化工热力学答案

第二章 均相反应动力学习题

1. 【动力学方程形式】

有一气相反应，经实验测定在400℃下的速率方程式为:

2

3.66A A dP P dt

= 若转化为2

(/.)A kC A r mol hl =形式，

求相应的速率常数值及其单位。

2. [恒温恒容变压定级数]

在恒容等温下，用等摩尔H 2和NO 进行实验，测得如下数据： 总压（MPa ）0.0272 0.0326 0.038 0.0435 0.0543 半衰期（s ） 256 186 135 104 67 求此反应级数

3.[二级反应恒容定时间]

4.醋酸和乙醇的反应为二级反应，在间歇反应反应器中，5min 转化率可达50%，问转化率为75%时需增加多少时间？

4、【二级恒容非等摩尔加料】

溴代异丁烷与乙醇钠在乙醇溶液中发生如下反应： i-C 4H 9Br+C 2H 5Na →Na Br+i-C 4H 9 OC 2H 5

(A)

(B) (C) (D)

溴代异丁烷的初始浓度为C A0=0.050mol/l 乙醇钠的初始浓度为C B0=0.0762mol/l,在368.15K 测得不同时间的乙醇钠的浓度为：

t(min) 0 5 10 20 30 50 C B (mol/l) 0.0762 0.0703 0.0655 0.0580 0.0532 0.0451

已知反应为二级，试求：（1）反应速率常数；（2）反应一小时后溶液中溴代异丁烷的浓度；（3）溴代异丁烷消耗一半所用的时间。 5. [恒温恒容变压定级数]

二甲醚的气相分解反应CH 3OCH 3 → CH 4 +H 2 +CO 在恒温恒容下进行，在504℃获得如下数据：

t （s ） 0 390 777 1195 3155 ∞

Pt ×103（Pa ） 41.6 54.4 65.1 74.9 103.9 124.1

试确定反应速率常数和反应级数

6.[恒温恒压变容定常数]

气体反应2A→B，经测定该反应为一级，压力保持不变，组分A为80%，惰性物为20%，三分钟后体积减小了20%，求反应速率常数。

7.【等温恒容定动力学方法比较】

在间歇釜中测得H2 +Br（g）→2HBr的动力学数据如下：

t(min) 0 20 60 90 128 180 300 420

C A=C B(mol/L) 0.2250 0.1898 0.1323 0.1158 0.0976 0.0725 0.0478 0.0305

C A0(mol/L) 0.225 0.990 0.675 0.450 0.5637 0.2881 0.3103 0.1552

C B0(mol/L) 0.225 0.990 0.675 0.450 0.2847 0.1517 0.5064 0.2554

r A0(mol/Lmin) 1.76 10.9 8.19 4.465 4.82 1.65 3.28 1.267

试用试用积分法、微分法和最小二乘法探求速率方程。

8.【变温过程】

乙烷热裂解的活化能为300KJ/mol，问600℃比500℃的分解速率快多少倍？

9. [恒温恒压变容求转化]

在750℃下丙烷热解，其反应式为：

C3H8（A）→C2H4（R）+CH4（S ），k=1.01s-1

0.2Mpa的纯丙烷在定容下间歇反应至p A=0.1MP A

求：（1）A的转化率及时间；（2）设A的初始浓度为3mol,此时的A、R、S摩尔分数。

10.[恒温恒容变压定可逆一级]

在500℃时纯气相组分A，在一恒容间歇反应器中进行：

A←→2.5R

测得如下数据：

t(min) 0 4 6 8 10 12 14 ∞

P A（MPa）0.1 0.0625 0.051 0.042 0.036 0.032 0.028 0.020

求动力学方程（按一级可逆反应处理）。

第二章 均相动力学题解

1. [各限定组分之间速率方程的关系]

有一个化学反应计量式A+2B →3P ，若以A 表达的速率方程为：

0.52A C C A B r =.试写出以B 和P 表达的

速率式，若方程改写成13A+2

3

B →P ，其三者动力学方程如何？

解：根据化学计量系数的摩尔变化关系，在同一个反应过程中单位反应体积中A 、B 、P 的摩尔变化关系为1：2：3， 即反应速率之比r A :r B :r P =1:2:3， A 、B 为消耗，P 为生成。 所以，r B =2r A =0.5

4C C A

B

， r P =3r A =0.5

6C C A

B

，方程式改变，动力学方程不变。

注：对于反应物是消耗速率，对于产物是生成速率，有了此关系就可用一个反应式中的一个方程来任意表达其它组分的速率方程

2、[等温等容过程求转化率]

今有0.5级液相反应A →P ，在一定反应温度下10分钟后转化率为0.75，问0.5小时后转化率为多少？ 解： A

dC dt

-

=kC A 0.5 积分 2（0A A C C -）=-kt 即 kt=20A C （0

1A

A C C -

）=20A C （11A x --） 当完全转化时C A =0，此时的完全转化时间为 t * =

2A C k

代入10分钟和0.75转化率，有C A =（1-0.75）0A C

所以0A C =10k ，

A C k

=10 ， t * =20min 当0.5h 后，A 的转化率100%.

