模拟试卷

模拟试卷
试卷说明
试卷中包含有以下三种难度的试题：
①基础题：以基本概念、基本理论、基本技能为主，强调基础，其在试卷中的分值为30％左右。

②综合题：以体现知识的综合运用为主，适当增加解题的难度，其在试卷中的分值为50％左右。

③难题：以考察运用知识，解决问题的能力为主，适度扩大知识面和增加解题的难度。

其在试卷中的分值为20％左右。

模拟试卷每套满分100分，完成时间均为120分钟。

①模拟试卷一：以真实考试为模型，完全仿真，达到身临其境的效果。

按题目分类基础题：38％
综合题：42％
较难的综合题：20％
②模拟试卷二：以真实考试为模型，完全仿真，达到身临其境的效果。

按题目分类基础题：33％
综合题：37％
较难的综合题：30％
基础题
一、判断题（本大题共10小题，每题2分,共20分.对: √,错: ×。

）
1、当物系的状态一定时，其状态函数都一定，当物系的状态改变时，所有状态函数也都随之发生变化（）
2、在一可逆过程中总熵值不变，ΔSg = 0。

（）
3、卡诺热机是利用正向循环工作的，所以其结果是将热能转化为了机械功。

（）
4、在汽—液相平衡时，由于，所以。

（）
5、工质经历不可逆循环以后，ΔS工质>0或ΔS工质<0。

（）
6、对于稳流体系，Wid = TΔS -ΔH。

（）
7、就是偏摩尔体积。

（）
8、无论是何种体系，其损耗功为WL=T0ΔSg 。

( )
9、对于理想溶液，ΔVt=0，ΔHt=0，ΔSt>0，ΔGt<0。

（）
10、由于，所以任何一个偏摩尔性质均可称为化学位。

（）
二、证明题（本大题共3小题，共24分。

）
1.（8分）
2.（8分）
3.（8分）证明状态方程P（V-b）=RT表达的流体的CP与压力无关。

三、选择题（本大题共1小题，共6分。

）
1.(6分)某流体在稳流装置内经历一个不可逆绝热过程，装置所产生的功为24 KJ，试问流体的熵变是正？是负？可正可负？为什么？
四、计算题（本大题共5小题，共50分。

）
1、（10分）在25℃时，由A和B各为0.5 mol混合组成理想溶液，试求混合过程的ΔV、ΔH、ΔS和ΔG。

2、(10分)若某气体的状态方成为Pv = RT + BP，式中B为常数，
B=，计算200℃,10 atm时的逸度。

3、(10分)乙醇（1）—苯（2）二元混合物，在68.24℃，x1 = 0.1时r1 = 4.176，r2 = 1.025，在此温度下,试计算此条件下的平衡压力P和平衡组成yi。

4.（10分）理想气体在恒温膨胀中由热源吸收了Q Cal的热量，该过程是不可逆膨胀，作出的功和最大功的关系为，求这一过程的总熵变。

(以Q、T和表示之)
5、（10分）在T、P为常数时，有人推荐下面一对方程：
,,式中a、b只是T、P的函数，试从热力学角度考虑上述方程是否合理？
一、1.× 2.√ 3.√ 4.× 5.× 6.×7.×8.√9.√10.×
二、1.证：因为( 1分) 所以
( 1分)
因为( 2分)所以( 1分)
因为(2分) 所以( 1分)
2.证：设U = U（T.V）( 2分)( 1分)
因为( 2分)所以( 1分)
因为( 2分) 得证
3.证：( 1分) 所以
( 1分)
因为( 2分)所以( 1分)
因为(2分)
所以( 1分)
三、1.解:( 3分)
为正( 3分)
四、1.解：( 4分)
( 3分)
( 3分)
2.解：( 3分)
( 2分)
( 2分)
( 3分)
3.解:( 3分)
( 4分)
( 3分)
4.解：对封闭体系：
∵理想气体恒温膨胀∴( 3分)
当过程为可逆时，( 2分)
又∵( 1分)
环境的熵变：（热源放出Qcal，温度不变，是可逆进行的）
( 2分)
( 2分)
5.解：若符合，则有( 3分)
由题意知：( 1分)
( 1分)
( 2分)
只有当a = 3b，或x1= x2 = 0.5时。

