化工热力学试卷题库与答案.doc
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。参考 P－ V图上的亚临界等温线。）
A. > P s T
B. < P s T
C. = P s T
3. 二元气体混合物的摩尔分数=，在一定的下，? 0.9381, ? 0.8812
，则此时混
1 2
y1 T，P
合物的逸度系数为。（ C）
A B C D
4. 某流体在稳流装置中经历了一个不可逆绝热过程，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）
1. 液态水常压下从25℃加热至 50℃，其等压平均热容为 mol, 则此过程的焓变为（）J/mol 。
2. 封闭体系中的1mol 理想气体 ( 已知C P ig ) ，按下列途径由T1、 P1 和 V1可逆地变化至 P2，
则，等温过程的W= 1 ，U= 0 ，H= 0 。
RT ln P1， Q= RT ln P
P2 P2
3. 正丁烷的偏心因子ω＝，临界压力
为p c＝，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递，其等于热容为Cp，则 ExQ
E
xQ
T
(1
T
)C p dT T0
的计算式为 (
T0 ）。
5. 指出下列物系的自由度数目， (1) 水的三相点0 ，(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 i ) 溶液性质 ( M) 关系式(M x i M i)
ln f ?
i x i ln f ln f x i ln f
?
i x i
ln ?i ln ln x i ln ?i
ln i G E RT G E RT x i ln i
2.有人提出了一定温度下二元液体混合物的偏摩尔体积的模型是
V1V1 (1 ax2 ), V2V2 (1 bx1 ) ，其中V1，V2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 Gibbs-Duhem 方程得， a x2V2
b ， a,b 不可能是常数，故提出的模型有问题。x1V1
3. 写出封闭系统和稳定流动系统的热力学第一定律。（ 5 分）
答：封闭系统的热力学第一定律：U Q W
稳流系统的热力学第一定律：H 1 u2 g Z Q W s
2
4. 分析作外功的绝热膨胀后温度降低的原因，并在T-S 图中示意。（6 分）
5. . 写出稳流体系的熵平衡方程，并指出各项的含义。（5分）
答：
m i S i m j S j Q
S
产生
入出
T
四、试由饱和液体水的性质估算(a)100 ℃，和 (b)100 ℃， 20MPa下水的焓和熵，已知100℃下水的有关性质如下（15分）
P s 0.101325 MPa ， H sl
-1 ， S sl
-1 -1 3 -1
419.04 Jg
1.3069 J g
K , V sl
1.0435 cm g ,
V
dV sl
3 -1
-1
T
0.0008 cm g K
P
dT
P P=20MPa
P=2.5MPa
P=.101325MPa
T=100℃
V
解：体系有关状态点如图所示
所要计算的点与已知的饱和点是在同一条等温线上，由
S
V dV sl 3 g -1 K -1
P T
T p
0.0008 cm
dT
得
P
S
S sl
0.0008dP 0.0008 P
P s
或 S 1.3069 0.0008 P
0.101325
P
s
又
H V V sl
T
dV sl
1.0435
373.15 0.0008 0.745 cm 3
-1
V T
g
P T
T P
dT
得
P
H
H sl
0.745dP
0.745 P P s
或 H 419.04 0.745 P 0.101325
P s
当 P =时， S = Jg -1 K -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 （其中 b 是与温度无关的常数） ，推导剩余焓和剩余熵的
表达式。（ 10 分）
H
R
p V T
V dp
T
p
解：
p RT
b
R dp
T
p
p
bp
S
R p
R
V
p R R
dp
dp 0
p
T
p
p
p
六、通过 virial 方程计算每克 CO 2 在 310K 和时的体积。已知 CO 2的临界压力和临界温度分
别为、，偏心因子为。 （ 10 分）
解： T r 310 / 304.2 1.02
Pr ＝ =
B 0
0.083
0.422
0.326
1.021.6
B 1
0.139
0.172 0.0193
1.024.2
Z
1 (B 0
B 1 ) p r
0.965
T r
V
ZRT 0.965 8.314 310
70.66cm 3
pM w
0.81 44
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
T 0＝ 300k ，已知：（ 15 分）
， 300k 时， H 1＝ kg ， S 1= kJ/kg ? K
， 300k 时， H 2＝ kg ， S 2= kJ/kg ? K
解：（ 1） Q
H W s 866.76 953.74
1021.61088.6kJ/kg
W 1 T 0 S t
T 0 ( S 2 S 1)
Q
(2) T 0
300 4.7198
7.075 1088.6 / 300 383.09kJ/kg (3) W id H T 0 S
866.76 953.74
300 4.7198 7.075)
= kJ/kg
W
id 793.54 77.7%
(4)
W s 1021.6
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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C C D D C D B C D 题号11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 B D C B C D A A A B 题号21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
A B C A B C D
）A B B
1．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。
2． Pitzer提出的由偏心因子ω计算第二维里系数的普遍化关系式是（）。
A． B = B 0ωB1B．B = B0ω + B 1
C． BP C/ （ RT C） = B 0 + ω B1D．B = B0+ω B1
3．下列关于G E关系式正确的是（）。
A. G E = RT∑ X i ln X i
B. G E = RT∑ X i ln a i
C. G E = RT∑ X i lnγ i
D. G E = R∑ X i ln X i 4．下列偏摩尔自由焓表达式中，错误的为（）。
A. G i i
B. d G i V i dP S i dT；
C. G i nG
D.
G i nG
n
i
T ,P,n j i n i
T, nV, n j i
5.下述说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（）。
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
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()
（ 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。
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。
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．可以通过测量直接得到数值的状态参数是。
A、焓
B、内能
C、温度
D、熵
10．对于流体混合物，下面式子错误的是。
A、M i lim M i B 、 H i U i PV i
x i 0
C、理想溶液的V i V i U i U i D 、理想溶液的S i S i G i G i 11．由纯组分形成理想溶液时，其混合焓H id B 。
A.>0 ；
B. =0 ；
C.<0 ；
D. 不确定。12．体系中物质i 的偏摩尔体积V i的定义式为：。
A.
