化工热力学习题集及答案

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2 模拟题一

一．单项选择题（每题1分，共20分）

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（ ）

饱和蒸汽 超临界流体 过热蒸汽

T 温度下的过冷纯液体的压力P （ ）

>()

T P s <

()T P s =()T P s T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ ） >()T P s <()T P s =()T P s

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 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（ ）

第三virial 系数 第二virial 系数 无穷项 只需要理想气体方程

液化石油气的主要成分是（ ）

丙烷、丁烷和少量的戊烷 甲烷、乙烷 正己烷

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（ ）

饱和液摩尔体积 饱和汽摩尔体积 无物理意义

偏心因子的定义式（ ）

0.7lg()1s r Tr P ω==--

0.8lg()1s r Tr P ω==-- 1.0lg()s r Tr P ω==-

设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ ） A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ??????????

关于偏离函数MR ，理想性质M*，下列公式正确的是（ ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =-

C. *R M M M =-

D. *R M M M =+ 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 。

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。

二元溶液，T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( ).

a. X1dlnγ1/dX 1+ X2dlnγ2/dX2 = 0

b. X1dlnγ1/dX 2+ X2 dlnγ2/dX1 = 0

c. X1dlnγ1/dX 1+ X2dlnγ2/dX1 = 0

d. X1dlnγ1/dX 1– X2 dlnγ2/dX1 = 0

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

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

。 j j j j n nS T i i n T P i i n nS nV i i n nS P i i n nU d n nA c n nG b n nH a ,,,,,,,,])([.)([.])([.)([.??≡??≡??≡??≡μμμμ　　　　　　　　　　　　　　

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A. d G ___i=RTdlnf ^

i,

lim

→p [f ^i /(YiP)]=1 B. d G ___i=RTdlnf ^

i,

lim

→p [f ^

i /P]=1

C. dGi=RTdlnf ^

i, 0

lim

→p fi =1 ； D. d G ___

i=RTdlnf ^

i, 0

lim

→p f ^

i =1 19．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ΔG 关系式正确的是（ ）

A. ΔG = RT ∑Xiln Xi

B. ΔG = RT ∑Xiln ^

a i C. ΔG = RT ∑Xiln γi D. ΔG = R ∑Xiln Xi 二、填空题

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________________________。

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

1BP Z RT =+

，

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。

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）：__________________。

几个重要的定义公式：焓H=__________________；自由能A=__________________；自由焓G=__________________。

几个热力学基本关系式：dU=__________________；dH=__________________；dA=__________________；dG=__________________。

写出下列Maxwell 关系式：

T S V ???

= ?

???____________；T S p ???= ????____________。

对理想溶液，ΔH=_________，ΔV=___________，ΔS=____________，ΔG =____________。

等温、等压下的二元液体混合物的活度系数之间的关系_________ + 0

ln 22=γd x 。

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。

二元混合物的焓的表达式为

212211x x H x H x H α++=，则=1H ；

=2H 。

填表

当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（ ）

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Z<1。（ ）

纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸汽的摩尔体积随着温度的升高而减小。（ ）纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。（ ）

x 表示蒸汽的干度，则该蒸汽的焓x H x H H sl

sv ?+-?=)1(。

（ ）

逸度是一种热力学性质，溶液中组分i 分逸度与溶液逸度的关系∑=n

i i

i m f x f ?。( ) 只要温度、压力一定，任何偏摩尔性质总是等于化学位。 ( )

对于由纯物质形成理想溶液时，体积和焓的混合性质变化等于0。 ( )

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理想溶液中溶液的超额吉氏函数0

=E G ，所以组分的活度系数0=i γ。 ( )

对二元溶液，当T 、P 一定时,公式 成立。 ( ) 模拟题一

12

4． H=U+PV, A=U-TS, G=H-TS 5. dU=

TdS pdV -，dH=TdS Vdp +，dA=SdT pdV

--，dG=

SdT Vdp -+

6．

T S V ???= ????T S p ??? ?

???7. 0, 0,

∑??-i

i i x x R ln ,

∑??i

i

i x x RT ln

8. 11ln γd x ? 9. 理想 10.

2

1222211;x H H x H H αα+=+=

11.