注：对于小于一级反应应注意完全转化时间的限制,数学上，在大于完全转时间时计算出的转化率为负值，不合理。 3. [等温等容变压过程求总压]

纯环氧丙烷在450℃等温等容条件下分解，k=0.021min -1.开始压力0.2.MPa ，50min 后系统的总压力为多少？ 解：从速率常数来看为一级反应，且过程为等温等容气相状态需用分压或浓度来表示。

由P i V=n i RT 关系，摩尔数与分压成正比变化。

CH 2——CH 2 CH 4 + CO 总压

O

t=0 0.2 0 0 P t0=P A0=0.2 MPa

t=t P A 0.2-P A 0.2-P A P t =2（0.2-P A ）+P A =0.4-P A

对一级反应 A

A dC kC dt -

= 转化为用分压的表达式 A

A dP kP dt

-= (t = 0，P A =P A0)

积分 ln 0

A A

P P =kt

即 ln

0.2

0.021A

P =×50=1.06 所以 P A =0.0693MPa

所以，系统的总压力为Pt=0.4-P A =0.4-0.0693=0.3307MPa

注：在用于动力学测定时，先测定的是系统的总压，然后由总压与分压的关系和假定级数的动力学方程写出分压与反应时间的直线关系，求出速率常数，正好与该过程例题相反。

4. [等温等压变容二级过程]

在400℃发生如下气相加成反应：A+B →P ，常温下原始初始组成

A : 0.4mol/l ；

B : 0.4mol/l ； P : 0.11mol/l ； 惰性物：0.09mol/l

在0.1MPa 恒压下进行反应，该反应对于A 、B 均为一级，速率常数为2L /mol.min(总级数为2)，求多少时间后才能使产物P 的摩尔分数为0.15

解： A + B P 惰性物 总摩尔数 t=0 0.4 0.4 0.11 0.09 1.0 t=∞ 0 0 0.51 0.09 0.60 设总摩尔数为1且A 转化了n A 摩尔

所以，当t=t 时， 0.4 -n A 0.4 - n A 0.11+ n A 0.09 1- n A 膨胀率：εA =（0.6-1）/1 =-0.4 摩尔分数y A =(0.11+ n A )/(1- n A )=0.15

解之： n A =0.0348 mol

此时的转化率为：x A = n A /n A0=0.0348/0.4=0.087 又因为等压变容条件下

r A =2

2

0111C A A A C A A

A A dx x k dt x ε

ε

-??= ?+

+

?? , 积分得

)ln(

)0(111A A

A A C A A

x x kt x ε

ε

++-=- （A ）

而

00

0.4

7.2480.082(273400)

A C A P RT =

==+×10-3mol/L 所以：

(10.4)0.0870.4ln(10.087)27.2481010.087

×××---=--3

t

解之 t=6.453min

注：可利用该题的过程来确定气相变摩尔数的反应动力学常数，假设该反应为二级，测定不同时间t 下的转化率x A ，公式(A) 的左端与t 应成直线关系，其斜率为

C A k ,在已知

C A 时，可确定k.若为非直线关系，二级假设不正确。该气相反应也可

在实验室在恒容变压条件下进行测定其动力学参数，由P A =C A RT,用A 的分压或浓度与时间关系求。

5. [等温等容一级可逆过程]

可逆一级液相反应A ←→P,已知0C A =0.5mol/L ，0C p =0，当此反应在间歇反应器中进行时，经过8min 后，A 转化了33.3%，而平衡转化率为66.7%。求此反应的动力学方程式。

解： r A =1212()0A

A P A A A dC k C k C k C k C C dt

-=-=-- 初始条件：t=0 ,0A A C C =, 00p C =，

积分得：012()ln ln A Ae Ae

A Ae Ae A

C C x k k t C C x x -+==--

这里 2

12

k k k =+ 0Ae A C C

所以

1210.667

ln 0.08645/min 80.6670.333

k k +==- （A ）

平衡常数K=1020.6672110.667

A Ae Ae Ae Ae C C x k k C x -=

===-- （B ） 联立解（A ）（B ）得 k 1=0.05764min -1 , k 2=0.02881min -1 所以，此动力学方程式为：

r A =0.05764C A -0.02881C P =0.05764C A -0.02881(C AO -C A)=0.08645C A -0.01445 (mol/min.L)

注：若为一级不可逆反应，k 2=0，r A = k 1C A , C Ae =0 , 积分式可简化为 011

ln

ln 1A A A

C k t C x ==- ,只要给定一点（t ，x A ）值，就可确定速率常数k 1，当然测定点越多，求得的k 1值 就越准确。 6.[等容变温确定活化能过程]

某工厂在间歇反应器中进行液相反应的两次实验，初始浓度相同，达到的转化率相同。第一次20℃，8天；第二次120℃，10min ，求活化能E

解：A r = A

dC

dt

-

=n kC A

积分

A

A C n C C A

A

C d -?