V i [ V
i ]T ,v,n
j i B . V i [
V总
]T ,v, n j i C. V i[ V
i ]T , p ,n j i D. V i
[
V总
]T , p, n j i n i n i n i n i
13．混合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，准确度较高。
B. R-K 方程能同时应用于汽、液两相计算，准确度较高。
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．混合物的逸度与纯组分逸度之间的关系是。
A. f x i f i；
B. f f i；
C. ln f x i ln f i
； D. x i
ln f x i ln f 0
16．纯物质临界点时，对比温度T r 。
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，由于氮气溶入血液的浓度过大，
会给人体带来致命影响（类似氮气麻醉现象）。根据下表中25℃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44380 A氦气B 二氧化碳C ．乙烷 D ．甲烷
18.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)无法确定
19． 298K下，将两种液体恒温恒压混合，形成理想液态混合物，则混合前后下列热力学
性质的变化情况为： 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，单组分体系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 ．不一定
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 浓度的改变而增加，
则B 的偏摩尔体积将随A. 增加 B. 减小A 浓度的改变：
C.不变
(
D.
)
不一定
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。
A. H ，U，S，G；x, y
B.逸度系数，活度系数；P、 V、T
C. H ，U，S，G；P、V、T
D. 逸度系数，活度系数；x, y
24.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
25.对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流动条件下，错误的热力学基本关系式是
（）。
A．dH = TdS + Vdp B ．dU = SdT – pdV
C．dG = -SdT + Vdp D ． dA = -SdT – pdV
26. V g和 V l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：
A. V= x(V - V
l ) + V
g
B. V= (V
g
- V
l
) + x V
l
g
C. V= x(V - V
l ) +V
l
D. V=(1-x)V + x V
l
g g
27. 对理想溶液具有负偏差的体系中，各组分活度系数γi （）。
A． >1 B. =0 C. =1 D.<1
28. 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. R
C. -R/P
D. R/T
29.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
它们的计算准确度排序。
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，可以是均相的途径(a → b → c→ d)，也可以是非均相的途径 (a→ b’ → c’ → d)。请指出相应正确的P-T
图为.
A. B.C． D.
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C C D D C D B C D 题号11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 B D C B C D A A A B 题号21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
A B C A B C D A B B
二、填充题（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．剩余性质是指在相同的温度和压力下真实气体与理想气体热力学性质之差。3.超额性质是指真实溶液与理想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? ? ? ?id
f i / x i f i f i / f i 。
i = a i/ x i
5．某气体温度为T℃，其临界温度为
C
T ℃，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 N 6．检验汽液平衡数据可靠性的基本公式为Gibbs-Duhem 方程，其形式为x i dM i 0 。 i 0 7．在真实气体混合物 P→ 0 时，组分i 的逸度系数i等于 1 。 8．三参数对比状态原理中，三参数是指T r , P r , ω。 9. 混合法则描述的是混合物的虚拟参数与所含纯组分以及组成之间的关系 , 它的提出是为 了 解决混合物热力学性质的计算问题。 lg( P r s )T r0.7 1.000 表示分子与简单的球形流体10. 偏心因子的定义是，其物理意义是 在形状和极性方面的偏心度。。 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。V T P 12.在下表空格处填入相应的偏摩尔性质或溶液性质 M i M M x i M i ln( ? / x i ) ln f ln f ? / x i ) f i x i ln( f i ln ?i ln ln x i ln ?i ㏑γ i G E / RT G E /RT x i ln i 13．逸度的标准态有两类，1）以Lewis-Randall 规则为定则，例如25℃ ,1atm 下盐酸中的水； 2）以Henry 规则为定则，例如25 ℃ ,1atm 下盐酸中的HCl ； 14. 混合性质变化的定义M M x i M i0 。 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．对于理想混合物，H , 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 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f?i v f?i l, f v f l , f i v f i l。 ( ×) 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．对于理想溶液，所有超额性质皆等于零。（√） 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。( × ) 等温、等压下的 N元混合物的Gibbs-Duhem方程的形式之一是N d ln i 9. x i 0。(× ) dx i i 0 10.温度和压力相同的两种理想气体混合后，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，总熵为原来两气体熵之和。( × ) 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，请求出单位质量的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 M g M l V / 5229 H / -1 S / J g K-1 。 v (1 x)v sl xv sv (1 x) 0.0010223 x 5.229 4.183m3/kg (3分) x=0.8 h (1 x) h sl xh sv (1 0.8) 289.30 0.8 2625.4 2158.18kJ/kg (2 分) s (1 x) s sl xs sv(1 0.8) 0.9441 0.8 7.7695 6.4044kJ/(kg gK) (2 分) u h pv 2158.18 0.03 4183 2032.69kJ/kg (3分) 2．