在操作条件25℃、压力101.3kPa下,用CO2含量为0.0001(摩尔分数)的水溶液与含CO210%(体积分数)的CO2-空气混合气在一容器充分接触,试:(1)判断CO2的传质方向, 且用气相摩尔分数表示过程的推动力;(2))若压力增加到506.5kPa,CO2的传质方向如何,并用液相分数表示过程的推动力。

考查要点：本题主要考查气体在液体中的溶解度及传质方向的判断，涉及亨利定律的应用和相平衡推动力的计算。

解题核心思路：

1. 判断传质方向：比较气相实际浓度（$y$）与液相平衡浓度（$y^*$）或液相实际浓度（$x$）与气相平衡浓度（$x^*$），确定溶质传递方向。
2. 计算推动力：根据相平衡关系，用实际浓度与平衡浓度的差值表示推动力。
3. 压力影响：压力变化会改变相平衡常数（$n = E/p$），从而影响溶解度和传质方向。

破题关键点：

• 正确应用亨利定律：$y = n x$ 或 $x = \frac{y}{m}$（$m = n$）。
• 区分不同压力下的相平衡表达式：低压力时用气相推动力，高压力时用液相推动力。

第（1）题

计算相平衡常数$n$

$n = \frac{E}{p} = \frac{166}{0.1013} \approx 1639$

计算液相平衡对应的气相浓度$y^*$

$y^* = n x = 1639 \times 0.0001 = 0.164$

比较实际气相浓度$y$与$y^*$

实际气相浓度$y = 0.10$，因$y < y^*$，说明气相实际浓度低于平衡浓度，CO₂从液相向气相传递（解吸过程）。

推动力计算

$\text{推动力} = y^* - y = 0.164 - 0.10 = 0.064$

第（2）题

计算新压力下的相平衡常数$n'$

$n' = \frac{E}{p'} = \frac{166}{0.5065} \approx 327.7$

计算气相平衡对应的液相浓度$x^*$

$x^* = \frac{y}{n'} = \frac{0.10}{327.7} \approx 3.05 \times 10^{-4}$

比较实际液相浓度$x$与$x^*$

实际液相浓度$x = 0.0001$，因$x^* > x$，说明液相实际浓度低于平衡浓度，CO₂从气相向液相传递（吸收过程）。

推动力计算

$\text{推动力} = x^* - x = 3.05 \times 10^{-4} - 1 \times 10^{-4} = 2.05 \times 10^{-4}$