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用相平衡常数m表达的亨利定律表达式为______，在常压下，20℃时，氨在空气中的分压为50mmHg，与之平衡的氨水浓度
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提问人：匿名网友
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用相平衡常数m表达的亨利定律表达式为______，在常压下，20℃时，氨在空气中的分压为50mmHg，与之平衡的氨水浓度为7.5kgNH3/(100kgH2O)，此时m=______。
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1气液两相平衡关系将取决于以下两种情况：&&(1) 若pe＞p或c＞ce，则属于______过程。&&(2) 若p＞pe或ce＞c，则属于______过程。2吸收速率主要决定于通过双膜的扩散速度，要提高气液两流体的相对运动，提高吸收效果，则要(&&)。&&A．增加气膜厚度和减少液膜厚度&&B．减少气膜和液膜厚度&&C．增加气膜和液膜厚度3对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓度增加时其溶解度系数H将(&&)，亨利系数E将(&&)。&&A．增加&&B．减少&&C．不变4通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，完成一定的吸收任务(&&)。&&A．回收率趋向最高&&B．吸收推动力趋向最大&&C．操作最为经济&&D．填料层高度趋向无穷大
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第五章多组分系统热力学与相平衡.doc 25页
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第五章多组分系统热力学与相平衡
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多组分系统热力学与相平衡
（一）主要公式及其适用条件
1、拉乌尔定律
式中是与溶液在同一温度下纯A液体的饱和蒸气压。此式适用于理想液态混合物中的任一组分或理想稀溶液中的溶剂A。
2、亨利定律
式中kx,B为溶液的组成用摩尔分数x表示时溶质B的亨利系数，其值与溶质、溶剂的性质及温度有关。亨利定律也可以cB、bB等表示，但相应的亨利系数的大小和单位皆不相同。此式只适用于理想稀溶液中的性质。
3、理想液态混合物中任一组分B的化学势表示式
在理想液态混合物的温度下，p=p=100kPa的纯B(l)的状态定为B的标准态，相应的化学势称为B的标准化学势。
4、理想稀溶液化学势的表示式
（1）溶剂A
温度为T、p=p=100kPa下，纯（A）的状态定为溶剂的标准状态。
（2）溶质B
同一种溶质B在温度T、p=p=100kPa下，用不同的组成表示化学势时，标准状态不同，不同，但为定值。
5、稀溶液的依数性
（1）蒸气压降低
式中xB为溶质B的摩尔分数。此式适用于只有A和B两个组分形成的理想液态混合物或稀溶液中的溶剂。
（2）凝固点降低
?Tf = KfbB
式中，称为溶剂A的凝固点降低常数，它只与溶剂A的性质有关。此式适用于稀溶液且凝固时析出的为纯A(s)，即无固溶体生成。
（3）沸点升高
?Tb = KbbB
式中，称为沸点升高常数，它只与溶剂的性质有关。此式适用于溶质不挥发的稀溶液。
（4）渗透压
此式称为范特霍夫渗透压公式，适用于在一定温度下，稀溶液与纯溶剂之间达到渗透压平衡时溶液的渗透压?及溶质的物质的量浓度cB的计算。
6、真实液态混合物中任一组分B活度aB及活度系数fB的定义
在常压下气体为理想气体时，可采用下式计算真实液态混合物中任一组分B的活度及活度系数，即
7、真实溶液的活度、活度系数
（1）溶剂A（同6）