（ 10 分）在 298K 和下二元系焓变 H 20.9x1 x2 (2x1 x2 ) 已知H 1 418J / mol x 为摩尔分数以 Lewis —Randall 定则为 H 2 627J / mol 基准， 求：（1）H1，H 2(4分)；2）无限稀释偏摩尔值H 1，H2(3分)；（3）H1 ，H2(3分) H 20.9x1 x2 (2 x1 x2 ) 20.9( x1 (1 x12 )) d H 20.9 (1 x12 ) x1 ( 2 x1 ) 20.9(1 3x13 ) dx1 H 1 H (1 x1 ) d H 20.9(1 3x13 ) (1 x1 )( 20.9)(1 3 x12 ) dx1 3 2 1) 20.9( 2x1 3x1 H 2 H x1 d H 20.9 (1 x12 ) x1 ( 20.9)(1 3 x12 ) 41.8 x13 dx1 H 1 lim H 1 20.9J / mol x1 0 H 1 H 1 H 1 418 20.9 438.9J / mol H 2 lim H 2 41.8J / mol x 2 0 H 2 H 2 H 2 627 41.8 668.8J / mol 3．（ 15 分）已知某二元溶液的活度系数模型 ln 1Ax 2 A B C ; ln f 2 A 2；并已知ln f 1 为， 其中 A,B,C仅是T,P的函数。求ln 2 ,G E / RT ，ln f?1 , ln f?2，ln f。（均以 Lewis-Ra ndall 定则为标准状态。 ) （ 15分） (2 分) 解：(3 分) (2 分) (2 分) (3 分) (3 分) N 根据 G D 方程：x i d ln i0 i0 x1 d ln 1 x 2d ln 2 0 ln 2 x2 x1 d ln x2 x1 2Ax 2 dx 2 x1 d ln 2 1 dx 2 2Ax 1dx1 ln 2 0 x 2 1 x 2 dx 2 x2 1 x2 x 1 0 ln 2 Ax 12 ? Ax 22 ln 1 ln( f 1 ) x 1 f 1 ? 2 ln x 1 ln f 1 2 ln x1 A B C ln f 1 Ax 2 Ax 2 ? Ax 12 又ln 2 ln( f 2 ) x2 f 2 ln ? 2 ln x2 ln f 1 2 ln x2 A f 2 Ax 1 Ax 1 G E ( x i ln i ) x1 Ax 22 x2 Ax 12 Ax 1 x2 RT ? ? A Bx 1 Cx12 ln f x1 ln f 1 x2 ln f1 x1 x2 Ax 1 x2 ( B C ) x1 A 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ω，近似等于: ( ) a. 0 b. 1 c. 2 d. 3 2、纯物质临界点时，对比温度T r ( ) a. =0 b. >1 c. <1 d. =1 3、下述说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)是该物质本身的特性。 4、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。 5、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。 6．二元溶液，T, P 一定时 ,Gibbs — Duhem 方程的正确形式是( ). a. X 1 dln γ/dX + X dln γ/dX 2 = 0 b. X dln γ /dX 2 + X dln γ /dX 1 = 0 1 1 2 2 1 1 2 2 c. X 1dln γ1 /dX 1+ X 2dlnγ 2 /dX 1 = 0 d. X 1dlnγ 1/dX 1 – X 2 dln γ2/dX1 = 0 7.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)无法确定 8.关于热力学基本方程dU=TdS-pdV,下面的说法中准确的是( ) (A) 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( ) 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 10. 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i是 G E RT 偏摩尔量。 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 12. 麦克斯韦关系式的主要作用是( ) (A) 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.（/ ) = （/ ) B . （ / )=（/ ) T V S V S p T p S V S p C .（/ ) T = （ / ) V D . （ / )T =-( / ) p S V p T S p V T 14. 对 1mol 理想气体， 应是（ ） （a ） R/V ；（ b ）R ；（ c ） -R/P ；（ d ） R/T 。 15. 下列各式中，化学位的定义式是 ( ) a. c. i i [ (nH ) ] P ,nS, n j b. n i [ (nA ) d . ] P ,T ,n j n i i [ ( nG) ]nV ,nS , n j n i [ (nU ) i ]T ,nS ,n j n i 二、下列判断题正确者用“√” ；不正确者用“×” 。（每题分，共 5 分） 1、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，热力学的一致性原 则，常可考查（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理想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. 超额自由焓与活度系数间的关系有 G t E RT ln i 。 ( ) n i T , P ,nj i 6. 符合 Lewis-Randall 定则的溶液为理想溶液。 ( ) 7. 只有偏摩尔自由焓与化学位相等，所以 i [ (nG ) ] T , P,n j i 是最有用的 ( ) n i 8. 当取同一标准态时 , 溶液的过量热力学性质有 H M E H M E 。 ( ) 9. 理想溶液中溶液的超额自由焓 G M E 0 所以组分的活度系数 i 0 。 ( ) 10. 当 T、P 一定时 , 溶液中组分 i ? 的活度系数i i i 为纯组分逸 0 ( ? i为组分的分逸度 , i 度)。() 三、填充题（每空 1 分，共 25 分）： 1．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__________________ 。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。 6、剩余性质的定义。 7、混合性质变化的定义。 8、超额性质的定义。 9、偏心因子的定义。 四、简答题（共 20分） 1. 化工热力学的研究特点是什么（ 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T c，℃P c，atm T B，℃燃烧值，kJ/g 甲烷 乙烷 丙烷 正丁烷 正戊烷 正己烷 3. 从热力学角度解释，超临界萃取技术为何常选CO2作为萃取剂（4 分） 4. 简述纯物质P-V 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1000cm3 g -1，求单位质量的H、 S和 G函数各是多 少（ 10分） 50℃时水的饱和汽、液相性质 性质 M 饱和液饱和汽 相 M l 相 M g V / 12032 U / J g-1 H/ S / J g-1K-1 2. 25 ℃，下组分 1和 2形成溶液，其体积可由下式表示：V =40 1 － 10X 1 2 (cm 3 － 12X /mol) . 式中 X 1 为组分 1的摩尔分数 , V 为溶液的摩尔体积 . 