=0

t

kdt -?

有 1101()1n n

C C A A

n

----=kt=k 0E

RT e t -

对特定的反应及初始浓度和转化率，左端为一常数， 代入T 1=273+20=293K , T 2=273+120=393K t 1=8×24×60min ，t 2=10min

所以：8×24×60k 0293E

R

e

-=10k 0

393E R

e

-

解出 E=[8.134ln(48×24)]/(1/293-1/393)=67486J/mol

注：对于具体的反应和级数也可用该方法，至少用2个以上的实验点来测定它的活化能。

7、 【温度对反应速率的影响】

某反应的活化能为7000J/mol ，在其它条件不变时，问650℃的反应速度要比500℃时快多少？ 解：k=k 0e -E/RT ，E=7000J/mol ，R=8.314Jmol -1K -1

k1/k2 = -E/k(1/T1– 1/T2) = -7000/8.314(1/273+650 – 1/273+500)=1.19

∴-r650/-r500 = k1/k2 = 1.19

8、[等温等压变容一级过程]

气相一级分解反应A →3P ，在等温活塞流管式反应器中进行，加入原料含A50％，惰性物50％，停留时间为10分钟，系统出口的体积流量为原来的1.5倍，求此时A的转化率及该反应速度方程。

解：A 3P 惰性物

1 0 1 ε A =（3+1）-（1+1）/1+1 = 1

0 3 1 τ= 10min

∵V = V0(1+εA x Af)

∴x Af = 1/εA (V/V0-1) = 1/1(1.5-1)=50%

而kτ= (1+εA x Af)x Af /(1-x Af) = (1+0.5)*0.5/(1-0.5) = 1.5*0.5/0.5 = 1.5

∴k = 0.15min-1

∴-r A = 0.15C A(mol/l*min)s

9、 A reaction with stoichiometric equation 1/2A + B →R + 1/2S, has following rate expression

-r A = q C A0.5C B

what is the rate expression for this reaction if the stoichiometric equation is written as A + 2B =

2R + S?

Answer : -r A = q C A0.5C B

10、For the enzyme-substrate reaction of example

A + E ?→←1 X X ?→

?3 R + E The rate of disappearance of substrate is given by -r A = 1760[A][E 0]/(6+C A ) mol/m 3s what are the units of the two constants? Answer :1760m 3/mol*s 6mol/m 3

11、 For a gas reaction at 400K the rate is reported as –dP A /dt = 3.66P A 2 atm/hr a) what are the units of the rate constants ?

b) what is the value of the rate constants for this reaction is the rate equation is expressed as -r A = -v

1dt

dN A = kC A 2 mol/m 3s

answer : -dT

RT C d A )( = 3.66 C A 2(RT)2

= (3.66RT) *C A 2 (mol/m 3*s) ∴k = 3.66RT

= 3.66*400*0.082* atm*l*k -1atm -1hr -1mol -1 = 3.66*400*0.082*10-3 m -3/3600(s*,mol) =3.66*0.4*0.082/3600(m 3/mol*s) = 3.33 m 3/mol*s

12、 If –r A = -dC A /dt = 0.2mol/l*s when C A = 1mol/l what is the rate of the reaction when C A = 10

mol/l?

Answer : 不确定，级数未知。

13、 After 8 minutes in a batch reactor ,reactant (C A0 = 1mol/l) is 80% converted ,after 18

minutes ,conversion is 90% Find a rate equation to represent this reaction..

Answer : n = 2级。

14、Aqueous A at a concentration C A0 = 1mol/l is introduced into a batch reactor where it reacts

away to form product R according to stoichiometriy A →R. The concentration of A in the reactor is monitored at various time ,as shown below:

T min 0 100 200 300 400

C A mol/l 1000 500 333 250 200

For C A0 = 500mol/m3 find the conversion of reactant after 5 hours in the batch reactor

Answer :C A-110-32*10-33*10-34*10-3 5*10-3二级。

1/ C A = 1/ C A0+ kt 斜率k = (5-2)* 10-2/300 = 10-5m3/mol min

1/ C A = 2*10-3+10-5*5*6= 5*10-3

∴C A = 0.2*103 = 200mol/m3.

x A = C A0 - C A /C A0 = 500 – 200 /500 = 60%.

