O.OI68=1.1.563QKg'KWS=AH-Q=-863.4+5=-858AKJ-Kg'VV,=7；,-AS,=298×1.1563=344.6KJK'Wii1.=一1203K/KM”上需Xm%=7E%2.解:W=20.9.r1.v,(2x1.+j,)209,1.(1-x'»半=20.41-x：)+再(-2a)=20.9(1-3.v1,)C<1.M.=/+()-x)=20.9(1.-3x?)+(1-X1)(20.9)(1-3x；)小=20.9(2x;'-3-+1)W2三/-x1=20.9(1-J*)-.r1.(20.9)(1-3x1.1)三41.8.771.*=IimW1=20.9n<H；=W1+A瓦”=418+20.9=438.97/m1.W*=IimAM1=41.8»/77；>/,+AM：=627+41.8668.87/W?/3.解：(1)IhT11z.7zeyjr.,丁、四故：对于二元混合物,可以运用二元极矩公式计算活度系数J74二元低地公式为：'”二将G£/«7=/?卬h代入上式，整理得：1%=风4、(I)P=85IJmmHg(2>依据相对挥发度在两端一个大于3个小于，所以存在恒沸点，又依据y>.r>1.所以为最高恒沸点模拟题九一、选择正确答案并简要说明为什么1 .选（八）。由朝余性质定义MR=M-W=2 .选（b）.过程不行理S,>O,吸热S>0,S>O.3 .选（b）（c）°由志向功的定义及志向功与火用变更的关系AE，=-W“,或W,=-AE,4 .选（a>（b）.出热力学第肯定律知，节流过程是等均过程，但节流过程是不行逆过程.S>O二、简答题1. （1）图解法，如图示。（2）公式法（3）偏麻尔混合变埴法（4）由定义式（5）有吉布斯-杜友姆方程.上述答案K1.意-:种均可，2. Ah+!Au'+gZ=q-V、（以IKg为基准）对于换热过程,u=0.gZ=O,Ah+1u'+gZ=q-WW,=O，Ah=q.换热量可由过程的结变更求出。（举例可随意）三'证明题解：等T,等PZX1.dMi=OXIdHI+x,dH,=0x+x,=-=0Jdx1.dx1.X1-1.=XIx1.2Bx,=x,2Bx1.,.左式=右式dx2dx、即从热力学角度考虑该对方程合理。四、计算题解：绝热Q="Ws=-ZJMWt=H1.-H2=3093-2707=386KJ/KgE,=W-,5=(2707-3093>-298×(7.127-6.207)=-660.16kJKg=T0S=274.16KJ1KgE,=-Wu.7匕=6016KJfKg；绝热：.S*0则W1.=Anj=T<,S274.1.6UKg2 .解：-=1.ny1=0.7x|X,+x,.7蚂凶卫RT71'-dx1=0.7x1.x,+0.7x,(1.-2x1)同理Iny2=G7x：=0.7x1.x,+0.7x2(x,-x1.)=().7x;3 .解：相平衡判据简化为：Pyi=y,x,p；y1.=一一%x耳+y,x2KInyI=O.7XOS=O.1757,=1.1912y,=z,=1.1912.y1.=0.68y2=0.32P=126.87(X7%)模拟题+一、选择题I .B2.D3.B4.A5.B6.C7.D8.A9.B10.AII .B12.B13.A14.BI5.BI6BI7AI8.B19.B20.C二、填空题I.温度2.R，PV或1仃3.最大4.f"=M-f"5.汽液平衡6.dn-ZVd7.Gibbs-Duhem方程8.走向气体的混合物9.热力学第肯定律、热力学第肯定律和热力学其次定律三、推断题X4.5.6.X7.8.×9.×10.I.×2.×3.四、简答题I（5分）.解：闾号。2.（5分解：Ht=H-H,jHe对于志向溶液：Hrf=0.W,H=W'H'=W五、论述题解：恒温恒压下G-OEqZ'd1.n%=O（2分）（I分）dxy=-dx2dn7dx=Fdn/<1.x2=-2Ax1.x2d1.ny、CD4r=2犯X?dx（2分）-x1.d，；4+2=-2Ax1.2+2Bxtx2=2xtxi（B-A）当A=B时，符合热力学一样性检蛤六、计算分析题1. （14分）解：单位制冷量：0=H1-Hj=1661-535=I126J（2分）制冷剂循环IA：，】=QJq1.1.=2（XnX）/1126=177.62（2分）（2）单位制冷剂消耗的功；W；=H2-W1=189（）-1661=229kJkg（2分）压缩机消耗的功率：P=也工=177.62x229/3600=11.30KW（2分）3600（3）制冷系数：£=鱼=U丝=4.92（2分）Wi229（4）单位制冲剂放热量：（2=H,-H2=535-189（）=-1355*7/?（2分）冷凝器热负荷：Q1=-1355X177.62=-24（）615kJ（2分）2. （6分）解：有效能：Z；=I1-=（1-）100=4（）AkJ（3分）ITJ500无效能；B1=IW-40.4=59.67（3分）3. （10分）解：低压下汽液平衡的计算式为：yP=yxP：（4分）=Z.y=Z%xP.E'+八*/'（4分）=2.92X0.3X0.431+1.17*0.7*24.9=20.7707kPa（1分）（1分）y;=I-0.01818=0.98184. （10分）解：Mi=（3分）H"=M'+A/；（3分）等压过程：Mi；1=J；C/r=Ia）*（5-300）=20000kJ/kn>1.（2分）H=He+AH1.d=5000+2（X）0O=25（XXKA（2分）所以500K时的熠值为25OKJKg5. （5分）AAA解：In<1=-0.35667,1.n,=-O,5IO82.In5=-0.10536An=¾1.n（,=xto+x21.nj+xjhj=-0.02544-0.17979-0.047412=-0.2516（2分）（1分）（2分）¢=0.7775f=P=0.775×6.0=4.665P2.25-C.0.1MPa下组分1和2形成溶液,其体枳可由下式表示：V=4012X-IOX12(cm,mo1.)._式中Xi为组?I鲤色尔分数,V为溶液的摩尔体积.求，()匕，V,;(2匕。，号,(3)匕，V2,(4)AV1(5)Vfi1.ewis-Randa1.I定则.10分3、已知某二元溶液的活度系数模型为In为=AX各并已知InA=A+8-Un2=.4其中4.8C仅是T.P的函数.求Inh.GERr.1.Inj2Jn/;(均以1.CWiS-RandaI1.规则为标准状态.)(15分)2.V=28-20X+10X2*K=40+IOXiVi=18cm5mo1.Vz=40cm5mo1.V=10XXzV*=IOXiX：3.设加入醇负水最终体积Vcmi原来有和班摩尔的水和乙醉则行