求， ， ２； ( ２ １ ， ２ ； ， ； ( 4 ) V ； (5) V E ； (1) V 1 V ) V V (3) V 1 V 2 Lewis — Randall 定 则 . （ 10分） 3、已知 某二元溶液的活度系数模型为 ln 1 2 ， 其 中 Ax 2；并已知 ln f 1 A B C; ln f 2 A A,B,C 仅是 T,P 的函数 。 求 ln 2 , G E / RT ， f ? , ln f ? ， f 。 （均以 Lewis-Ra ndall 定则为标准状 ln 1 2 ln 态。 ) （ 15分） 化工热力学标准化作业一 一、是否题（正确划√号，错误划×号，并写清正确与错误的原因） 1、纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。 2、当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。 3、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。 4、纯物质的三相点随着所处的压力或温度不同而改变。 5、在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的吉氏函数相等。 6、纯物质的平衡气化过程，摩尔体积、焓、热力学能、吉氏函数的变化值均大于零， 7、气体混合物的virial系数，如B、C…，是温度的函数。 8*、virial方程和RK方程既可以应用于汽相，又可以用于液相。 9*、在virial方程中，virial系数反映了分子间的相互作用。 10*、Pitzer普遍化方法即为普遍化的压缩因子方法。 二、填空题 1、T温度下的过热纯蒸气的压力p _____p s(T)。 2、表达纯物质的汽液平衡的准则有_____（吉氏函数）、__________（Claperyon方程）。它们（能/不能）推广到其它类型的相相平衡。 3、Lydersen、Pitzer的三参数对应态原理的三个参数分别为___________、__________。 4、对于纯物质，一定温度下的泡点压力与露点压力是______的（相同／不同）；一定温度下的泡点与露点，在p-T图上是______的（重叠／分开），而在p-Ｖ图上是______的（重叠／分开）；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___________；纯物质汽液平衡时，压力称为______，温度称为______。 5、正丁烷的偏心因子ω=，临界压力p c=时，则在T r=时的蒸汽压为___________MPa。 6*、状态方程通常分为三类，分别是__________，__________，__________。7*、在状态方程的分类中，RK方程属于__________，virial方程属于__________。 8*、RK方程是在vdW方程的基础上建立起来的，vdW方程的形式是p=RT/(V －b)－a/V2，RK方程的形式为____________________。 三、计算题 1、将1mol甲烷压缩贮于容积为，温度为的钢瓶内，问此甲烷产生的压力有多大分别用（1）理想气体状态方程；（2）RK方程计算。已知甲烷的临界参数为T c=，p c=。RK方程中a=，b= RT c/p c。 解： 2、质量为500g的氨贮于体积为30000cm3的钢弹内，钢弹浸于温度为65℃的恒瘟水浴中，试分别用下述方法计算氨的压力。（1）理想气体状态方程；（2）RK方程；（3）Pitzer普遍化方法。已知氨的临界常数为T c=，p c=,V c=mol，ω=。RK方程中a=，b= RT c/p c。Virial方程中B(0)=－；B(1)=－。 解： 3、试分别用下列三种方法求出400℃、下甲烷气体的摩尔体积。(1) 用理想 北京化工大学2016——2017学年第一学期 《化工热力学》期末考试试卷 班级： 姓名： 学号： 任课教师： 分数： 一、（2?8=16分）正误题（正确的画√，错误的画×，标在[ ]中） ［√］剩余性质法计算热力学性质的方便之处在于利用了理想气体的性质。 ［×］Virial 方程中12B 反映了不同分子间的相互作用力的大小，因此120B =的气体混合物，必定是理想气体混合物。 ［√］在二元体系中，如果在某浓度范围内Henry 定律适用于组分1，则在相同的浓度范围内，Lewis-Randall 规则必然适用于组分2。 ［×］某绝热的房间内有一个冰箱，通电后若打开冰箱门，则房间内温度将逐渐下降。 ［×］溶液的超额性质数值越大，则溶液的非理想性越大。 ［×］水蒸汽为加热介质时，只要传质推动力满足要求，应尽量采用较低压力。 ［×］通过热力学一致性检验，可以判断汽液平衡数据是否正确。 ［×］如果一个系统经历某过程后熵值没有变化，则该过程可逆且绝热。 二、（第1空2分，其它每空1分，共18分）填空题 （1）某气体符合/()p RT V b =-的状态方程，从 1V 等温可逆膨胀至 2V ，则体系的 S ? 为 21ln V b R V b --。 （2）写出下列偏摩尔量的关系式：,,(/)j i E i T p n nG RT n ≠???=?????ln i γ， ,,(/)j i R i T p n nG RT n ≠???=??????ln i ?, ,,(/)j i i T p n nG RT n ≠???=?????i μ。 （3）对于温度为T ，压力为P 以及组成为{x}的理想溶液，E V =__0__， E H =__0__，/E G RT =__0__，ln i γ=__0__，?i f =__i f __。 （4）Rankine 循环的四个过程是：等温加热（蒸发），绝热膨胀（做功），等压（冷凝）冷却，绝热压缩。 （5）纯物质的临界点关系满足0p V ???= ????， 220p V ???= ???? ，van der Waals 方程的临界压缩因子是__0.375__，常见流体的临界压缩因子的范围是_0.2-0.3_。 二、（5?6=30分）简答题（简明扼要，写在以下空白处） （1）简述如何通过水蒸汽表计算某一状态下水蒸汽的剩余焓和逸度（假定该温度条件下表中最低压力的蒸汽为理想气体）。 剩余焓： ①通过线性插值，从过热水蒸汽表中查出给定状态下的焓值； ②从饱和蒸汽表中查得标准状态时的蒸发焓vap H ?（饱和液体的焓-饱和蒸汽的焓）； ③通过00()T ig ig ig p p T H C dT C T T ?=≈-? 计算理想气体的焓变； ④通过R ig vap H H H H ?=-?-?得到剩余焓。 逸度： ①通过线性插值，从过热水蒸汽表中查出给定状态下的焓和熵并根据G H TS =-得到Gibbs 自由能(,)G T p ； ②从过热蒸汽表中查得最低压力时的焓和熵，计算得到Gibbs 自由能0(,)ig G T p ； 第1章 绪言 一、是否题 1. 孤立体系的热力学能和熵都是一定值。(错。G S H U ??=?=?,,0,0但和 0不一定等于A ?，如一体积等于2V 的绝热刚性容器，被一理想的隔板一分为二，左侧状 态是T ，P 的理想气体，右侧是T 温度的真空。当隔板抽去后，由于Q ＝W ＝0， 0=U ?，0=T ?，0=H ?，故体系将在T ，2V ，0.5P 状态下达到平衡，()2ln 5.0ln R P P R S =-=?，2ln RT S T H G -=-=???，2ln RT S T U A -=-=???） 2. 封闭体系的体积为一常数。（错） 3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对） 4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。（错。还与压力或摩尔体积有关。） 5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相等， 初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、终态压力相 等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。） 6. 自变量与独立变量是一致的，从属变量与函数是一致的。（错。有时可能不一致） 三、填空题 1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。 2. 单相区的纯物质和定组成混合物的自由度数目分别是 2 和 2 。 3. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。 