题目
含溶质A浓度 x=0.005 的水溶液与含A浓度为 y=0.08 的气体接触,操作压强-|||-=1atm, 操作温度下亨利常数 =1.2atan ,-|||-试求:(1)H、m各为多少?(2)溶质A的传递方向?(3)过程中液相浓度保持不变,-|||-气相中A浓度最低可为多少?
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算亨利系数H
根据亨利定律，溶质在溶液中的浓度与气体中的分压成正比，即 \(y = Hx\)，其中 \(y\) 是气体中溶质的摩尔分数，\(x\) 是溶液中溶质的摩尔分数，\(H\) 是亨利系数。亨利系数 \(H\) 可以通过亨利常数 \(E\) 和操作压强 \(p\) 计算得到，即 \(H = \frac{E}{p}\)。由于操作压强 \(p = 1 atm\)，亨利常数 \(E = 1.2 atm\)，所以 \(H = \frac{1.2}{1} = 1.2\)。
步骤 2：计算相平衡常数m
相平衡常数 \(m\) 是指在相平衡状态下，气相中溶质的摩尔分数与液相中溶质的摩尔分数之比，即 \(m = \frac{y}{x}\)。根据亨利定律，\(y = Hx\)，所以 \(m = H = 1.2\)。
步骤 3：确定溶质A的传递方向
根据题意，液相中溶质A的浓度 \(x = 0.005\)，气相中溶质A的浓度 \(y = 0.08\)。由于 \(y > Hx\)，即气相中溶质A的浓度高于液相中溶质A的浓度，所以溶质A将从气相向液相传递。
步骤 4：计算气相中A浓度最低可为多少
当液相浓度保持不变时，气相中A浓度最低可为 \(y_{min} = Hx = 1.2 \times 0.005 = 0.006\)。
根据亨利定律，溶质在溶液中的浓度与气体中的分压成正比，即 \(y = Hx\)，其中 \(y\) 是气体中溶质的摩尔分数，\(x\) 是溶液中溶质的摩尔分数，\(H\) 是亨利系数。亨利系数 \(H\) 可以通过亨利常数 \(E\) 和操作压强 \(p\) 计算得到，即 \(H = \frac{E}{p}\)。由于操作压强 \(p = 1 atm\)，亨利常数 \(E = 1.2 atm\)，所以 \(H = \frac{1.2}{1} = 1.2\)。
步骤 2：计算相平衡常数m
相平衡常数 \(m\) 是指在相平衡状态下，气相中溶质的摩尔分数与液相中溶质的摩尔分数之比，即 \(m = \frac{y}{x}\)。根据亨利定律，\(y = Hx\)，所以 \(m = H = 1.2\)。
步骤 3：确定溶质A的传递方向
根据题意，液相中溶质A的浓度 \(x = 0.005\)，气相中溶质A的浓度 \(y = 0.08\)。由于 \(y > Hx\)，即气相中溶质A的浓度高于液相中溶质A的浓度，所以溶质A将从气相向液相传递。
步骤 4：计算气相中A浓度最低可为多少
当液相浓度保持不变时，气相中A浓度最低可为 \(y_{min} = Hx = 1.2 \times 0.005 = 0.006\)。