大學化工熱力學模擬試題-轉自DOCX

化工熱力學模擬試題一、判斷題：試判斷對錯，并寫出原因或相應的公式(2分×5=10分)3.RK方程中，常數(shù)a,b的混合規(guī)則分別為二、簡答題(5分×7=35分)三、計算題(共55分)(2)請寫出各步驟的焓和熵的計算公式。已知：該物質的飽和蒸氣壓方程為：GF/RT=Pkx?第一套模擬試題答案二、簡答題(5分×5=25分)是否合理?根據(jù)Gibbs-Duhem方程得恒溫、恒壓下x?dV?+x?dV?=0或由本題所給的方程得到即同樣可得即(b-a)x?-2bx2=(b-a)x?-2bx2根據(jù)題意，所給出的方程組只有在a+b=0時才滿足Gibbs-Duhem方程，方程才合理。4.寫出局部組成的概念，并說明Wilson方程和NRTL方程的適用條件。答：局部組成的概念：在某個中心分子i的近鄰，出現(xiàn)i分子和出現(xiàn)j分子的幾率不僅與分子的組成x?和xj有關，而且與分子間相互作用的強弱有關。Wilson方程：Wilson方程的突出優(yōu)點是(1)可以準確地描述極性和非極性混合物的活度系數(shù)，例如它可以很好地回歸烴醇類物系，而用其它方程回歸時效果卻很差。(2)Wilson方程對二元溶液是一個兩參數(shù)方程，且對多元體系的描述也僅用二元參數(shù)即可。Wilson方程也存在一些缺點，(1)當活度系數(shù)小于1時，Wilson方程有多個根，在自動計算機程序中進行根的選擇比較困難，(2)而且它不能用于液相分層體系。NRTL方程：也可以用二元溶液的數(shù)據(jù)推算多元溶液的性質。但它最突出的優(yōu)點是能用于部分互溶體系，因而特別適用于液液分層物系的計算。5.請寫出中低壓下汽液相平衡的關系式。(其中：液相用活度系數(shù)表示，以Lewis-Randall規(guī)則為基準；汽相用逸度系數(shù)表示)?？苫啚?2)半經驗關系式四、算題(共60分)△.SHR-HR-SR(b)HF,SRpV=RT+CpJ.mol-1=205D+76977.5E=33+0.56D+205EJ.mol1.K1將各步驟的結果代入式(A)和(B)即可。2.某二元溶液，Lewis-Randall規(guī)則標準態(tài)的超額Gibbs自由能可由下式給出：G?/RT=Kx?解：(1)由于故：對于二元混合物，可以使用二元截矩公式計算活度系數(shù)(2)由活度的定義：則酮、乙腈的飽和蒸氣壓方程如下：(1)當p為85KPa,t為55℃,即328.15K時p=96.89kPap3=41.05kPaX=0.7871y?=0.8972X=0.7871y?=0.8972Z=ex+(1-e)y?=e×0.7871+(1-e)×0.8972=0.8(3)t為55℃,p1=96.89kPap3=41.05kPap=ptx+p?x?=96.89×0.2975+41.05×(1-0.2975)=57.65kPa(4)t為55℃,p=96.89kPap?=41.05kPap=p1x+p3x?=96.89×0.35+41.05×(1-0.35)=60.59kPaH?=1664kJ/kgqo=H?-H?=1664-560.53=1093.47kJ/kg(4)制冷系數(shù)解：具體的計算步驟為：IV.若是第一次迭代，則歸一化所有計算得到的yi,并以此值、設定溫度T和已知壓力P共同計算計算pi,4?,是否是否否一、簡答題(共8題，共40分，每題5分)6.為什么K值法可以用于烴類混合物的汽液平衡計算?7.寫出局部組成的概念及Wilson方程和NRTL方程的優(yōu)缺點。