上式才等于零。

( 2分)
一般条件下，上式不等于零，所以所给方程不符合热力学一-致性。

( 1分) 综合题
计算题（共7题，共100分）
1．（15分）在一定T、P下，二元混合物的焓为，其中a = 15000 ，b = 20000 ，c = -20000 ，单位均为，求①?
②以表示的?③的值。

2.（15分）通过virial方程计算每克二氧化碳在310K和8bar的体积，并将其与实验值70.58相比较。

Virial系数用计算，其中和。

3.(15分)刚性容器的体积为0.05，存有一定量的理想气体，
，在500K，1bar时，求（1）若有12000J的热量传给气体，则气体的熵变是多少？（2）若容器装上一搅拌器，对气体做功，其做功量为8600J，若可以看成为绝热过程，则气体的熵变和熵产各是多少？
4.(15分)丙酮（1）-水（2）的Wilson模型参数：，
，，，各组分的安托因公式如下：
，
式中P的单位为KPa，t的单位为℃，假设二元系统的气相是理想气体，计算与＝0.32，P＝101.33KPa的液相成平衡的气相组成和温度。

5.(15分)有一个由二硫化碳（1）—氯仿(2) 组成的二元体系，在25℃时，测得如下汽液平衡数据：，，，
，，根据低压下汽液平衡关系求：①，②的值，它们的符号说明了什么？
6.(15分) 某动力循环的蒸汽透平机，进入透平的过热蒸汽为2.0MPa，400℃，排出的气体为0.035MPa饱和蒸汽，若要求透平机产生3000KW功率，问每小时通过透平机的蒸汽流量是多少？其热力学效率是等熵膨胀效率的多少？假设透平机的热损失相当于轴功的5%。

7.(10分) 某工厂有两种余热可资利用，其一是高温的烟道气，主要成分是二氧化碳、氮气和水汽，流量为500，温度为800℃，其平均比等压热容为0.8；其二是低温排水，流量是1348，温度为80℃，水的平均比等压热容可取为4.18，假设环境温度为298K。

问两种余热中的热量和有效能各为多少？
1．解：①当时，时，
2.解：
与实验值相比有0.1％的误差。

(3分)
3.解：（1）刚性容器为封闭体系，
4.解：时，设平衡温度为62.35℃，( 2分)
由低压的气液平衡准则得
故所设温度为平衡温度。

5.解：
6.解：进出透平机的蒸汽状态如图所示。

焓、熵值可从附录水蒸气表中查到：
按稳流系统热力学第一定律对透平机进行能量衡算，。

则
蒸汽流量
按本题意，等熵膨胀的工质应该是蒸汽，即为饱和蒸汽和饱和水的混合物，此时熵值，即为饱和蒸汽和饱和水的熵，按比例混合。

从附录查得饱和蒸汽的熵，从饱和水性质表查得饱和液体的熵(2分) 设湿蒸汽中气相质量百分含量为x，则
解得x=0.9126( 2分)
水的焓值
定熵效率( 3分)
7.解：高温的烟道气是高温、低压气体，可作为理想气体处理，
高温的烟道气从800降低到环境温度25放出的热量
低温排水的有效能
低温排水从80降低到环境温度25放出的热量
难题
一、推导题（本大题共1小题，共10分）
1.（10分）将用CV，T，p，V，S来表示。

二、计算题（本大题共6小题，共90分）
1.(15分)已知苯（1）-环己烷（2）液体混合物在303K和101.3KPa 下，摩尔体积是:
V=109.4-16.8 x1-2.64 x12（V的单位为）,试求此条件下的。

2. (15分)压力为2bar的0.1的固定反应器中，有含有饱和水蒸气10％体积的液体水，至少输入多少热量，才可使反应器中全部变为饱和水蒸气？此时反应器的压力为多少？
3.(15分)环己烷（1）—酚（2）二元体系的气液平衡，在144℃时形
成恒沸物，此时x1 = 0.294。

