化工热力学习题集附答案.docx
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化工热力学习题集附答案
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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(
1.
)
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:
2.
A.饱和蒸汽
T温度下的过冷纯液体的压力
B.
P(
超临界流体
)
C.
过热蒸汽
3.
4.
5.
6.
7.
8.
A.>PsT
B.
C. =PsT T温度下的过热纯蒸汽的压力 A.>PsT B. C. =PsT 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的函数能表达流体在临界点的P-V等温线的正确趋势的virial方程, A.第三virial系数B.第二virial系数C.无穷项 液化石油气的主要成分是() A.丙烷、丁烷和少量的戊烷B.甲烷、乙烷 D是任何两强度性质的函数 必须至少用到( D.只需要理想气体方程 C.正己烷 立方型状态方程计算A.饱和液摩尔体积偏心因子的定义式( V时如果出现三个根,则最大的根表示 B.饱和汽摩尔体积 ) C. ) 无物理意义 A. lg(户片 0.7 1B. lg(R% 0.8 C. s、 lg(P)Tr1.0 9.设Z为x,y的连续函数,,根据欧拉连锁式,有() B. A. C. 10. 关于偏离函数MR,理想性质M*,下列公式正确的是( A.MRMM C.MRMM B.MRM2M D.MMMR 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。 (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 (B)逸度可称为宥效压力 (A)逸度可称为校正压力”。 (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。 13.二元溶液,T,P一定时,Gibbs—Duhem方程的正确形式是(). a.XidlnMdX1+X2dln2/dX2=0b.Xidln1/dX2+X2dln2/dXi=0 c.Xidln1/dX1+X2dln2/dXi=0d.Xidlni/dX1-X2dln2/dXi=0 14.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)i是ge/rt的偏摩尔量。 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() (nH) a.i[]p,nS,njb. nij (nA) c.i[]P,T,njd. nij 18.混合物中组分i的逸度的完整定义式 AA — A.dGi=RTdlnfi,lim[fi/(YiP)]=1 p0 .(nG) i[]nV,nS,nj nij i[]T,nS,nj nij o AA — B.dGi=RTdlnfi,lim[fi/P]=1 p0 C.dGi=RTdlnfi, limfi=1p0 — D.dGi=RTdlnfi, limfi=1p0 19 ) B.偏摩尔崎等于化学位 D.偏摩尔自由始等于化学位 AG=RTEXilna, AG=REXilnXi .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C.偏摩尔性质是强度性质 20.下列关于AG关系式正确的是() A.AG=RTEXilnXiB. C.AG=RTEXilnTiD. 二、填空题 1.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 1。 2.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z1BP,利用B0,B1仅为对比温度的函数,计算出B0,B1,根据公 RT 式,计算出B,从而得到Z的数值。 3.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(即嫡差与可逆热之间的关系,用微分形式): 。 4.几个重要的定义公式: 烙H=: 自由能A=: 自 由始G=。 5.几个热力学基本关系式: dU=;dH=; dA=;dG=。 6.写出下列Maxwell关系式: _,_。 VtPt 7.对理想溶液,AH=AV=,AS=1AG= 8.等温、等压下的二元液体混合物的活度系数之间的关系+X2dln20。 9.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。 10.二元混合物的烙的表达式为HmX1H1X2H2X1X2,则用; H2 11.填表 偏摩尔性质(Mi) 溶液性质(M) 关系式(MXiMi) H Inf In lni AM 三、是非题 1.当压力大于临界压力时,纯物质就以液态存在。 () 2.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。 () 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。 () 4.纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。 () 5.若用X表示蒸汽的干度,则该蒸汽的焰HHsv(1X)HslX。 () n 6.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fmXi? 。 () 7.只要温度、压力一定,任何偏摩尔性质总是等于化学位。 () 8.对于由纯物质形成理想溶液时,体积和燃的混合性质变化等于0。 () 9.理想溶液中溶液的超额吉氏函数GE0,所以组分的活度系数i0。 () 10.对二元溶液,当T、屋定时,公式X1dln1x2dm20成立。 () dX1dx2 四、计算题 1.利用Maxwell关系式等,将纯流体的dS表示成T,P的函数。 2.25C,0.1MPa下组分1和2形成溶液,其体积可由下式表示: V=40—12Xi—10Xi2 (cm3/mol).式中Xi为组分1的摩尔分数,V为溶液的摩尔体积.求, (1)V;,VI; (2)5,5;(3)Vi,V2;(4)V;(5)VE;组 分服从Lewis-Randall定贝U.(10分) 3.酒窑中装有10m3的96%(wt)的酒精溶液,欲将其配成65%的浓度,问需加水多少? 能得到多少体积的65%的酒精? 设大气的温度保持恒定,并已知下列数据 酒精浓度(Wt)恁而moi-1V乙醇幻mo「1 96% 65% 4.已知40c和下,二元混合物的Inf1.960.235x1(f单位为MPa),求(a)x10.2时 的? 1,? 2;(b)f1,f2 模拟题二 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.0b.1c.2d.3 2、纯物质临界点时,对比温度Tr() a.=0b.>1c.<1d.=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一定日Gibbs—Duhem方程的正确形式是()。 a.X〔dln1/dX1+X2dln2/dX2=0b.X1dln1/dX2+X2dln2/dX1=0 c.X1dln1/dX1+X2dln2/dX1=0d.X1dln1/dX1-X2dln2/dX1=0 势与水蒸气化学势的关系为()。 (A)科尔)=科猿)(B)科水)〈科汽) (C)科水)〉科猿)(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)任何纯物质白^活度均为1。 (E)i是GE/RT的偏摩尔量。 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.(T/V)s= C.(S/V)t= 14.对1mol理想气体, (V/S)p (p/T)v 命r广曰 “应是( B. D. () (T/p)S=(V/S)p (S/p)T=-(V/T)p (a)R/V;(b)R;(c)-R/P; 15.