（2）溶质B
（a）组成用bB表示，b= 1 mol·kg?1
（b）组成用cB表示，c= 1 mol·dm?3
（b）组成用xB表示，xB=1，纯B(l)为标准态
8、分配定律
此式适用于常压下的稀溶液两相平衡，并要求溶质B在?、?两相中具有相同的分子形式。
9、吉布斯相律
式中：C称为组分数；S为化学物种数；R为独立的化学平衡方程式数；R?为独立的浓度限制条件数，即除了任一相中、任一种物质在各相中的浓度受各相化学势相等的限制以及R个独立化学反应的平衡常数K对浓度的限制之外，其它上述三种未考虑的浓度限制关系式的个数皆包含在R?之中；P为平衡系统的相数；F为自由度数，即系统独立变量的个数。此式适用于受T、p影响的平衡系统。
10、克拉佩龙方程式
式中：及表示任一纯物质??两相平衡时过程的摩尔相变焓和摩尔相变体积。此式适用于任一纯物质的任意两相平衡的系统。
11、克劳修斯?克拉佩龙方程
式中[p]代表压力p的单位。上式适用的条件为：纯物质气?液两相平衡；，两者相比较，(l)可忽略不计；气体为理想气体；为常数（或相变过程的）。
式中的换成也可用于纯物质固?气两相平衡。
12、杠杆规则
图中：M、?和?分别为A、B混合物的系统点和摩尔分数分别为xB和yB的两个相点；NB为系统的总组成（B的摩尔分数）；n、n?及n?分别为系统总的物质的量及?、?两个相的物质的量。由物料衡算可得
若将上式中NB、xB、yB都换成质量百分数，n、n?、n?换成质量，上述关系仍成立。
不论是否两相平衡，只要能使混合物分成组成不同的两相部分，两者之间皆可用杠杆规则进行物料衡算。
（二）概念题
1、A和B形成的二组分溶液，溶剂A的摩尔质量为MA，溶质B的质量摩尔浓度为bB，此溶液中溶质B的摩尔分数xB=（
2、在温度T、理想稀溶液中，溶质的组成用质量摩尔浓度bB表示时，B的化学势?b,B=（
3、在温度T、理想稀溶液中，溶质的组成用物质的量浓度cB表示时，B的化学势（
4、在常温下，真实溶液中溶质B的化学势可表示为
溶质B标准状态为温度T、p=p=100kPa下，bB/b=（
），而又遵循亨利定律的假想状态定为溶质的标准态。
5、在理想稀溶液中规定溶质的组成=（
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单项选择题氨水的气液平衡关系符合亨利定律，其相平衡常数为0.75，若氨水中氨的摩尔分数为0.025，则与之平衡的气相摩尔比为(
)。A． 0.0192B． 0.0188C． 0.0185D． 0.0256
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化工基础传质过程及塔设备91905讲义
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第五章传质过程及塔设备
1． 学习目的
掌握相组成的表示法及换算；气体在液体中溶解度，亨利定律各种表达式及相互间的关系；相平衡的应用；分子扩散、菲克定律及其应用；对流传质概念；双膜理论要点；吸收的物料衡算、操作线方程及图示方法；最小液气比概念及吸收剂用量的确定；填料层高度的计算，吸收塔的设计计算。
2．本知识点的重点难点
双膜理论要点；最小液气比概念及吸收剂用量的确定；填料层高度的计算。
大家是否想过，在化工产品的生产过程中，原料如何提纯，产品和副产品如何脱离杂质，如何从废水和废气中脱离污染物？这些都需要借助分离操作来实现。分离操作过程可分为机械分离和传质分离两大类。机械分离是对两相混合物的简单分离，不发生相间的物质传递，而传质分离是物质以扩散的方式从一处转移到另一处的过程，也称为质量传递过程，简称为传质。在一相中发生的物质传递是单相传质，通过相界面的物质传递为相间传质。工业生产上所讲的传质分离过程即指的是相际间的传质。
众所周知，化学反应是化工生产的核心，但是分离提纯反应混合物所用的设备投资在整个生产工艺中占有较大的比例，例如石油化学工业，用于物料分离的设备投资往往占总投资额的50%—90%，而且用于分离操作费用在生产成本中也占有相当大的比例。