4. 1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atm cm 3=10000bar cm 3=1000Pa m 3。 5. 普适气体常数R =8.314MPa cm 3 mol -1 K -1=83.14bar cm 3 mol -1 K -1=8.314 J mol -1 K -1 =1.980cal mol -1 K -1。 第2章Ｐ－Ｖ－Ｔ关系和状态方程 一、是否题 1. 纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。（错。可以通过超临界流体区。） 2. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（错。若温度也大于临界温度时，则是超临 界流体。） 3. 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。（对。则纯物质的P －V 相图上的饱和汽体系和饱和液体系曲线可知。） 4. 纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。（错。纯物质的三相平衡时，体系自 由度是零，体系的状态已经确定。） 化学化工学院《化工热力学》课程考试试题（A 卷） 2013-2014学年 第一学期 班级 时量120分钟 总分100分 考试形式：闭卷 一、填空题（24分，每空1.5分） 1、写出热力学基本方程式dU= ；dA = 。 2、几个重要的定义公式： A= ； H= ；G=__________。 3、对理想溶液，ΔH=_______，ΔS=________。 4、热力学第一定律的公式表述（用微分形式）： 。 5、等温、等压下的二元液体混合物的活度系数之间的关系_________+0ln 11=γd x 。 6、化工热力学研究的主要方法包括： 、 、 。 7、以压缩因子表示的三参数对应态原理的关系式： 。 8、朗肯循环的改进的方法： 、 、 。 二、选择题（每个2分，共22分，每题只一个选择项是正确答案） 1、纯物质的第二virial 系数（ ） A 、仅是温度的函数 B 、是温度和压力的函数 C 、 是温度和体积的函数 D 、是任何两强度性质的函数 2、泡点的轨迹称为（ ） A 、饱和汽相线 B 、汽液共存线 C 、饱和液相线 3、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 4、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 、γi 是G E /RT 的偏摩尔量。 5、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）） （； ； ； Ｌ２Ｖ１Ｖ２Ｌ１Ｌ２ Ｌ１Ｖ２１２２f 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 6、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 与P 一定，偏摩尔性质就一定。 化工热力学习题集(附标准答案) ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 模拟题一 一．单项选择题（每题1分，共20分） 本大题解答（用A 或B 或C 或D ）请填入下表： 1. 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（C ） A. 饱和蒸汽 B. 超临界流体 C. 过热蒸汽 2. T 温度下的过冷纯液体的压力P （ A ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ B ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 4. 纯物质的第二virial 系数B （ A ） 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 5. 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（ ） A. 第三virial 系数 B. 第二virial 系数 C. 无穷项 D. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是（ A ） A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷 B. 甲烷、乙烷 C. 正己烷 7. 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（ B ） A. 饱和液摩尔体积 B. 饱和汽摩尔体积 C. 无物理意义 8. 偏心因子的定义式（ A ） A. 0.7lg()1 s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1 s r Tr P ω==-- C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ B ） 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 ????????? =- ? ? ?????????? 10. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ C ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 11. 下面的说法中不正确的是 ( B ) （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 。 12. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) （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。 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 泰山学院课程考试专用 泰山学院材料与化学工程系2005级、2007级3+2化学工程与 工艺专业本科2007～2008学年第一学期 《化工热力学》试卷A （试卷共8页，答题时间120分钟） 一、 判断题（每小题1分，共15 分。请将答案 填在下面的表格内） 1、只要温度、压力一定，任何偏摩尔性质都等于化学位。 2、对于确定的纯气体来说，其维里系数B 、C 、……只是温度的函数。 3、孤立体系的熵总是不变的。 4、当过程不可逆时，体系的作功能力较完全可逆的情况下有所下降。 5、二元液相部分互溶体系及其蒸汽的达到相平衡时，体系的自由度为2。 6、理想溶液中所有组分的活度系数均为1。 7、二元混合物的相图中泡点线表示的饱和汽相，露点线表示的是饱和液相。 8、二元组分形成恒沸物时，在恒沸点体系的相对挥发度等于1。 9、若化学平衡常数随着温度的升高而升高，则反应的标准焓变化0H ?为负值。 10、纯物质的平衡汽化过程，其摩尔体积、焓及吉布斯函数的变化均大于零。 11、在一定温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。 12、对于理想溶液的某一容量性质恒有0i i M M =。 13、能量不仅有数量的大小还有质量的高低，相同数量的电能和热能来说，电 能的做功能力大于热能。 14、无论以Henry 定律为基准，还是以Lewis-Randall 规则为基准定义标准态 逸度，混合物中组分i 的活度和逸度的值不变。 15、逸度与压力的单位是相同的。 二、填空题（1-5题每空1分，6-11题每空2分，共25分） 1、在相同的初态下，节流膨胀的降温效果 （大于/小于） 等熵膨胀的降温效果。 2、恒温恒压下，吉布斯-杜亥姆方程为 （以i M 表示）。 3、形成二元溶液时，当异种分子之间的作用力小于同种分子之间的作用力时， 形成正偏差溶液，正偏差较大的溶液具有最 的沸点。 4、对于二元混合物来说一定温度下的泡点压力与露点压力 (相同/不 同)的。 5、当过程的熵产生 时，过程为自发过程。 6、当化学反应的温度不发生变化时，对体积增大的气相反应，增大压力，反 应进度 ，加入惰性气体反应进度 。 