化工热力学试卷三套与答案.docx

选择题(每届2分，共10分)1 .纯物质的其次Viria1.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2 .TB度下的过冷纯液体的压力RA。参考尸一上图上的亚临界等温线(I)A.>P'(T)B.<P*(T)C.=P'(T)3 .二元气体混合物的摩尔分数y=03,在肯定的7,2下，,=0.9381.=0,8812,则此时混合物的逸度系数为。(C)A0.9097B0.89827C0.8979D0.90924 .某流体在模流装置中经验了一个不行逆绝热过程，装置所产生的功为24kJ,则流体的焙变(.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)1 .液态水常压下从25C加热至50,其等压平均热容为75.31Jmo1.,则此过程的焙变为(1882.75)Jmo1.o2 .封闭体系中的Imo1.志向气体(已知G),按下列途径由7；、内和匕可逆地变更至月，则，等温过程的dmn3rn*<2<2小0,华003,正丁烷的偏心因子3=0.193,临界压力为p.=3.797MPa,则在Tr=0.7时的蒸汽压为（0.2435）MPao4,温度为T的热源与温度为T“的环境之间进行变温热量传递，其等于热容为Cp,则Ee的计算式为（/=（1-5。卬）。5.指出下列物系的自由度数目，（1）水的三相点（2）液体水与水蒸汽处于汽液平衡状态1三、简答题：（共30分）1 .填表（6分）偏摩尔性质（M）溶液性质（.W关系式（W=ZKM）Inf1.n='J,1UA.)In电In1.ne=Zn0,IniGEiRTGERT=Z3i2 .有人提出了肯定温度下二元液体混合物的佩摩尔体积的模型是½-V,（1.+r2）.Vi-V2（Ufer1）,其中匕，小为纯组分的摩尔体积,a,b为常数，问所提出的模型是否有问题？（8分）解：由GibbsT）uhem方程得，"=坐,a,b不行能是常数，故提rM出的模型有问题。写出封闭系统和稳定流淌系统的热力学第肯定律。（5分）答：封闭系统的热力学第肯定律：AU=Q+W稳流系统的热力学第肯定律：/+g+身Z=Q+W,4.分析作外功的绝热膨胀后温度降低的缘由，并在TS图中示意。（6分)5.写出稳流体系的烯平衡方程，并指出各项的含义。(5分)答：Zg-ZMjS,+J华+S1=O四、试由饱和液体水的性质估算（八）1001,2.5鹤和0)100e,20MPa下水的焰和烯，已知100e下水的有关性质如下(15分)P'=O.IO1325MPa,=4I9.(MJg'»5',=1.3()69JgK',Vu=1.0435C111.'g解：体系有关状态点如图所示所要计算的点与己知的饱和点是在同一条等温线上，由修)得1.T哆卜"城城晨K-得S-S'1=-J<XXWWPQO.0008(P-Pi或S=1.3069-0.(XX)8(P-0.I01325)又像）"T豹e-（）335-373.15X0.00080.74SCm'g1得H-H'10.745JP=0.745（P-P'）或H=419.O4+O.745（P-O.IO1325）P1当片2.5MPa时,5=1.305Jg1K'；H=420.83Jg,;当代20MPa时，S=1.291Jg1K'：/=433.86Jg,.五、由气体状态方程p（V-b）=RT（其中b是与温度无关的常数）,推导剩余培和剩余熠的表达式。（10分）六、通过Viria1.方程计算每克C0?在310K和0.81MPa时的体积。己知CO?的临界压力和临界温度分别为7.376MPa、304.2K,偏心因子为0.23o(10分)解：Tr=31.()3(W.2=1.()2Pr=O.81/7.376=0.108B''=O.O83-=-0,326I.02,B'=0.139-0.1721.02"-0.0193Z=I+(8。+"出，华)=0.965ZRT0.965x8.314x3)00.844V=70.66cm七、甲烷由98.06kPa,300K压缩后冷却到6.667kPa,300Ko若压缩过程耗功1021.6kJkg,求（1）冷却器中须要移走的热量：（2）压缩冷却过程的损失功；（3）压缩冷却过程的志向功：（4）压缩冷却过程的热力学效率。环境温度为T0=300k,已知：（15分）98.06kPa,30Ok时，乩=953.74kJkg,S,=7.0715kJkgK6.667kPa,30Ok时，/=886.76kJkg,S2=4.7198kJkgK解：C=W-VV=866.76-953.74-1021.6=-1088.6kJkg(2严=7加,=。-SJ+壳=300×(4.7198-7.075+1088.63(X)=383O9kJ/kg(3)Wa1.