下列各式中,化学势的定义式是( (d) ) R/To a. i[-(nH)]P,nS c. ni 「(nA) i[ni nj b. ]P,T,nj )0 i[]nV,nS,nj nij i[]T,nS,nj nij 二、下列判断题正确者用不正确者用“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。 () 达平衡时仅一个自由度。 () 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.超额吉氏函数与活度系数间的关系有一GJRTlni。 () niT,P,ni 规则的溶液为理想溶液。 () 7.只有偏摩尔吉氏函数与化学势相等,所以 溶液的超额热力学性质有HEHE [(nG) ni ]t,P,nji是最有用的 吉氏函数GE0,所以组分的活度系数i0。 () 10.当T、P一定时,溶液中组分i的活度系数 /0(彳为组分i的组分逸度系数, 为纯组分i的逸度系数)。 () 三、填充题(每空1分,共25分): 为规则,2)以 1.逸度的标准态有两类,1)以 为规则,请举例说明1)2) , 3.对理想溶液,AH=,AV=,AS=AG= 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、偏离函数的定义。 7、混合性质变化的定义- 8、超额性质的定义- 9、偏心因子的定义一 四、简答题(共20分) 1.化工热力学的研究牛I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 Tc,C Pc,atm Tb,C 燃烧彳1,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50c时测得某湿蒸汽的质量体积为1000cm3g-1,求单位质量的H、S和G函数各 是多少? (10分) 50c时水的饱和汽、液相性质 性质M 饱和液相Ml 饱和汽相Mg V/cm3g-1 12032 U/Jg-1 H/-1 S/Jg-1K-1 2.25C,0.1MPa下组分1和2形成溶液,其体积可由下式表示: V=40—12X1—10X12 (cm3/mol).式中X1为组分1的摩尔分数,V为溶液的摩尔体积.求, (1)V1,/; (2)V;,V;;(3)Vi,V2;(4)V;(5)VE; Lewis—Randall定贝U.(10分) 2 3、已知某二兀溶液的活度系数模型为ln1Ax2;并已知lnf,1ABC;lnf2A其 中A,B,C仅是T,P的函数。 求ln2,GE/RT,lnE,lnalnf。 (均以Lewis-Randall规则为标 准状态。 )(15分) 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PcB.临界温度和临界压力下 C.低于Tc和高于PcD.高于Tc和低于Pc 4、对单原子气体和甲烷,其偏心因子3,近似等于()。 A.0B.1C.2D.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、分)0.1Mpa,400K的N2ikmoi体积约为() 3 A3326LBCm 8、下列气体通用常数R的数值和单位,正确的是() 33 A8.314103Pam3/kmolK 3 C82.05cmatm/K DJ/kmolK 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( )。 A.(H/P)T 0 B.(H/P)T0 C.(H/P)T 0 D.(H/T)P0 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 C.dH=-SdT+Vdp B.dH=SdT+Vdp D.dH=-TdS-Vdp 12、对1mol符合P rt/(v3状态方程的气体,(-P)t 应是( A.R/V; 13、当压力趋于零时, A.零B B.R;C.-R/P;D.R/T。 1mol气体的压力与体积乘积(PV)无限大C.某一常数D.RT 趋于( 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1molVanderWaals气体,有( A.(? S/? V)T=R/(v-b) C.(? S/? V)T=R/(v+b) )。 B.(? 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 17、当压力趋于零时, B.<0 C. D.=1 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 18、下列各式中,化学势的定义式是( d.RT A.i[-(-nH)]P,nS Q C.i「ni ,nj B. ]P,T,nj D. .(nG) []nV,nS,nj nij [(nU) []T,nS,nj nij 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。 (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=0B.SE=0,AE=0C.GE=0,AE=0 21、下列方程式中以正规溶液模型为基础的是( D.HE=0,GE=-TSE )。 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= 23、 24、 A. 25、 A.0 B.1 C.2D.3 在一定的温度和压力下二组分体系汽液平衡的条件是 (A).? V? L; (C).片? v; ? V? L(B)? V? Vf? L(D)fL fV(f为混合物的逸度) 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( yif=XipiB.yip=YiXipi 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 C.偏摩尔性质是强度性质。 C.yip=Xi①piD.y P一定,偏摩尔性质就一定。 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,下形成Xi溶液。 此条彳下Vi=3/mol,V2=3/mol,V1=3/mol, V2=3/mol,则超额体积VE=()cm3/mol。 B.0C.-0.24 A.Gi=济 29、下列偏摩尔吉氏函数表达式中,错误的为( BdGi=Vdp-SidT C.Gi nG/ niT,P,nji D.Gi nG/ ni T,nv,nji 30、下列偏摩尔性质与溶液性质关系式中,正确的是 nmol溶液性质,nM=()。 A.niMi C.xiMi dGiA. RTdInf? lim|f? /(YP)]1 dGiC. RTdIn? limfi1 po dGiRTdInf? lim|f? /P]1 dGiRTdInf? limf? 1 D.p0 B.xiMi D.niMi 31、混合物中组分i的逸度的完整定义式是()。 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规贝U. C.拉乌尔规则和Lewis--Randll规则. B.Lewis--Randll规则和Henry规则. D.Lewis--Randll规则和拉乌尔规则 33、下列化学势国和偏摩尔性质关系式正确的是() a.pi=Hib.m=Vic.m=Gid.m=Ai 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丫i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()。 1 A.足够多的实验数据 B. /ln(丫1/丫2)dX1=0 (ln丫1)/T]p,x=0 C.[(ln丫1)/P]「产0D.[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,则此过程气体始值。 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.卑=0B.阴<
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