已知，B仅为温度的函数。

计算此温度下x1 = 0.6时的P和y1。

P1S = 75.20 KPa , P2S = 31.66 KPa。

4.(15分)用1.0 MPa、400℃的过热蒸汽带动透平机，并在0.1 MPa 下排出。

此透平机既不是可逆，也不是绝热，实际输出的轴功相当于可逆绝热功的80%，另有29.9的热散入293K的环境中，求此过程的损失功和理想功。

5.(15分)设在用烟道气预热空气的预热器中，通过的烟道气和空气的压力均为常压，其流量分别为45000和42000，烟道气进入时的温度为315℃，出口温度为200℃，设在此温度范围内，
，空气进口温度为38℃，
，试计算此预热器的损耗功与热力学效率。

已知大气温度为25℃，预热器完全保温。

6．(15分)已知绝热透平的进出口气流参数分别为：P1= 4bar，t1= 700℃，P2= 1bar，t2= 415.6℃，若工质性质与空气相同，环境温度为25℃，当忽略工质的动能和位能时，试求1Kg工质流过透平时，由于内摩擦带来的有效能损失和透平的有效能效率。

空气的Cp=1.004 。

一、1.解( 2分)
由( 2分)
( 2分)
又( 3分)
所以
( 1分)
二、1.解
2.解：查附录的水蒸气性质表得
反应器中有饱和水
总得水及水蒸气的质量为：
由于是恒容过程，W＝0，则Q＝△U(2分)
汽化为饱和蒸汽时所需要的热量最小，此时饱和蒸汽的质量体积为：查饱和水蒸气表，得对应的饱和蒸汽压力为148.7bar。

3.解：
当xi = 0.6时，设蒸汽为理想气体：
4.解：查1.0 MPa、400℃过热蒸汽的性质：等熵过程：
查过热蒸汽的性质：
查过热蒸汽的性质：
5.解：
(2分) 6．解：稳流过程，
(5分)
模拟试卷一
一、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分。

对:√,错:×。

）
1.孤立系统的内能和熵都是一定值。

（）
2.理想气体的熵和Gibbs函数仅是温度的函数。

（）
3.要确定物质在单相区的状态，需要指定两个强度性质，但是状态方程P=P（T，V）的自变量中只有一个，所以，这与相律有矛盾。

（）
4.理想溶液中所有组分的活度系数均为零。

（）
5.均相混合物的总性质与纯组分性质之间的关系总是有。

（）
6.在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的内能相等。

( )
7.纯物质的平衡气化过程，摩尔体积、焓、内能、Gibbs函数的变化值均大于零。

（）
8.对一个绝热不可逆过程，是否可以设计一个绝热可逆过程来计算其熵变化？（）
9.纯物质的气液平衡常数K是1。

（）
10.二元共沸物的自由度为1。

（）
二、证明题（本大题共2小题，共20分。

）
1.（8分）
2.（12分）
三、选择题（本大题共1小题，共5分。

）
1.(5分)某封闭系统经历一个不可逆过程，系统所作的功和排出的热量分别为100KJ和45KJ，则系统的熵变是正？是负？可正可负？为什么？
四、计算题（本大题共5小题，共55分。

）
1.（15分）某人设计一过程，使用100℃饱和水蒸气，经一系列步骤，可将热量不断地供给180℃热源，且不做轴功，每千克饱和水蒸气可供热量为1850kJ，假设冷却水为20℃，供给量为无限大。

试问此设计过程是否能实现？
2.（10分）曾经用以下两个方程表示简单二元系统在恒温、恒压下的液相活度系数：
，,式中A、B仅为T、P的函数，请解释这些方程是否符合热力学一致性。

3.（15分）在固定T、P下，某二元液体混合物的摩尔体积为：
,试确定在该T、P下，①用表示的和；②和的值；③和的值。

4.（10分）二元系统的Wilson模型参数是和
，假设气相是理想气体，计算与＝0.2，T＝30℃的液相成平衡的气相组成和总压。

已知＝3.23mmHg（mmHg为非法定单位，1mmHg ＝1.33322×102Pa）和＝187.1mmHg，和。

5.（5分）氧在20℃和直到100atm的压力下，值可用方程：
近似的表示，式中P为大气压，计算在20℃、100atm时的逸度。

一、1.× 2.× 3.× 4.× 5.× 6.×7.×8.√9.√
二、1.证：设U = U（T.V）
因为dU = TdS－PdV(2分) 所以
因为得证
2.证：因为所以
因为
三、1.
解:
四、1.解：饱和水蒸气经过装置将热量传给高温热源，而被冷却到20℃排到环境，即有部分热量传给冷却水。