15. Find the first order rate constant for the disappearance of A in the gas reaction on holding the pressure constant ,the volume of the reaction ,starting with 80%A, decreases by 20% in 3min .

answer :2A →R 惰性物n t

0.8 0 0.2 1

0 0.2 0.2 0.6

εA = (0.6-1)/1 = -0.4

V = V0 (1+εA x A) = V0 (1-0.4x A)

V/ V0– 1 =

00

V V

V = -0.4 x A = -0.2

x A = 0.5 ㏑A

x -11 = kt

㏑5.011-= ㏑2 = 3k k = 1/3㏑2 min -1

1. 某反应的活化能为7000J/mol ，在其它条件不变时，问650℃的反应速度要比500℃时快多少？（5分）

解：k=k 0e -E/RT ，E=7000J/mol ，R=8.314Jmol -1K -1

k 1/k 2 = -E/k(1/T 1 – 1/T 2) = -7000/8.314(1/273+650 – 1/273+500)=1.19 ∴-r 650/-r 500 = k 1/k 2 = 1.19

2. 可逆一级液相反应A ?R ，已知A 的初始浓度为0.5mol/l ，初始产物浓度为零。此反应在间歇反应器中，经过8分钟后A 转化了3

3.3％，而平衡转化率为66.7％，试求正逆反应的速度常数和该反应的平衡常数。（10分）

解： A ?R C A0=0.5mol/l, t=8min, x A =33.3%. x Ae =66.7%

㏑1

)1)(1(11)1()1(0

--+-+=+=A C C

C

A A

c

a C

x K K k C

C k C

K t k

K C =

2

12667..01667.01k k

x x Ae

ae ===--

∴ ㏑1)333.01)(12(2--+=k 1(1+1/2)*8 解得k 1=0.05776min -1 ∴ k 2= 1/2k 1=0.02888min -1

3. 某气相一级分解反应 A → 3P ，在等温活塞流管式反应器中进行，加入原料含A50％，惰性物50％，停留时间为10分钟，系统出口的体积流量为原来的1.5倍，求此时A 的转化率

及该反应速度方程。（10分） 解：A 3P 惰性物

1 0 1 ε A =（3+1）-（1+1）/1+1 = 1

0 3 1 τ= 10min

∵ V = V 0(1+εA x Af )

∴ x Af = 1/ε

A (V/V 0-1) = 1/1(1.5-1)=50%

而 k τ= (1+ε

A x Af )x Af /(1-x Af ) = (1+0.5)*0.5/(1-0.5) = 1.5*0.5/0.5 = 1.5

∴ k = 0.15min -1

∴ -r A = 0.15C A (mol/l*min)s

4. A reaction with stoichiometric equation 1/2A + B → R + 1/2S, has following rate expression -r A = q C A 0.5C B

what is the rate expression for this reaction if the stoichiometric equation is written as A + 2B = 2R + S?

Answer : -r A = q C A 0.5C B

5. For the enzyme-substrate reaction of example

A + E ?→←1 X X ?→?3 R + E

The rate of disappearance of substrate is given by -r A = 1760[A][E 0]/(6+C A ) mol/m 3s what are the units of the two constants? Answer :1760m 3/mol*s 6mol/m 3

6. For a gas reaction at 400K the rate is reported as –dP A /dt = 3.66P A 2 atm/hr a) what are the units of the rate constants ?

b) what is the value of the rate constants for this reaction is the rate equation is expressed as -r A = -v

1dt

dN A = kC A 2 mol/m 3s

answer : -dT

RT C d A )( = 3.66 C A 2(RT)2

= (3.66RT) *C A 2 (mol/m 3*s) ∴k = 3.66RT

= 3.66*400*0.082* atm*l*k -1atm -1hr -1mol -1 = 3.66*400*0.082*10-3 m -3/3600(s*,mol) =3.66*0.4*0.082/3600(m 3/mol*s) = 3.33 m 3/mol*s

7. If –r A = -dC A /dt = 0.2mol/l*s when C A = 1mol/l what is the rate of the reaction when C A = 10 mol/l?

Answer : 不确定，级数未知。

8. After 8 minutes in a batch reactor ,reactant (C A0 = 1mol/l) is 80% converted ,after 18 minutes ,conversion is 90% Find a rate equation to represent this reaction.. Answer : n = 2级。

9. Aqueous A at a concentration C A0 = 1mol/l is introduced into a batch reactor where it reacts away to form product R according to stoichiometriy A → R. The concentration of A in the reactor is monitored at various time ,as shown below:

T min 0 100 200 300 400 C A mol/l 1000 500 333 250 200

For C A0 = 500mol/m 3 find the conversion of reactant after 5 hours in the batch reactor Answer :C A -1 10-3 2*10-3 3*10-3 4*10-3 5*10-3 二级。 1/ C A = 1/ C A0+ kt 斜率 k = (5-2)* 10-2/300 = 10-5m 3/mol min 1/ C A = 2*10-3+10-5*5*6= 5*10-3 ∴ C A = 0.2*103 = 200mol/m 3.

x A = C A0 - C A /C A0 = 500 – 200 /500 = 60%.