4 / 22 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Pc

4、对单原子气体和甲烷，其偏心因子ω，近似等于（ ）。

A. 0

B. 1

C. 2

D. 3

5、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2N 1kmol 体积约为（ ）

A 3326L

B 332.6L

C 3.326L

D 33.263m

8、下列气体通用常数R 的数值和单位，正确的是（ ）

A K kmol m Pa ???/10

314.833 B 1.987cal/kmol K C 82.05 K atm cm /3? D 8.314K kmol J ?/

9、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（ ）。

0)/.(??T P H B 0)/.(=??T P H C

0)/.(=??P T H D 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

B ．dH = SdT + Vdp

C ． dH = -SdT + Vdp D. dH = -TdS -Vdp 12、对1mol 符合)/(b V RT P -=状态方程的气体，T P S )(??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

C ．> 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 ( )

j j j j n nS T i i n T P i i n nS nV i i n nS P i i n nU D n nA C n nG B n nH A ,,,,,,,,])([.])([.])([.])([

.??≡??≡??≡??≡μμμμ　　　　　　　　　　　　　　

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。

5 / 22 （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= -TSE

21、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. 3

23、在一定的温度和压力下二组分体系汽液平衡的条件是（ ）。

为混合物的逸度））　（；　　；　　　　；　　Ｌ２Ｖ１Ｖ２Ｌ１Ｌ２Ｌ１Ｖ２１２２f f f D f f f f C f f f f B f f f f A V L V L V L V (????).(????)(????).(=======11

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 =γi xi piS C ． yi p = xi Φ 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 。

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.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 ，_1V =89.99cm3/mol ，-

2V =111.54cm3/mol ，则超额体积VE=（ ）cm3/mol 。

A. 0.24

B.0

C. -0.24

D.0.55

29、下列偏摩尔吉氏函数表达式中，错误的为（ ）。 i i A. G =μ B. i i i dG =Vdp-S dT

()j i i T,P,n C. G nG /n i ≠=?????? ()j i i T,nv,n D. G nG /n i

≠=??????

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=（ ）。 i i

A. n M i i

B. x M ∑i

C. x M i i i

D. n M ∑ 31、混合物中组分i 的逸度的完整定义式是( )。 A. 0??ln ,lim[/()]1i i i i p dG RTd f f Y P === B. 0??ln ,lim[/]1i i i p dG RTd f f P ===

C. 0?ln ,lim 1i i i p dG RTd f f ===

D. 0??ln ,lim 1i i i

p dG RTd f f ===

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μi 和偏摩尔性质关系式正确的是（ ） A ．μi= -H i B. μi= -

V i C. μi=-G i D. μi=-

A 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γi 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 （γ1/γ2）dX1≈0

C. [ （ln γ1）/ P]T ，X ≈0

D. [ （ln γ1）/ T]P ，X ≈0

36、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. μj=0

B. μj<0

C. μj>0

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

>

-T

J

μ

，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 Ｂ =０ C >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 __________。

6 / 22

7 / 22 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'M ? =________________________。

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ΔH=_____________，ΔV=___________。

9、(2分)二元混合物容积表达式为V=X1V1+X2V2+αX1X2，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 X1dlnγ1+________ = ______ 。

11、(2分)溶液中组分i 的活度系数的定义是 γi =________________________。

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T －S 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γ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∑=

n i i i f x f ?ln ln

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、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。( )

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

物质 临界温度 临界压力 正常沸点 燃烧值

Tc ，℃ Pc ，atm TB ，℃ kJ/g

甲烷 -82.62 45.36 -161.45 55.6

乙烷 32.18 48.08 -88.65 52.0

丙烷 96.59 41.98 -42.15 50.5

正丁烷 151.9 37.43 -0.5 49.6

正戊烷 196.46 33.32 36.05 49.1

正己烷 234.4 29.80 68.75 48.4

3、(6分)

4、(6分)相平衡的热力学一致性检验

5、(6分)卡诺定理的主要内容是是么？

6、(6分)如何利用热力学第一定律测量湿蒸汽的干度？

7、(6分)什么是理想功、损失功？

模拟题三

一、选择题

1、C

2、D

3、A

4、A

5、(1.5分)B

6、(1.5分)C

7、(1.5分)D

8、(1.5分)A

9、(1.5分)B10、(1.5分)C11、(1.5分)A12、(1.5分)C13、(1.5分)D14、(1.5分)A15、(1.5分)A16、(1.5分)D17、D18、(1分)A19、(1分)B20、(1分)D21、(1分)C22、(1分)B23、(1分)A24、(1分)D25、(1分)B26、(1分)B27、(1分)A28、(1分)A29、(1分)D30、(1分)D31、 (1分)A32、(1分)A33、(1分)C34、 (1分)D35、B36、(1.5分)B37、(1.5分)A38、(1.5分)D39、(1.5分)D40、(1.5分)B41、(1.5分)A42、(1.5分)B43、(1.5分)A44、(1.5分)A45、A46、D47、B48、C49、C50、B51、A52、(1.5分)B53、A54、A55、A

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