7、已知平衡压力和液相组成，用完全理想体系下的汽液平衡准则计算泡点温 度时，在假设的温度下算出1i y <∑，说明假设的温度 ， 应 ，重新计算，直到1i y =∑。 8、正丁醇（1）和水（2）组成液液平衡系统，25℃，测得水相中正丁醇的摩 尔分数为0.00007，而醇相中水的摩尔分数为0.26，则水在水相中的活度系数为 ，水在醇相中的活度系数为 。 9、某换热器内，冷热两种流体进行换热，热流体的流率为 -1100kmol h ?,-1-129kJ kmol K p c =??,温度从500K 降为350K,冷流体的流率 也是-1100kmol h ?,-1-129kJ kmol K p c =??,温度从300K 进入热交换器，该换热器表面的热损失-187000kJ h Q =-?，则冷流体的终态温度t 2= K,该换热过程的损耗功W L = kJ/h 。设300K T Θ=，冷热流体的压力变化可以忽略不计。 一．选择题(每题2分,共10分) 1、纯物质的第二virial 系数B ( A ) A 仅就是温度的函数 B 就是T 与P 的函数 C 就是T 与V 的函数 D 就是任何两强度性质的函数 2、T 温度下的过冷纯液体的压力P (A 。参考P －V 图上的亚临界等温线。) A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3、 二元气体混合物的摩尔分数y 1=0、3,在一定的T,P 下,8812.0?,9381.0?21==?? ,则此时混合物的逸度系数为 。(C) A 0、9097 B 0、89827 C 0、8979 D 0、9092 4、 某流体在稳流装置中经历了一个不可逆绝热过程,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) 1. 液态水常压下从25℃加热至50℃,其等压平均热容为75、31J/mol,则此过程的焓变为 (1882、75)J/mol 。 2. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C ),按下列途径由T 1、P 1与V 1可逆地变化至P 2,则, 等温过程的 W =21ln P P RT -,Q =21ln P P RT ,U = 0 ,H = 0 。 3. 正丁烷的偏心因子ω＝0、193,临界压力为p c ＝3、797MPa,则在Tr ＝0、7时的蒸汽压为 ( 0、2435 )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递,其等于热容为Cp,则ExQ 的 计算式为(00(1)T xQ p T T E C dT T =-? )。 5. 指出下列物系的自由度数目,(1)水的三相点 0 ,(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) 化工热力学复习题 一、选择题 1. 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（ C ） A. 饱和蒸汽 超临界流体 过热蒸汽 2. 纯物质的第二virial 系数B （ A ） 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 3. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ B ） 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 ?????????=- ? ? ?????????? 4. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ C ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 5. 下面的说法中不正确的是 ( B ) （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 。 6. 关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) （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。 7. 二元溶液，T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( C ). a. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 2 = 0 b. X 1dlnγ1/dX 2+ X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 c. X 1dlnγ1/dX 1+ X 2dlnγ2/dX 1 = 0 d. X 1dlnγ1/dX 1– X 2 dlnγ2/dX 1 = 0 8. 关于化学势的下列说法中不正确的是( A ) 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 9．关于活度和活度系数的下列说法中不正确的是 ( E ) （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 ）r i 是G E /RT 的偏摩尔量。 10．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改变而增加，则B 的偏摩尔体积将（B ） A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 不一定 11．下列各式中，化学位的定义式是 ( A ) 12．混合物中组分i 的逸度的完整定义式是（ A ）。 A. d G ___i =RTdln f ^i , 0lim →p [f ^i /(Y i P)]=1 B. d G ___i =RTdln f ^i , 0 lim →p [f ^i /P]=1 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 一、 单项选择题（每题3分，共30分）： 1．关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是（ B ） 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。 2．下列关于G E 关系式正确的是（ C ）。 A. G E = RT ∑X i ln X i B. G E = RT ∑X i ln a i C. G E = RT ∑X i ln γi D. G E = R ∑X i ln X i 3．下列偏摩尔自由焓表达式中，错误的为（ D ）。 A. i i G μ=- B. dT S dP V G d i i i - ---=；C. ()i j n P T i i n nG G ≠? ???????=-,, D. ()i j n nV T i i n nG G ≠? ???????=-,, 4.下述说法哪一个正确？ 某物质在临界点的性质( D ) （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) 是该物质本身的特性。 5．关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) （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。 6．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 B 。 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 7．对于流体混合物，下面式子错误的是 D 。 A B 、 i i i V P U H += C i i V i i U U = D 、理想溶液的i i S S = i i G G = 8．由纯组分形成理想溶液时，其混合焓ΔH id B 。 A. >0； B. =0； C. <0 ； D. 不确定。 9．体系中物质i 的偏摩尔体积i V 的定义式为： D 。 A.i j n v T i i i n V V ≠??=,,][ B .i j n v T i i n V V ≠??=,,][总 C .i j n p T i i i n V V ≠??