10. Find the first order rate constant for the disappearance of A in the gas reaction on holding the pressure constant ,the volume of the reaction ,starting with 80%A, decreases by 20% in 3min .

answer :2A → R 惰性物 n t

0.8 0 0.2 1 0 0.2 0.2 0.6 ε

A = (0.6-1)/1 = -0.4

V = V 0 (1+εA x A ) = V 0 (1-0.4x A )

V/ V 0 – 1 = 0

0V V V - = -0.4 x A = -0.2

x A = 0.5 ㏑A

x -11 = kt

㏑5.011-= ㏑2 = 3k k = 1/3㏑2 min -1

化工热力学答案课后总习题答案详解

化工热力学答案_课后总习题答案详解 第二章习题解答 一、问答题： 2-1为什么要研究流体的pVT 关系？ 【参考答案】：流体p-V-T 关系是化工热力学的基石，是化工过程开发和设计、安全操作和科学研究必不可少的基础数据。（1）流体的PVT 关系可以直接用于设计。（2）利用可测的热力学性质（T ，P ，V 等）计算不可测的热力学性质（H ，S ，G ，等）。只要有了p-V-T 关系加上理想气体的id p C ，可以解决化工热力学的大多数问题。 2-2在p -V 图上指出超临界萃取技术所处的区域，以及该区域的特征；同时指出其它重要的点、线、面以及它们的特征。 【参考答案】：1）超临界流体区的特征是：T >T c 、p >p c 。 2）临界点C 的数学特征： 3）饱和液相线是不同压力下产生第一个气泡的那个点的连线； 4）饱和汽相线是不同压力下产生第一个液滴点（或露点）那个点的连线。 5）过冷液体区的特征：给定压力下液体的温度低于该压力下的泡点温度。 6）过热蒸气区的特征：给定压力下蒸气的温度高于该压力下的露点温度。 7）汽液共存区：在此区域温度压力保持不变，只有体积在变化。 2-3 要满足什么条件，气体才能液化？ 【参考答案】：气体只有在低于T c 条件下才能被液化。 2-4 不同气体在相同温度压力下，偏离理想气体的程度是否相同？你认为哪些是决定偏离理想气体程度的最本质因素？ 【参考答案】：不同。真实气体偏离理想气体程度不仅与T 、p 有关，而且与每个气体的临界特性有 ()() () () 点在点在C V P C V P T T 00 2 2 ==?? ?

关，即最本质的因素是对比温度、对比压力以及偏心因子r T ，r P 和ω。 2-5 偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个概念？它可以直接测量吗？ 【参考答案】：偏心因子ω为两个分子间的相互作用力偏离分子中心之间的作用力的程度。其物理意义为：一般流体与球形非极性简单流体（氩，氪、氙）在形状和极性方面的偏心度。为了提高计算复杂分子压缩因子的准确度。 偏心因子不可以直接测量。偏心因子ω的定义为：000.1)p lg(7.0T s r r --==ω ， ω由测定的对比温度为0.7时的对比饱和压力的数据计算而得，并不能直接测量。 2-6 什么是状态方程的普遍化方法？普遍化方法有哪些类型？ 【参考答案】：所谓状态方程的普遍化方法是指方程中不含有物性常数a ，b ，而是以对比参数作为独立变量；普遍化状态方程可用于任何流体、任意条件下的PVT 性质的计算。普遍化方法有两种类型：（1）以压缩因子的多项式表示的普遍化关系式 (普遍化压缩因子图法)；（2）以两项virial 方程表示的普遍化第二virial 系数关系式(普遍化virial 系数法) 2-7简述三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别。 【参考答案】：三参数对应状态原理与两参数对应状态原理的区别在于为了提高对比态原理的精度，引入了第三参数如偏心因子ω。三参数对应态原理为：在相同的 r T 和r p 下，具有相同ω值的所有 流体具有相同的压缩因子Z ，因此它们偏离理想气体的程度相同，即),P ,T (f Z r r ω=。而两参数对应状态原理为：在相同对比温度r T 、对比压力 r p 下，不同气体的对比摩尔体积r V （或压缩因子z ） 是近似相等的，即(,) r r Z T P =。三参数对应状态原理比两参数对应状态原理精度高得多。 2-8总结纯气体和纯液体pVT 计算的异同。 【参考答案】： 由于范德华方程（vdW 方程）最 大突破在于能同时计算汽、液两相性质，因此，理论上讲，采用基于vdW 方程的立方型状态方程能同时将纯气体和纯液体的性质计算出来（最小值是饱和液体摩尔体积、最大值是饱和气体摩尔体积），但事实上计算的纯气体性质误差较小，而纯液体的误差较大。因此，液体的p-V-T 关系往往采用专门计算液体体积的公式计算，如修正Rackett 方程，它与立方型状态方程相比，既简单精度又高。 2-9如何理解混合规则？为什么要提出这个概念？有哪些类型的混合规则？ 【参考答案】：对于混合气体，只要把混合物看成一个虚拟的纯物质，算出虚拟的特征参数，如Tr ，