传质过程广泛运用于混合物的分离操作；它常与化学反应共存，影响着化学反应过程，甚至成为化学反应的控制因素。另外在环境保护、生命现象及许多工程和工业实践中都涉及物质的传递过程，因此，掌握传质过程的规律，了解传质分离的工业实施方法，具有十分重要的意义。
5.1 传质过程及塔设备简介
1. 传质过程的类型
根据相态的不同，可将两相间的传质过程分为流体相间和流固相间的传质两类。
（1）流体相间的传质过程
①气相一液相 包括气体的吸收、液体的蒸馏、气体的增湿等
吸收是一种分离气体混合物的单元操作，利用气体中各组分在液体溶剂中的溶解度不同，使易溶于溶剂的物质由气相传递到液相。如氨和空气的混合气体，用水来作溶剂可以使氨从气体混合物中分离出来。
液体蒸馏是一种分离液体混合物的单元操作。对混合液加热，依据液体中各组分的挥发性不同，使其中沸点低的组分气化，达到分离的目的。增湿是将干燥的空气与液相接触，水分蒸发进入气相。
②液相一液相
萃取是分离液体混合物常用的单元操作，在均相液体混合物中加入具有选择性的溶剂，系统形成两个液相。由于原溶液中各组分在溶剂中的溶解度不同，它们将在两个液相之间进行分配，即发生相间传质过程。如用苯作为溶剂分离煤焦油中的酚。
（2）流一固相间的传质过程
①气相一固相 ：包括固体干燥、气体吸附等操作
干燥：含有水分或其它溶剂的固体，与比较干燥的热气体相接触，被加热的湿分气化而离开固体进入气相，从而将湿分除去，这就是固体的干燥。
吸附：气体吸附的相间传递方向恰与固体干燥相反，它是气相某个或某些组分从气相向固相的传递过程。指某些固体多孔物质与气体接触时，气体的某一或某些组份以扩散的方式从气相进入固相，附着于固体内外表面。在脱色、脱臭、防毒等工业应用中是必不可少的单元操作。
②液相一固相：包括液体的结晶、固体浸取、液体吸附等。书上P169
含某物质的过饱和溶液与同一物质的固相相接触时，其分子以扩散方式通过溶液到达固相表面，并析出使固体长大，这是结晶。固体浸取是应用液体溶剂将固体原料中的可溶组分提取出来的操作。液体吸附是固液两相相接触，使液相中某个或某些组分扩散到固相表面并被吸附的操作。离子交换是溶液中阳离子或阴离子与称为离子交换剂的固相上相同离子的交换过程。
长期以来，传质分离操作对化工生产的发展起了极为重要的作用，而随着化学工业的发展，人们希望采用更高效的节能，优产及过程与环境友好的分离方法。因此，今后还将会有越来越多新颖的分离技术被人们开发和应用。
2 ．传质过程的共性
（1）传质的方式与历程
物质在两相间从一相转移到另一相的传递过程一般要经过三个步骤：
①扩散物质从一相的主体扩散到两相界面。
②在界面上的扩散物质从一相进入到另一相。
③进入另一相的扩散物质从界面向该相的主体扩散。
如用水吸收空气与氨的混合气中的氨，首先是氨从气相主体扩散到气液相界面，并在界面上溶解进入液相，然后再从界面扩散到水中。
凡相间传质过程其物质从一相主体到相界面和从相界面到另一相主体的扩散，属于单相中的传质，而在界面上从一相到另一相的转移则属于相际传质。
1）单相中的传质
在单相物系内的物质传递是依靠物质的扩散作用来实现的，常见的扩散方式有分子扩散和涡流扩散两种。
分子扩散：如果流体内部存在某一组份的浓度差时，由于物质分子的无规则运动，该组分从高浓度处转移到低浓度处，直至流体内部达到浓度均匀为止。物质在静止或滞流流体中的扩散均属于分子扩散。
分子扩散的速率很小，比如在一杯清水中滴入一滴墨水，蓝墨水
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化工原理 ppt 气体x吸收.ppt
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化工原理 ppt 气体x吸收
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* 同理： 塔底液相总推动力 塔顶液相总推动力 式中 （2）吸收因数法 平衡线为通过原点的直线 ，服从亨利定律：