=AH-Tf,S=«66.76-953.74-3(X)×(4.7198-7.O75)=-793.54kj/kgY*-、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:SS号I2345678910答案BCCDDCDBCD即号I1.121314151617181920答案BDCBCDAAABJ8921222324252627282930答窠ABCABCDABB1.关于化工热力学探讨特点的卜.列说法中不正确的是（）.A.探讨体系为实际状态。B.说明微观本质与其产生某种现象的内部缘由。C.处理方法为以志向态为标准态加上校正。D.获得数据的方法为少量试验数据加半阅历模型。E.应用领域是解决工厂中的能量利用和平衡问题。2 .Pitzer提出的由偏心因子3计算其次维里系数的普遍化关系式是()。B.B=B0+B1D.B=B0+1.)0B.GE=KTX11.na1D.GE=RXi1.nXA.B=B,B1C.BP1/(RTc)=B0+'3 .卜列关于GE关系式正确的是(A.GE=RTX,1.nX1C.G=RTXi1.ni4.下列偏摩尔自由培衣达式中，错误的为（)oA.Gi=1.B.dG,=V,dP-S,dT;C.G陋D-G,W5 .下述说法哪一个正确？某物质在临界点的性质（）（八）与外界温度有关（B）与外界压力有关（C）与外界物质有关（D）是该物质本身的特性。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区域称为（）。.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C.饱和液相线，饱和汽相线，汽液共存区7 .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）逸度表达了真实气体时志向气体的偏差。（D）逸度可代替压力，使真实气体的状态方程变为fv=nRTc（E）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。8 .范德华方程与R-K方程均是常见的立方型方程，对于摩尔体积V存在三个实根或者一个实根，当存在三个实根时，最大的V值是一°A、饱和液体体积B、饱和蒸汽体积C,无物理意义D、饱和液体与饱和蒸汽的混合体积9 .nJ以通过测量干脆得到数值的状态参数是0A、焰B、内能C、温度D、嫌10 .对于流体混合物，下面式子错误的是0A、说=我MB、-PEC、志向溶液的Z=匕U1.=Ui）、志向溶液的瓦=S.Gf=GII1.由纯组分形成志向溶液时，其混合结AH"oA.>0；B.=0；C.<0；D.不确定。12 .体系中物质i的偏摩尔体积日的定义式为：O人耳哨B-喈J°-匕喀D-13 .混合气体的其次维里系数T和P的函数B.仅为T的函数C.T和组成的函数D.P和组成的函数14 .下列论述错误的是.A. P-R方程能同时应用于汽、液两相计算，精确度较高。B. RK方程能同时应用于汽、液两相计算，精确度较高。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U15 .混合物的逸度与纯组分逸度之间的关系是0AA/-v11:B.z%;C.In/=Xx1In;D.xIn/=.v,In/016 .纯物质临界点时，对比温度T1oA.=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，由于氮气溶入血液的浓度过大，会给人体带来致命影响（类似钗气麻醉现象）。依据下表中25C下溶解在水中的各种气体的亨利常数H,你认为以（）和氧气的混和气体为呼吸介质比较适合？气体/bar气体例bar气体Mbar气体/bar乙块1350氧化碳5400氮气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14380A氮气B二氧化碳C.乙烷D.甲烷18 .在373.15K和101325Pa下水的化学位与水蒸气化学位的关系为（八）（水）=（汽）（B）（水）V（汽）（C）（水）>（汽）（D）无法确定19.298K卜.，将两种液体恒温恒压源合，形成志向液态混合物，则混合前后下列热力学性质的变更状况为：（八）S>0,6,<0（B）S三0,M<0（C）AS<0,6>0（D）以上均不对20在同一温度下，单组分体系T-S图上各等压线随燧值的增大，压力将（）A.增大B.减小C.不变D.不肯定21.偏摩尔性质是（）A.强度性质B.容量性质C.超额性质D.剩余性质22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浓度的变更而增加，则B的偏摩尔体积将随浓度的变更：()A.增加B.减小C.不变D.不肯定23.利用麦克斯韦关系式，其目的是将难测的()与易测的()联系起来。.H,U,S,G；X,yB,逸度系数，活度系数；P、V、TC.H,U,S,G；P、V、TD.