化工热力学详细答案

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化工热力学第二章作业解答 2.1试用下述三种方法计算673K ，4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积，（1）用理想气体方程；（2）用R-K 方程；（3）用普遍化关系式 解 （1）用理想气体方程（2-4） V ＝ RT P ＝68.314673 4.05310 ??＝1.381×10-3m 3·mol -1 （2）用R-K 方程（2-6） 从附录二查的甲烷的临界参数和偏心因子为 Tc ＝190.6K ，Pc ＝4.600Mpa ，ω＝0.008 将Tc ，Pc 值代入式（2-7a ）式（2-7b ） 2 2.50.42748c c R T a p ==2 2.5 6 0.42748(8.314)(190.6)4.610???＝3.224Pa ·m 6·K 0.5·mol -2 0.0867c c RT b p = =6 0.08678.314190.6 4.610 ???＝2.987×10-5 m 3·mol -1 将有关的已知值代入式（2-6） 4.053×106＝ 5 8.314673 2.98710 V -?-?－0.553.224(673)( 2.98710)V V -+? 迭代解得 V ＝1.390×10-3 m 3·mol -1 (注：用式2-22和式2-25迭代得Z 然后用PV=ZRT 求V 也可) （3）用普遍化关系式 673 3.53190.6 r T T Tc === 664.053100.8814.610r P P Pc ?===? 因为该状态点落在图2-9曲线上方，故采用普遍化第二维里系数法。 由式（2-44a ）、式（2-44b ）求出B 0和B 1 B 0＝0.083－0.422/Tr 1.6＝0.083-0.422/(3.53)1.6＝0.0269 B 1＝0.139－0.172/Tr 4.2＝0.139－0.172/(3.53)4.2＝0.138 代入式（2-43） 010.02690.0080.1380.0281BPc B B RTc ω=+=+?= 由式（2-42）得 Pr 0.881110.0281 1.0073.53BPc Z RTc Tr ???? =+=+?= ??? ???? V ＝1.390×10-3 m 3·mol -1 2.2试分别用（1）Van der Waals,（2）R-K ，（3）S-R-K 方程计算27 3.15K 时将CO 2压缩到比体积为 550.1cm 3·mol － 1所需要的压力。实验值为3.090MPa 。 解： 从附录二查得CO 2得临界参数和偏心因子为

北京化工大学《化工热力学》2016-2017考试试卷A参考答案

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 ；

(A) 化工热力学期末试卷

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》第三版课后习题答案

化工热力学课后答案 第1章 绪言 一、是否题 1. 封闭体系的体积为一常数。（错） 2. 封闭体系中有两个相βα, 。在尚未达到平衡时，βα,两个相都是均相敞开体系； 达到平衡时，则βα,两个相都等价于均相封闭体系。（对） 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。） 二、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. 封闭体系中，温度是T 的1mol 理想气体从(P i ，V i )等温可逆地膨胀到(P f ，V f )，则所做的 功为() f i rev V V RT W ln =(以V 表示)或() i f rev P P RT W ln = (以P 表示)。 3. 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 A 等容过程的 W = 0 ，Q =() 1121T P P R C ig P ??? ? ??--， U =( )11 2 1T P P R C ig P ??? ? ? ?--，H = 112 1T P P C ig P ??? ? ??-。 B 等温过程的 W =21ln P P RT -，Q =2 1ln P P RT ，U = 0 ，H = 0 。 C 绝热过程的 W =( ) ???? ????? ? -???? ??--112 11ig P C R ig P P P R V P R C ，Q = 0 ，U = ( ) ??????????-???? ??-11211ig P C R ig P P P R V P R C ，H =1121T P P C ig P C R ig P ??????????-???? ??。

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化工热力学本科试卷A

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。

化工热力学主观题考核答案

中国石油大学（北京）远程教育学院 期 末 考 核 《 化工热力学 》 一、请学生运用所学的化工热力学知识，从以下给定的题目中选择至少选择2个题目进行论述：（总分100分） 1.教材中给出了众多的状态方程，请根据本人的工作或者生活选择一个体系、选择一个状态方程、对其PVT 关系的计算准确度进行分析，并提出改进的方向和意见。 丙烯的PVT 状态分析 近期我正在中海石油中捷石化甲醇车间进行培训，在甲醇净化工段丙烯为利用最多的制冷剂，在学习丙烯压缩工段的同时对丙烯的物化性质也有了深入了解。 丙烯的理化学性质：丙烯是一种无色略带甜味的易燃气体，分子式为CH 3CH=CH 2，分子量为42.08，沸点-47.7℃，熔点为-185.25℃，其密度为空气的 1.46倍，临界温度为91.8℃，临界压力为4.6Mpa ，爆炸极限为 2.0~11％（vol ）,闪点为-108℃。（因此，丙烯在贮藏时要特别小心，如果发生泄漏，因为它比空气重，积聚在低洼处及地沟中，如在流动过程中遇到火星，则极易引起爆炸，酿成严重后果。） 选择用R-K 状态方程计算对液态丙烯的PVT 关系计算准确度进行分析，从《化工热力学、陈光进等编著》中查得丙烯的临界数据为Tc=364.9K;p c =46.0*10-1 MPa, 下面是中海石油中捷石化给定的丙烯性质数据。 温度 （℃） -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50