查饱和水蒸气表，状态1：100℃饱和水蒸气，
状态2：20℃饱和水，
饱和蒸汽经过装置这一系统，应用稳流过程热力学第一定律关系式：
过程中各部分的熵变为：
水蒸气：
传递高温热源：
传递低温热源：
总熵变：
对于环境和系统在内的孤立系统，第二定律有△S总≥0，现在的结果有悖于第二定律，即本设计不能成立。

2.解：若符合，则有
由题意知：
只有当A=B，或时。

上式才等于零。

(2分)
一般条件下，上式不等于零，所以所给方程不符合热力学一致性。

(1分)
3.解：
(3分)
4.解：由Wilson方程计算出两组分的活度系数，因为由低压的气液平衡准则得
5.解：
模拟试卷二
一、判断题（本大题共5小题，每题2分，共10分。

对: √,错: ×。

）
1.在同一温度下，纯物质的饱和液体与饱和蒸汽的Gibbs函数相等。

( )
2.理想气体有f=p，而理想溶液有。

( )
3.吸热过程一定使系统熵增。

反之，熵增过程也是吸热的。

( )
4.Gibbs函数与逸度系数的关系是
( )
5.系统混合过程的性质变化与该系统相应的超额性质是相同的。

( )
二、证明题（本大题共2小题，共20分。

）
1.(8分)一气体若符合van der Waals方程，试证明其熵变化的表达式为
2.（12分）
三．选择题（本大题共5小题，每题3分，共15分。

）
1.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
2.一气体符合P=RT/(V-b)的状态方程，从V1等温可逆膨胀至V2，则系统的△S为（）
A．B．0 C．D．
3.欲找到活度系数与组成的关系，已有下列二元系统的活度系数表达式，α，β为常数，下
列可接受的组为（）
A．B．
C．D．
4.二元理想溶液在极小浓度的条件下，其溶质组分和溶剂组分分别遵守（）
A．Henry规则和Henry规则
B．Henry规则和Lewis-Randll规则
C．Lewis-Randll规则和Lewis-Randll规则
D．均不适合
5.等于（）A．B．C．D．
四、计算题（本大题共4小题，共55分。

）
1.(15分)在固定T，P下，某二元混合物的超额焓为：,试推导
①的表达式
②的表达式③的值。

2.(15分)甲烷由98.06kPa，300K压缩后冷却到6.667kPa，300K。

若压缩过程耗功1021.6kJ，试求
（1）冷却器中需要移去的热量；
（2）压缩与冷却的损失功；
（3）压缩与冷却过程的理想功；
（4）压缩与冷却过程的热力学效率。

环境温度为T0＝300K。

已知：98.06kPa，300K时，，。

6.667kPa，300K时，，。

3.(15分)1-2二氯甲烷（1）—甲醇（2）二元体系的气液平衡在50℃、65.76KPa时形成恒沸物，此时
用范拉尔方程关联，计算此温度下，时的P和。

4.(10分)一定量气体密封在一个圆筒形金属容器中，容器配有活塞，假设活塞与容器壁无摩擦。

气体的体积为，然后被放置在一恒温T＝25℃的水浴中，达平衡时，气体压力为
5atm。

求经过下面不同过程后，气体膨胀到终态体积为时，气体所做的功。

（1）活塞外面是真空；
（2）外界压力是1atm；
（3）外界压力被控制在仅略小于内部压力。

一、1.√ 2.× 3.× 4.× 5.×
二、1.证：
2.证：
三、1.A 2.C 3.D 4.B 5.D
四、1.解：
2.解：以1kg为计算基准。

（1）由稳定流动过程的能量方程，不计动能和位能（2）损失功
（3）理想功
或
（4）热力学效率
3.解：因为恒沸时，由得(2分)
时
4.解：。