逸度系数，活度系数：X,y24 .关于化学势的下列说法中不正确的是().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.化学势大小确定物质迁移的方向25 .对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流淌条件下，错误的热力学基本关系式是(A.d1.1.=TdS+VdpB.(1U=SdT-pdVC. dG=-SdT+VdpD.dA=-SdT-pdV26. V,和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V为：C.V=X(Vc-V)+V1.V=X(Vx-V,)+VItB.V=(VM-V,)+XV1D. V=(1.-)Vt+XV127 .对志向溶液具有负偏差的体系中，各组分活度系数YN）。.>1B.=OC.=1D.<128 .对ImO1.符合P状态方程的气体，gw”应是（）A.R/（V-b）B.RC.-RPD.R/T29 .本课程学过各种状态方程如RK方程、志向气体方程、VdN方程、SRK方程，PR方程，清为它们的计算精确度排序。,既冲上5豚“皿志向气体方程;B.PRtSRK>RK>vdg志向气体方程;C. PR>vdW>SRK>RK>志向气体方程;D. SRK>RK>PR>VdW>志向气体方程;30.在PT图上,从过热蒸气的状态点a动身，达到过冷液体的状态点d,可以是均相的途径（ad）,也可以是非均和的途径（a'-d）。请指出相应正确的PTb'A.图为B.C.D.鹿号12345678910答案BCCDDCDBCDSS号I1.121314151617181920答案BDCBCDAABSfi号21222324252627282930答案ABCABCDABB二、填充题（每空1分，共25分）1 .纯物质PT图临界等温线在临界点处的斜率和曲率都等于O2 .剩余性质是指在相同的温度和压力下真实气体与志向气体热力学性质之差。3.超额性质是指真实溶液与志向溶液热力学性质之差。4.溶液中组分i的活度系数的定义是1=,-Z1Z-Z/5 .某气体温度为C,其临界温度为TJC,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.6 .检验汽液平衡数据牢靠性的基本公式为GibbS-DUhem方程,其形式为7 .在真实气体混合物P-O时，组分的逸度系数J等于o8 .三参数时比状态原理中，三参数是指Tr,Pr,309.混合法则描述的是混合物的虚拟参数与,J三纯组分以与组成之间的关系,它的提出是了解决混合物热力学性质的计算问题。10.偏心因子的港;二吧生匚竺0,其物理意义是表示分子与简洁的球形流体在形态和极性方面的偏心度。.体积膨胀系数的定义式为：6“U更1那么，志向气体的体积膨胀v1.11jr系数为1/To12 .在下表空格处填入相应的偏摩尔性质或溶液性质W1MM=ZaM1.1.n(fix1.)111.nZ"n(jXj)1.n.InG1.n-rJ,F.InY1.GEfRTG"72XJn咒13 .逸度的标准态有两类，1)以1.eWiSRandau规则为定则,例如25C,1.atn下盐践中的水：2)以Hewy规则为定贝h例如25C,1.atm下釐酸中的HC1.：14 .混合性质变更的定义&W=M-ZW三、推断题(请在正确的题后括号内画“J”，错误的画“X”)(10分)1 .维里系数的物理意义是代表物质极性的大小。(X)2 .对于志向混合物，,G,V均为零。(×)3 .对于二元混合物体系，当在某浓度范围内组分2符合HeMy规则，则在相同的浓度范围内组分1符合1.CwiS-Randa1.1.规则。()4 .志向溶液的混合性质和超额性质相同。(×)5 .混合物体系达到汽液平衡时，总是有力=。/=尸/=6。(X)6 .化学位可衣示成四个偏导数形式，每个偏导数都是偏摩尔性质。(×)7 .对于志向溶液，全部超额性质皆等于零.()8 .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。(X)9 .等温、等压下的八'元混合物的GibbS-DUhem方程的形式之一是甯卜。(×)10 .温度和压力相同的两种志向气体混合后，则温度和压力不变，总体积为原来两气体体积之和，总内能为原两气体内能之和，总端为原来两气体燧之和。(X)四、计算题(共35分)1. (10分)已知0.03MPa时测得某蒸汽的质量体枳为4183cm'.g,恳求出单位质量的H、S和G函数各是多少？0.03Mpa(50，)时水的饱和汽、液相性质性质"T杵饱液”饱和汽相叽V/一3-Icm.g1.02235229/Jg1289.302625.4S1.J0.94417.7695gKIIOv=(1-x)vrf+.11"=(1.