为了计算方便，用excel 换算和简单计算得到新的数据如下: R-K 方程：() b v v T a b v RT p +--=5.0 () 2 5.0665 .25.223409.16106.49.3643146.842748.042748.0-???=???==mol K Pa m p T R a c c () 1356107145.5106.49.3643146.808664.008664.0--??=???==mol m p RT b c c 由上表又知道摩尔体积v ，故根据R-K 方程，用excel 可分别计算得到各温度下的压力值P 1： 压力 （atm ） 1.401 2.097 3.023 4.257 5.772 7.685 10.046 12.911 1 6.307 20.299 体积 （mL/g ） 12966 6404 4639 3423 2569 1957 1510 1510 1177 922 温度 （℃） -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 温度（K ） 233 243 253 263 273 283 293 303 313 323 压力P （1*10-1MPa ） 1.4196 2.1248 3.0631 4.3134 5.8485 7.7868 10.1791 13.0821 1 6.5231 20.5680 摩尔体积v (1*10-5m 3/mol) 54560.928 26948.032 19520.912 14403.984 10810.352 8235.056 6354.080 6354.080 4952.816 3879.776 温度 （℃） -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 压力P （1*10-1MPa ） 1.4196 2.1248 3.0631 4.3134 5.8485 7.7868 10.1791 13.0821 1 6.5231 20.5680 计算压力 P 1(1*10-1MPa) 1.0288 2.1706 3.1182 4.3903 6.0679 8.2505 11.0602 11.4412 15.1467 19.9288

化工热力学习题集及答案

模拟题一 一．单项选择题（每题1分，共20分） 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（ ） 饱和蒸汽 超临界流体 过热蒸汽 T 温度下的过冷纯液体的压力P （ ） >()T P s <()T P s = ()T P s T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ ） >() T P s <() T P s =() T P s 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 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（ ） 第三virial 系数 第二virial 系数 无穷项 只需要理想气体方程 液化石油气的主要成分是（ ） 丙烷、丁烷和少量的戊烷 甲烷、乙烷 正己烷 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（ ） 饱和液摩尔体积 饱和汽摩尔体积 无物理意义 偏心因子的定义式（ ） 0.7lg()1s r Tr P ω==-- 0.8lg()1 s r Tr P ω==-- 1.0 lg()s r Tr P ω==- 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 ????????? =- ? ? ?????????? 关于偏离函数MR ，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 =+ 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 。 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。 二元溶液，T, P 一定时,Gibbs —Duhem 方程的正确形式是 ( ). a. X1dln γ1/dX 1+ X2dln γ2/dX2 = 0 b. X1dln γ1/dX 2+ X2 dln γ2/dX1 = 0 c. X1dln γ1/dX 1+ X2dln γ2/dX1 = 0 d. X1dln γ1/dX 1– X2 dln γ2/dX1 = 0 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 ）的偏摩尔量。 16 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 ( ) 18．混合物中组分i 的逸度的完整定义式是 。 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

化工热力学习题集(附答案)

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。

化工热力学复习题及答案

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。）

化工热力学答案解析

化工热力学第二章作业解答 2.1试用下述三种方法计算673K ，4.053MPa 下甲烷气体的摩尔体积，（1）用理想气体方程；（2）用R-K 方程；（3）用普遍化关系式 解 （1）用理想气体方程（2-4） V ＝ RT P ＝68.3146734.05310 ??＝1.381×10-3m 3·mol -1 （2）用R-K 方程（2-6） 从附录二查的甲烷的临界参数和偏心因子为 Tc ＝190.6K ，Pc ＝4.600Mpa ，ω＝0.008 将Tc ，Pc 值代入式（2-7a ）式（2-7b ） 2 2.50.42748c c R T a p ==2 2.56 0.42748(8.314)(190.6)4.610???＝3.224Pa ·m 6·K 0.5·mol -2 0.0867c c RT b p = =6 0.08678.314190.64.610 ???＝2.987×10-5 m 3·mol -1 将有关的已知值代入式（2-6） 4.053×106 ＝ 5 8.314673 2.98710 V -?-?－0.553.224(673)( 2.98710)V V -+? 迭代解得 V ＝1.390×10-3 m 3·mol -1 (注：用式2-22和式2-25迭代得Z 然后用PV=ZRT 求V 也可) （3）用普遍化关系式 673 3.53190.6 r T T Tc === 664.053100.8814.610r P P Pc ?===? 因为该状态点落在图2-9曲线上方，故采用普遍化第二维里系数法。 由式（2-44a ）、式（2-44b ）求出B 0和B 1 B 0＝0.083－0.422/Tr 1.6＝0.083-0.422/(3.53)1.6 ＝0.0269 B 1＝0.139－0.172/Tr 4.2＝0.139－0.172/(3.53)4.2 ＝0.138 代入式（2-43） 010.02690.0080.1380.0281BPc B B RTc ω=+=+?= 由式（2-42）得 Pr 0.881110.0281 1.0073.53BPc Z RTc Tr ???? =+=+?= ??? ???? V ＝1.390×10-3 m 3 ·mol -1 2.2试分别用（1）Van der Waals,（2）R-K ，（3）S-R-K 方程计算27 3.15K 时将CO 2压缩到比体积为550.1cm 3 ·mol －1 所需要的压力。实验值为3.090MPa 。 解： 从附录二查得CO 2得临界参数和偏心因子为 Tc ＝304.2K Pc ＝7.376MPa ω＝0.225