8.汽相和液相均用逸度系數(shù)計算的困難是什么?二、推導題(共2題，共15分，其中第一題8分，第二題7分)1.請推導出汽液相平衡的關系式。(其中：液相用活度系數(shù)表示，以Lewis-Randell規(guī)則為基準；汽相用逸度系數(shù)表示。)2.從上式出發(fā)，進行適當?shù)募僭O和簡化，推導出拉烏爾定律。三、計算題(共4題，共45分，其中第一題15分，第二題15分，第三題5分，第四題10分)1.求某氣體在473K,30×10?Pa時，Hm=?設：該飽和液體在273K時，Hm=0(Jmol1)。其中安托尼常數(shù)A=20.7,B=2219.2,C=-31.13。(安托尼方程中壓力p:Pa,T:K,壓力用自然對數(shù)表示)(設△z=1)2.二元溶液中組元1的逸度f為,求：(1)純組元1的逸度f2)組元1在溶液中的Henry常數(shù)k(3)用x?表示的γ?表LewisRandell3.有人提出用下列方程組來表示恒溫恒壓下簡單二元體系的偏摩爾體積：V-V?=a+(b-a)x?-bx2V?-V?=a+(b-a)x?-bx2這些方程是否合理?4.寫出已知汽相組成(yi,y2,…,yn)及溫度T,求露點壓力p及與之相平衡的液相組成(x?,x2,…x)的計算過程。第二套模擬試題答案一、簡答題(共8題，共40分，每題5分)1.寫出封閉系統(tǒng)和穩(wěn)定流動系統(tǒng)的熱力學第一定律。答：封閉系統(tǒng)的熱力學第一定律：△U=Q+W穩(wěn)流系統(tǒng)的熱力學第一定律：2.寫出維里方程中維里系數(shù)B、C的物理意義，并寫出舍項維里方程的混合規(guī)則。答：第二維里系數(shù)B代表兩分子間的相互作用，第三維里系數(shù)C代表三分子間相互作用，B和C的數(shù)值都僅僅與溫度T有關；舍項維里方程的混合規(guī)則為：,,3.請分別以水溶解度和辛醇/水分配系數(shù)為例，簡述環(huán)境熱力學中相關的關系和特點。答：水溶解度和辛醇/水分配系數(shù)是環(huán)境熱力學中最特征的內容(1)水溶解度：典型的液液平衡、固液平衡和氣液平衡，只是在環(huán)境問題中，平衡體系中的溶劑是水，而不是其他的有機溶劑。(2)辛醇/水分配系數(shù)：實質上是固體和液體在部分互溶系統(tǒng)中的溶解度。它的特點是：溶解度極??；數(shù)據(jù)的可靠性很差；估算方法不準；常用碎片基團法。4.寫出混合物中i組元逸度和逸度系數(shù)的定義式。5.請寫出剩余性質及超額性質的定義及定義式。答：剩余性質：是指同溫同壓下的理想氣體與真實流體的摩爾廣度性質之差，即：△M'=M(T,p)-M(T,p);理想混合物的摩爾廣度性質之差，即：6.為什么K值法可以用于烴類混合物的汽液平衡計算?同種分子間的作用力與異類分子間的相互作用力的大小不同，因此，在某一局部，某種分子周圍的組成與混合物中的總體組成有所不同。這種局部的濃度就叫做局部組成。Wilson活度系數(shù)方程不適用于液液分層體系的計算，而NRTL方程沒有此限制，但該方程是3參數(shù)的活度系數(shù)方程，略復雜。二、推導題(共2題，共15分，其中第一題8分，第二題7分),帶入相平1)壓力遠離臨界區(qū)和近臨界區(qū)時，指數(shù)三、計算題(共4題，共45分，其中第一題15分，第二題15分，第三題5分，第四題10分)1.答：首先涉及路徑，273K飽和蒸汽壓下的氣體可近似視為理想氣體。273K,273K,pi,1AH18473K,3