=,,][ D. i j n p T i i n V V ≠??=,,][总 10．混合物的逸度与纯组分逸度之间的关系是 C 。 A.i i f x f ∧ ∑=； B. i f f ∧ ∑=； C. ln i i i x f x f ∧ ∑=ln ； D. ln 0 ln f x f i ∑= 模拟题一 1. 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（ c ） A. 饱和蒸汽 B. 超临界流体 C. 过热蒸汽 2. T 温度下的过冷纯液体的压力P （ a ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ b ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 4. 纯物质的第二virial 系数B （ a ） 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 5. 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（ a ） A. 第三virial 系数 B. 第二virial 系数 C. 无穷项 D. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是（ a ） A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷 B. 甲烷、乙烷 C. 正己烷 7. 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（ ） A. 饱和液摩尔体积 B. 饱和汽摩尔体积 C. 无物理意义 8. 偏心因子的定义式（ ） A. 0.7lg()1s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1s r Tr P ω==-- C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 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 ?????????=- ? ? ?????????? 10. 关于偏离函数M R ，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 =+ 11. 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。 《化工热力学》试题（一） 一、填空题（10分）： 1. 纯物质的P-V-T 图上，高于临界压力和临界温度的区域称为 。 2. 写出偏摩尔性质i γln 对应的溶液性质 。 3. 工作于温度为T 1的高温热源和温度为T 2的低温冷源之间的可逆热机的效率为 。 4. 理想溶液混合过程的=?id H 。 5．对于二组分汽液两相平衡体系来说，其体系的自由度为 。 二、判断题（14分） 1. 理想气体混合物就是一种理想溶液。（ ） 2. 三参数对应态原理由于两参数对应态原理是因为前者适用于任何流体。（ ） 3. 吸热过程一定使系统熵增，反之熵增过程也是吸热过程。（ ） 4. 纯物质的气液平衡常数K ＝１。（ ） 5. 对于一个绝热不可逆过程，可以设计一个绝热可逆过程来计算其熵的变化。（ ） 6. 混合物气液相图中的泡点曲线表示的是饱和气相，而露点曲线表示的是饱和液相。 （ ） 7. 在一定温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。（ ） 三、选择题（16分） 1. 对于一给定的物质来说，virial 方程中的virial 系数与（ ）有关。 A ．温度 B ．压力 C ．密度 D ．体积 2．对于一均相物质，其H 和U 的关系为 A ．U H ≤ B ．U H > C ．U H = D ．不能确定 3．气液平衡关系i S i i x P Py =的适用条件是： A ．无限制条件 B ．低压条件下的非理想液相 C ．理想气体和理想溶液 D ．理想溶液和非理想气体 4．已知乙炔在7.0=r T 时，其对比饱和蒸汽压为0.0655，则乙炔的偏心因子为： A ．0.195 B ．0.184 C ．0.084 D ．0.127 5．偏心因子是从下列定义的： 化工热力学期末试题（A）卷 2007~2008年使用班级化学工程与工艺专业05级 班级学号姓名成绩 一．选择 1．纯物质在临界点处的状态，通常都是 D 。 A．气体状态 B．液体状态 C．固体状态D．气液不分状态 2．关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是 B 。 A. 可以解决由于实验的P-V-T数据有限无法全面了解流体P-V-T 行 为的问题。 B．可以解决实验的P-V-T数据精确度不高的问题。 C．可以从容易获得的物性数据（P、V、T、x）来推算较难测定的数据（ H，U，S，G ） D．可以解决由于P-V-T数据离散不便于求导和积分，无法获得数据点以外的P-V-T的问题。 3．虚拟临界常数法是将混合物看成一个虚拟的纯物质，从而将纯物质对比态原理的计算方法用到混合物上。. A 。 A．正确 B．错误 4．甲烷P c=,处在P r=时，甲烷的压力为 B 。 A．B． MPa； C． MPa 5．理想气体的压缩因子Z=1，但由于分子间相互作用力的存在，实际气体 的压缩因子 C 。 A ． 小于1 B ．大于1 C ．可能小于1也可能大于1 6．对于极性物质，用 C 状态方程计算误差比较小，所以在工业上 得到广泛应用。 A ．vdW 方程，SRK ； B ．RK ，PR C ．PR ，SRK D ．SRK ，维里方程 7．正丁烷的偏心因子ω=，临界压力P c = 则在T r =时的蒸汽压为 2435.0101==--ωc s P P MPa 。 A 。 A ．正确 B ．错误 8．剩余性质M R 的概念是表示什么差别的 B 。 A ．真实溶液与理想溶液 B ．理想气体与真实气体 C ．浓度与活度 D ．压力与逸度 9．对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流动条件下有 A 。 A ．dH = TdS + Vdp B ．dH = SdT + Vdp C ．dH = -SdT + Vdp D ．dH = -TdS -Vdp 10．对1mol 符合Van der Waals 状态方程的气体，有 A 。 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) 11．吉氏函数变化与P-V-T 关系为()P RT G P T G x ig ln ,=-，则x G 的状态应该为 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 2.T 温度下的过冷纯液体的压力P （A 。参考P －V 图上的亚临界等温线。） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3. 二元气体混合物的摩尔分数y 1=0.3，在一定的T ，P 下，8812.0?,9381.0?21==?? ，则此时混合物的逸度系数为 。（C ） A 0.9097 B 0.89827 C 0.8979 D 0.9092 4. 某流体在稳流装置中经历了一个不可逆绝热过程，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） 1. 液态水常压下从25℃加热至50℃，其等压平均热容为75.31J/mol,则此过程的 焓变为（1882.75）J/mol 。 2. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变 化至P 2，则，等温过程的 W =21ln P P RT -，Q =2 1 ln P P RT ，U = 0 ，H = 0 。 3. 正丁烷的偏心因子ω＝0.193，临界压力为p c ＝3.797MPa ，则在Tr ＝0.7时的蒸 汽压为（ 0.2435 ）MPa 。 4. 温度为T 的热源与温度为T 0的环境之间进行变温热量传递，其等于热容为Cp ， 则E xQ 的计算式为(0 (1)T xQ p T T E C dT T = - ? ）。 