化工热力学作业答案

一、试计算一个125cm 3的刚性容器，在50℃和18.745MPa 的条件下能贮存甲烷多少克（实验值是17克）？分别比较理想气体方程、三参数对应态原理和PR 方程的结果。 解：查出T c =190.58K,P c =4.604MPa,ω=0.011 (1) 利用理想气体状态方程nRT PV = g m RT PV n 14872.0=?== (2) 三参数对应态原理 查表得 Z 0=0.8846 Z 1=0.2562 (3) PR 方程利用软件计算得g m n mol cm V 3.1602.1/7268.1223=?=?= 二、用virial 方程估算0.5MPa ，373.15K 时的等摩尔甲烷（1）-乙烷（2）-戊烷（3）混合物的摩尔体积(实验值5975cm 3mol -1)。已知373.15K 时的virial 系数如下（单位：cm 3 mol -1）， 399,122,75,621,241,20231312332211-=-=-=-=-=-=B B B B B B 。 解：混合物的virial 系数是 44 .2309 399 212227526212412022231 132332122132 3222121313 1 -=?-?-?----= +++++==∑∑==B y y B y y B y y B y B y B y B y y B ij i j j i 298.597444.2305.0/15.373314.8/=-?=+=B P RT V cm 3 mol -1 三、(1) 在一定的温度和常压下，二元溶液中的组分1的偏摩尔焓如服从下式2 211 x H H α+=，并已知纯组分的焓是H 1，H 2，试求出H 2和H 表达式。 解： ()112221 2 2121121222dx x dx x x x dx dx H d x x H d x x H d αα-=-=???? ??-=- =得 2122x H H α+= 同样有2211 x H H α+= 所以 212211x x x H x H H x H i i α++==∑ ()()1,,o r r r r Z Z P T Z P T ω=+323.1518.745 1.696 4.071190.58 4.604r r T P = ===0.88640.0110.25620.8892Z =+?=30.88928.314323.15127.4/18.745 ZRT V cm mol P ??= ==1250.9812127.4t V n mol V ===15.7m g =

化工热力学期中考试试卷答案

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(第三版)课后答案完整版_朱自强

第二章 流体的压力、体积、浓度关系：状态方程式 2-1 试分别用下述方法求出400℃、下甲烷气体的摩尔体积。（1） 理想气体方程；（2） RK 方程；（3）PR 方程；（4） 维里截断式（2-7）。其中B 用Pitzer 的普遍化关联法计算。 [解] （1） 根据理想气体状态方程，可求出甲烷气体在理想情 况下的摩尔体积id V 为 33168.314(400273.15) 1.381104.05310id RT V m mol p --?+= ==??? （2） 用RK 方程求摩尔体积 将RK 方程稍加变形，可写为 0.5()()RT a V b V b p T pV V b -=+-+ （E1） 其中 2 2.50.427480.08664c c c c R T a p RT b p == 从附表1查得甲烷的临界温度和压力分别为c T =, c p =，将它们代入 a, b 表达式得

2 2.5 6-20.560.427488.314190.6 3.2217m Pa mol K 4.6010 a ??==???? 53160.086648.314190.6 2.9846104.6010 b m mol --??==??? 以理想气体状态方程求得的id V 为初值，代入式（E1）中迭代求解，第一次迭代得到1V 值为 5168.314673.15 2.9846104.05310 V -?=+?? 350.563353.2217(1.38110 2.984610)673.15 4.05310 1.38110(1.38110 2.984610) -----??-?-??????+? 355331 1.38110 2.984610 2.1246101.389610m mol -----=?+?-?=?? 第二次迭代得2V 为 3535 20.56335355 331 3.2217(1.389610 2.984610)1.38110 2.984610673.15 4.05310 1.389610(1.389610 2.984610)1.38110 2.984610 2.1120101.389710V m mol ------------??-?=?+?-??????+?=?+?-?=??1V 和2V 已经相差很小，可终止迭代。故用RK 方程求得的摩尔体积近 似为 3311.39010V m mol --=?? （3）用PR 方程求摩尔体积 将PR 方程稍加变形，可写为 ()()()RT a V b V b p pV V b pb V b -=+-++-