-x)x.1.0223+x×5.229=4.1.83m,g(3分)a=0.8=(1.-x),'+x"=(I-0,8)×289.30+0,8×2625.4=21.58.1.8kJkg(2分)5(1-x)5,"+xv"=(1-0.8)0.9441+0.8×7.7695=6.4044U(kg.K)¢2分)u=h-pv=2158.18-0.03×4183=2032.69kJkg(3分)2. (10分)在298K和0.1MPa下：元系焙变tH=20.9x.r1(2.v1.+x,)已知H1=418WX为摩尔分数以1.ewis一H1=627J三>Randa1.1.定则为基准，求:（1）氏，a（4分）：2）无限稀释偏摩尔值A用",7;（3分）：（3）H；,后；（3分）(IAHW=20.9xia(2xi+.r2)=2O,9(ai(1-i2)=20.9(1.-xf)+x1.(-2x,)20.9(1-3x：)71.=+(1-,)=20.9(1.-3x1.,)+(1.-x1.)(20.9)(1.-Ir-)d1.=20.9(2x；'-3j-+I)A瓦=W-X1=20.9(1.-.)-i(20.9)(I-3x12)=41.8.r1,瓦"=IimAH1=20.9Imoi年=%+77,r=418+20.9=438.97/mo1.=Iim>=41.8J/mo1.*H；=Hj+AH；=627+41.8=668.87/mo1.3. （15分）已知某二元溶液的活In7,Ax1A并已知/,J=A+8-C”.=A度系数模型为.，其中/I,B,Cf乂是T,P的函数。求h/.GE/.,Inji.Inj2Jn/.（均以1.eWiS-Randa1.1.定则为标准状态。）（15分）(2分)根IBG-。方程x,d1.n,-x1.dIny1.+x,d1.n,=0解：（3分）（2分）（2分）（3分）IT>11n，加'（日皆卜乜弋（2”班；Iny2=AxjA：1.n1.=)=AxXJt攵CG夕；EW+夕/底Ax；+hx,+A+B-Cxifi：.hif2=x+Inx2+Inf,=Ax11.+hix,+A2Ax1.dx1.(3分)乐=E(Xi1.nri)=×1a×2+×2I=XX2.,.hif-x1.h-+xjIii1.=A+Bxi-Cx；Xfx2三Ax1.x2+(7/-C)xf+4一.选择题（每题1分，共15分），1、对单原子气体和甲烷，其偏心因子3,近似等于：（a.Ob.1c.2d.32、纯物质临界点时，对比温度T1（）a.=Ob.>1c.<1d.=13、卜.述说法哪一个正确？某物质在临界点的性质（）（八）与外界温度有关(B)与外界压力有.关(C)与外界物质有关(D)是该物质本身的特性。4、下面的说法中不正确的是()（八）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)逸度表达了真实气体对志向气体的偏差o(D)逸度可代替压力，使真实气体的状态方程变为fv=nRTO(E)逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。6 .二元溶液，T,P肯定时,GibbS-DUhem方程的正确形式是().a.X,d1.ny1dX,+X2d1.n2dX2=Ob.X,d1.n,dX2+X2dindX,=Oc.X,d1.ndX1+X2d1.n2dX1=Od.X1d1.n,dX,-X2d1.ndX,=O7 .在373.15K和101325Pa下水的化学位与水蒸气化学位的关系为（八）口(水)=u(汽)(B)11(水)口(汽)(C)(水)>(汽)(D)无法确定8 .关于热力学基本方程C1.U=TdS-PdV,下面的说法中精确的是()（八）TdS是过程热(B)pdV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().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.化学势大小确定物质迁移的方向10 .关于活度和活度系数的卜列说法中不正确的是(（八）活度是相对逸度，校正浓度,有效浓度：(B)志向溶液活度等于其浓度。(C)活度系数表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)Y；是GvRT的储摩尔量。11 .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）简化热力学变量的计算；(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质的偏微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 .下列四个关系式中哪一个不是麦克斯韦关系式？