第二篇模拟试题与参考答案 化工热力学模拟试题(1)及参考答案 一（共18分） 判断题（每题3分） 1 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸气的摩尔体积随着温度的升高而减小。 ( ) 2 若某系统在相同的始态和终态间，分别进行可逆与不可逆过程，则?S 不可逆>?S 可逆。 ( ) 3 由三种不反应的化学物质组成的三相pVT 系统，达平衡时，仅一个自由度。 ( ) 4 热量总是由TdS ?给出。 ( ) 5 不可逆过程孤立系统的熵是增加的，但过程的有效能是减少的。 ( ) 6 物质的偏心因子ω是由蒸气压定义的，因此ω具有压力的单位。 ( ) 二（共16分） 简答题（每小题8分） 1 Virial 方程()2 11''==+++??????pV Z B p C p RT ()212= =+++??????pV B C Z RT V V 如何证明： B B RT '= 22C B C (RT)-'= 2 水蒸气和液态水的混合物在505K 下呈平衡态存在，如果已知该混合物的比容为3-141cm g ?，根据蒸气表的数据计算混合物的焓和熵。已知在该温度下的饱和水蒸气性质 为： 三（15分） 用泵以756kg h ?的速度把水从45m 深的井底打到离地10m 高的开口储槽中，冬天为了防冻，在运送过程中用一加热器，将-131650kJ h ?的热量加到水中，整个系统散热速度为-126375kJ h ?，假设井水为2℃，那么水进入水槽时，温度上升还是下降？其值若干？假设动能变化可忽略，泵的功率为2马力，其效率为55％（1马力＝735W ）（视为稳流系统）。 四（20分） 一个Rankine 循环蒸气动力装置的锅炉，供给2000kPa ，400℃的过热蒸气透平，其流量-125200kg h ?，乏气在15kPa 压力下排至冷凝器，假定透平是绝热可逆操作的，冷凝器出口为饱和液体，循环水泵将水打回锅炉也是绝热可逆，求：（1）透平所做的功？（2）水泵所做的功？（3）每千克蒸气从锅炉获得的热量？已知2000kPa ，400℃过热蒸气的热力 学性质为：-1H 29452J g .=?，-1-1 S 71271J g K .=??；15kPa 压力下的乏气热力学性质为： 21kg cm -?、27℃压缩到268kg cm -?，并经级间冷却到27℃，设压缩实际功率1224kcal kg -?， 求级间冷却器应移走的热量，压缩过程的理想功、损耗功与热力学效率，设环境温度为27℃。已知甲烷的焓和熵数据如下： 一、 单项选择题（每题1分，共30分）： 1．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。 2．Pitzer 提出的由偏心因子ω计算第二维里系数的普遍化关系式是（ ）。 A ．B = B 0ωB 1 B ．B = B 0 ω + B 1 C ．BP C /（RT C ）= B 0 +ωB 1 D ．B = B 0 + ωB 1 3．下列关于G E 关系式正确的是（ ）。 A. G E = RT ∑X i ln X i B. G E = RT ∑X i ln a i C. G E = RT ∑X i ln γi D. G E = R ∑X i ln X i 4．下列偏摩尔自由焓表达式中，错误的为（ ）。 A. i i G μ=- B. dT S dP V G d i i i - ---=；C. ()i j n P T i i n nG G ≠? ???????=-,, D. ()i j n nV T i i n nG G ≠? ???????=-,, 5.下述说法哪一个正确？ 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（ ）。 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 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 ( ) （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。 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 。 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．可以通过测量直接得到数值的状态参数是 。 A 、焓 B 、内能 C 、温度 D 、 熵 化工热力学试题（B）卷 （2003~2004年度第二学期化学工程与工艺专业01级，2004.6） 学号姓名成绩 一．选择题（每题1分） 1．超临界流体是下列 A 条件下存在的物质。 A．高于T C和高于P C B．高于T C和低于P C C．低于T C和高于P C D．T C和P C 2．对理想气体有 C A. (?H/?P)T<0 B. (?H/?P)T>0 C. (?H/?P)T=0 3. 混合气体的第二维里系数C A . 仅为T的系数 B. T和P的函数 C . T和组成的函数 D . P和组成的函数 4.某气体符合P=RT/(V-b)状态方程,从V1等温可逆膨胀至V2,则体系的熵变为 C A. RTln(V2-b)/(V1-b) B. 0 C. Rln(V2-b)/(V1-b) D. RlnV2/V1. 5.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 B , 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。 6.作为朗肯循环改进的回热循环是从汽轮机（即蒸汽透平机）中抽出部分蒸汽去 B , 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 7.某压缩制冷装置的制冷剂在原冷凝器的出口P,T，现T比原冷凝压力下的饱和温度低了5度，其它 不变,则制冷循环 A 。 A.冷量增加，压缩功耗不变； B.冷量不变，压缩功耗减少 C.冷量减少，压缩功耗减小； D.冷量增加，压缩功耗增加 8.二元非理想极稀溶液,其溶质和溶剂分别遵守A A. Henry定律和Lewis--Randll规则. B. Lewis--Randll规则和Henry定律. C.拉乌尔规则和Lewis--Randll规则. D. Lewis--Randll规则和拉乌尔规则. 9.. Pitzer提出的由偏心因子ω计算第二维里系数的普遍化关系式是 C , 式中B0，B1可由T r计算出。 A. B=B0B1ω B. B=B0+B1ω C. BP c/RT=B0+B1ω D. B=B0ω+B1 《化工热力学》课程模拟考试试卷 A 开课学院：化工学院，专业：材料化学工程 考试形式： ，所需时间： 分钟 考生姓名： 学号： 班级： 任课教师： 题对的写T ，错的写F) 1．理想气体的压缩因子1Z =，但由于分子间相互作用力的存在，实际气体的压缩因子 。 (A) 小于1 (B) 大于1 (C) 可能小于1也可能大于1 (D) 说不清楚 2．甲烷c 4.599MPa p =，处在r 0.3p =时，甲烷的压力为 。 (A) 15.33MPa (B) 2.7594 MPa ； (C) 1.3797 MPa (D) 1.1746 MPa 3．关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是 。 (A) 可以解决由于实验的p -V -T 数据有限无法全面了解流体p -V -T 行为的问题。 (B) 可以解决实验的p -V -T 数据精确度不高的问题。 (C) 可以从容易获得的物性数据(p 、V 、T 、x )来推算较难测定的数据(H ，U ，S ， G )。 (D) 可以解决由于p -V -T 数据离散不便于求导和积分，无法获得数据点以外的 p -V -T 的问题。 4．对于流体混合物，下面式子错误的是 。 (A) lim i i i x M M ∞→=(B)i i i H U pV =+ (C) 理想溶液的i i V V =，i i U U = (D) 理想溶液的i i S S =，i i G G = 5．剩余性质R M 的概念是表示什么差别的 。 (A) 真实溶液与理想溶液 (B) 理想气体与真实气体 (C) 浓度与活度 (D) 压力与逸度 6．纯物质在临界点处的状态，通常都是 。 (A) 气体状态 (B) 液体状态 (C) 固体状态 (D) 气液不分状态化工热力学考试复习题
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