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1、化工基础第5章习题答案第5章传质过程及塔设备5.2气体的吸收1.空气和C02的混合气体屮，C02的体积分数为20%,求其摩尔分数y和摩尔比Y各为多少？解因摩尔分数二体积分数，y?0.2摩尔分数摩尔比Y?y0.2??0.25l?yl?0.22.20°C的lOOg水中溶解lgNH3,NH3在溶液中的组成用摩尔分数X、浓度c及摩尔比X表示时，各为多少？解摩尔分数x?l/17=0.01051/17?100/18浓度c的计算20°C,溶液的密度用水的密度?s?998.2kg/m3代替。溶液中NH3的量为n?l?10?3/1
2、7kmol洛液的体积V?101?10?3/998.2m3nl?10?3/17溶液中NH3的浓度c?==0.581kmol/m3?3V101?10/998.2?99.82c?sx??0・010?5.0kmol582/m3或Msl8NH3与水的摩尔比的计算X?l/17?0.0106100/18x0.0105??0.0106l?xl?0.0105或X?3.进入吸收器的混合气体屮，NH3的体积分数为10%,吸收率为90%,求离开吸收器时NH3的组成，以摩尔比Y和摩尔分数y表示。吸收率的定义为??丫被吸收的溶质量Y1?Y2
3、??1?2原料气中溶质量Y1Y1解原料气屮NH3的摩尔分数y?0.1摩尔比Yl?yHM??Oml?yll?0.1吸收器出口混合气中NH3的摩尔比为Y2?(1??)Y1?(1?0.9)?0.111?0.0111摩尔分数y2?Y20.0111=?0.01098l?Y21?0.01114,l00g水中溶解IgNH3,查得20°C时溶液上方NH3的平衡分压为798Pa。此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kPa)、溶解度系数H［单位为kmol/(m3?kPa)］和相平衡常数m。总压为100kPao
4、解液相中NH3的摩尔分数x?l/17?0.01051/17?100/180.798kPa气相中NH3的平衡分压P*=亨利系数E?p*/x?0.798/0.0105?76nl?10?3/17液相中NH3的浓度c???0.581kmol/m3?3V101?10/998.23*?05.81/0.79?8.0k7m28ol/(m?)W解度系数H?c/pkPa液相中NH3的摩尔分数x?l/17?0.01051/17?100/18/p?07.9/8100气相的平衡摩尔分数y*?p*相平衡常数m?y*0.798??0.76xl
5、00?0.0105?.O76或m?E/p?76/1005.10°C时氧在水中的溶解度表达式为p*?3.313?106x,式中p*为氧在气相中的平衡分压，单位为kPa；x为溶液中氧的摩尔分数。试求总压为101.325kPa,温度为10°C时，lm3水中最大可能溶解多少克氧？空气中氧的体积分数为21%.解总压p?101.325kPa空气中02的压力分数pA/p?体积分数?0.21空气中02的分压p*A?0.21?101.325kPaE?3.313?106kPa亨利系数(1)利用亨利定律P*A?Ex计算与气相分压pA?
6、0.21?101.325kPa相平衡的液相组成为p*0.21?101.325x?A??6.42?106kmol02/kmol溶液6E3.313?10此为lkmol水溶液中最大可能溶解6.42?10?6kmol02因为溶液很稀,其中溶质很少lkmol水溶液^lkmol水二18kg水??999.7kg/m310°C,水的密度I/999.7m3水故lkmo水溶液即18m3水中最大可能溶解6.42?10?6kmol氧999.7故lm3水屮最大可能溶解的氧量为6.42?10?6?999.7?3.57?10?4kmolO21
7、83.57?10?4?32?1.14?10?2kg02?11.4g02(1)利用亨利定律p*A?H?cA计算H?sEMs二999.7二1.676?10?5kmol/?m3?kPa?63.313?10?18lm3水屮最大可能溶解的氧量为?5?4cA?p*/m3溶液AH?(0.21?101.325)(1.676?10)?3.57?10kmolO23.57?10?4?32?1.14?10?2kg02?11.4g027.用清水吸收混合气屮的NH3,进入吸收塔的混合气屮，含NH3体积分数为6%,吸012kmolNH3/km
8、ol水。此收后混合气中含NH3的体积分数为0.4%,出口溶液的摩尔比为0.物系的平衡关系为Y*?0.76Xo气液逆流流动，试求塔顶、塔底的气相传质推动力各为多少？解已知yl?0.06,则Yl?yl/?l?yl??0.06/0.94?0.0638已知y2?0.004,则Y2?0.004/?l?0.004?=4.02?103己知X17O.O12,则Yl*?0.76?0.012