传质单元数的确定 同理可得： S≠1 ② 若平衡线为： 讨论： ① 相平衡关系不符合亨利定律 塔底气相总推动力 塔顶气相总推动力 ③ 相平衡关系为直线时 ④ Ky 液相分体积传质系数kmol/（m3·s）
气相分体积传质系数kmol/（m3·s）
以气相摩尔分率差为推动力的总体积传质系数， kmol/（m3·s）
⑤ 相平衡关系符合y*=mx，且为纯溶剂吸收xa=0 （S≠1） 又已知： ⑥ 当S=1或A=1时，操作线与相平衡线平行，对数平均推动力法和吸收因数法均不成立，此时NOG、NOL如何求？ 讨论：A、S大小对吸收影响 （3）
~ 的意义：反映了吸收率的高低。 S 增大
2、平衡线为曲线—— 图解积分法或数值积分法 （1）气膜控制时（易溶气体） （2）液膜控制时（难溶气体） （3）双膜控制时 yb ya o E A B P （4）图解积分
① 传质单元数（NOG、NOL）的大小反映吸收过程进行的难易程度，它与吸收塔的结构因素以及气液流动状况无关。
② 传质单元高度可理解为一个传质单元所需的填料层高度，是吸收设备效能高低的反映。 5.4.4.2 传质单元数、传质单元高度的物理意义 1、解吸过程的特点
① 解吸是吸收的逆过程，推动力与吸收相反。
气相推动力： Δy =
液相推动力： Δx = x – x*
② 解吸塔的浓端与稀端与吸收塔相反，塔顶为浓端，塔底为稀端。
③ 操作线位于平衡线下方。 y x G、y2 G、y1 L、x2 x1 y y2* y2 y1 x1 x2 x B(塔底) A(塔顶) y = mx 5.4.5 解吸塔计算（低浓度气体逆流解吸） 2、常见的解吸方法
① 通入惰性气体
② 通入直接水蒸气
③ 降低压力 3、解吸塔的物料衡算与操作线方程
全塔物料衡算：G（ya - yb）=L(xa - xb)
操作线方程：
以塔的任一截面与塔顶作物料衡算可得 同样以塔的任一截面与塔底作物料衡算可得 定义：解吸率 y x G、ya G、yb L、xa L、 xb y ya* ya yb xb xa x B(塔底) A(塔顶) y = mx 4、最小气液比
解吸L一定，G↓，L/G↑，C点 y ya* ya yb xb xa x B(塔底) A(塔顶) C y = mx 工程上的气液比 5、填料层高度的计算
（A≠1） （S≠1） A增加 操作线方程：
低浓度气体： ya=y1 xa=x0 y1 y2 x1 x2 y3 xN-1 yN-1 xN yb=yN+1 xb=xN yN 1 2 N-1 N 5.5 塔板数
理论板：气液两相在理论板上达到平衡。离开各层理论塔板的气、液组成的点E（xi , yi)在相平衡线上，即离开各板的气液组成符合相平衡关系。 1、图解法 E P1 A 0 x0 y1 y2 x1 x2 y3 x y xN yN+1 yN P2 E1 E2 EN B 图9-23 图解法求理论板数 5.5.1 理论板数 相平衡方程： 第一层板下的截面至塔顶的物料衡算 2、解析法 ya=y1 xa=x0 y1 y2 x1 x2 y3 xN-1 yN-1 xN yb=yN+1 xb=xN yN 1 2 N-1 N ya=y1 xa=x0 y1 y2 x1 x2 y3 xN-1 yN-1 xN yb=yN+1 xb=xN yN 1 2 N-1 N 当A=1时 ya=y1 xa=x0 y1 y2 x1 x2 y3 xN-1 yN-1 xN yb=yN+1 xb=xN yN 1 2 N-1 N 当
N&NOG 定义：全塔板效率或总板效率E0 吸收塔板效率10%~50% 回顾两个问题：
（1）理论板和传质单元在概念上的区别
经过一层理论板的组成变化，是使得离去的气、液两相达到平衡，它并没有涉及到传质动力学；而经过一个传质单元的组成变化是与其平均推动力相等，因而出发点是传质速率方程。
（2）连续接触式设备和逐级接触式设备的计算中所用到的条件
对填料层高度的计算需要应用物料衡算、气液相平衡和传质速率方
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