()A.(17/110,=(In舛S-B3771IP)S=(InnShC.(U57U0=(H7)rD.(U57V)r=-(UryH7),as14 .对ImO1.志向气体，'环)，应是()（八）R/V；(b)R；(c)-R/P；(d)RT15 .下列各式中，化学位的定义式是().(nn.<nG)1.!f.ns.ni瓦M卜枷.二，和脩幽隔正确者用.小干版确者用“x”(每题0.5分，共5分)1、热力学来源于实践一一生产实践与科研实践，但它同时又高于实践，热力学的一样性原则，常可考查(验)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组成的三相PVT体系,达平衡时,仅一个自由度。()3 .任何真实气体的性质可用同温同压下，该气体的剩余性质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，在两相区内，等压线和等温线是重合的。()5 .超额自由熔与活度系数间的关系有等；=RTnto()6 .符合1.ewis-Randa1.1.定则的溶液为志向溶液。()7 .只有偏摩尔F1.由给与化学位相等，所以M=I誓s”是最有用的()8 .当取同一标准态时，溶液的过量热力学性质有o()9 .志向溶液中溶液的超额自由焰Gi=O所以组分的活度系数九=0。()10 .当T、P肯定时,溶液中组分i的活度系数%=%(6,为组分的分逸度，档为纯组分逸度)。()三、填充题(每空1分，共25分M1.逸度的标准态有两类，1)以为定则，2)以为定则，请举例说明1)2) 2 .写出热力学基本方程式；3 .对志向溶液，AH=,V=,S=,AG=O4 .对应态原理是指,三参数对应态原理中三个参数为°普遍化方法分为_和两种方法；用普遍化方法可以计算、和性质。5、活度的定义:活度系数的定义O6、剩余性质的定义。7、混合性质变更的定义J8、超额性质的定义J9、偏心因子的定义一四、曾答题（共2阴）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）物质1.,tPr,atmTK，r燃烧值,kj/g甲烷-82.6245.36-161.4555.6乙烷32.1848.08-88.6552.0丙烷96.5941.98-42.1550.5正丁烷151.937.43-0.5-49.6正戊烷196.4633.3236.05-49.1正己烷234.429.8068.75-48.43 .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 .简述纯物质户T，图上点、线和区域的意义（用图说明），并写出临界等温的数学特征。（8分）五、计算题（共35分）1、已知50时测得某湿蒸汽的质量体积为100OCmSg1.求单位质量的H、S和G函数各是多少？（10分）50°C时水的饱和汽、液相性质性质"F饱和汽相*V/cm".g11.012112032UiJg'209.322443.5H/J-g'209.332382.7S/J'K10.70388.07632.25C,O.1MPa下组分1和2形成溶液，其体积可由下式表示：V=4012X1IOXf(cmmo1.).式中X为组分1的摩尔分数，V为溶巡的手尔体积.求:(1)匕，Va(2)匕，Vfz(3)V1,Vit(4)Vt(5)V1t1.eWiS-RandaI1.定则.(10分)3、已知某二元溶液的活度系5=A井已知IM=八+"-C;In人=八其中儿耳(仅是T,P的函数。求1%,G-M1.n/,Inj1Jn/.(均以1.ewis-Kanda1.1.定则为标准状态。)(15分)试题标准答案一.单项选择题IA2D3D4B5D6C7A8D9AIOEI1.B12C13A14C15A二、推断题：12X34x56x789x107三、填充题：1.1.ewis-Randa1.1定则，Henry定则2.dU=TdS-PdV.dH=TdS+VdP;dA=-PdVSdT;dG=VdP-SdT3.0,0,四、筒答题：略五、计算题：-KyXjnX.RTx1.1.nxVV,(1.-x)+V1.tXV-K1000-1.0121V-½"12032-1.01210.0803HH1.(1.-x)+Htx=209.33X0.91697+2592.2X0.08303=407.18JgTS=S41.-x)+S*x=0.7038x0.91697+8.0763x0.08303=1.3159TATG=H-TS=407.18-323.15×1.3159=-18.05372、R=28-20X+10X1v1.=28cmy-<xJ>1)三x1x*÷x2xf-x1x2mo1.Vi=18cm,mo1.V=IOX1X3V,=IOX1XIV2=40+10X12Vf=50cm8no1.V1=40cm,mo1.