题目
对于低浓度溶质的气液传质系统A、B,在同样条件下,A系统中的溶质的溶解度较B系统的溶质的溶解度高,则它们的相平衡常数m之间的关系为:()。A. mA>mBB. mA<mBC. mA=mBD. 不确定
对于低浓度溶质的气液传质系统A、B,在同样条件下,A系统中的溶质的溶解度较B系统的溶质的溶解度高,则它们的相平衡常数m之间的关系为:()。
A. mA>mB
B. mA<mB
C. mA=mB
D. 不确定
题目解答
答案
B. mA<mB
解析
考查要点:本题主要考查气液传质系统中相平衡常数(溶解度系数)与溶质溶解度的关系,需结合亨利定律进行理解。
解题核心思路:
相平衡常数$m$是亨利定律中的比例系数,反映溶质在气液相间的分配关系。溶解度高的溶质更容易溶解,因此在相同液相浓度下所需气相分压更低,导致其对应的$m$值更小。
破题关键点:
- 明确$m$的物理意义:$m = \frac{p}{x}$($p$为气相分压,$x$为液相摩尔分数)。
- 溶解度高意味着相同$x$下$p$较小,因此$m$较小。
根据亨利定律,在低浓度条件下,溶质的气液相平衡关系可表示为:
$p = m \cdot x$
其中:
- $p$为溶质的气相分压,
- $x$为溶质在液相中的摩尔分数,
- $m$为相平衡常数(溶解度系数)。
关键推导:
- 溶解度与$m$的关系:
- 若溶质溶解度高(如系统A),在相同液相浓度$x$下,达到平衡所需的气相分压$p$较小。
- 由公式$p = m \cdot x$可得$m = \frac{p}{x}$,因此$p$越小,$m$越小。
- 比较$m_A$与$m_B$:
- 题目中A系统的溶质溶解度高于B系统,说明在相同$x$下,$p_A < p_B$。
- 代入公式得$m_A = \frac{p_A}{x} < \frac{p_B}{x} = m_B$,即$m_A < m_B$。