题目
对精馏操作,在其他条件不变的情况下,增大回流比R,则精馏段的操作线斜率将______.A. 变小B. 变大C. 不变D. 不确定
对精馏操作,在其他条件不变的情况下,增大回流比R,则精馏段的操作线斜率将______.
A. 变小
B. 变大
C. 不变
D. 不确定
题目解答
答案
B. 变大
解析
考查要点:本题主要考查精馏操作中回流比(R)对精馏段操作线斜率的影响,需要理解精馏段操作线方程的表达式及其参数关系。
解题核心思路:
精馏段操作线方程为 $y = \frac{R}{R+1}x + \frac{1}{R+1}$,其中斜率为 $\frac{R}{R+1}$。关键点在于分析当回流比R增大时,该斜率如何变化。
破题关键:
- 明确斜率表达式:斜率仅与回流比R相关,与其它变量无关(题目中其他条件不变)。
- 数学推导:通过分析分式$\frac{R}{R+1}$的单调性,判断R增大时斜率的变化趋势。
精馏段操作线方程为:
$y = \frac{R}{R+1}x + \frac{1}{R+1}$
其中,斜率为$\frac{R}{R+1}$。
分析斜率随R的变化:
- 分式性质:当分子和分母同时增加时,若分子增速更快,则分式值增大。
- 具体推导:
- 设$R_1 < R_2$,比较$\frac{R_1}{R_1+1}$与$\frac{R_2}{R_2+1}$:
$\frac{R_2}{R_2+1} - \frac{R_1}{R_1+1} = \frac{R_2(R_1+1) - R_1(R_2+1)}{(R_2+1)(R_1+1)} = \frac{R_2 - R_1}{(R_2+1)(R_1+1)} > 0$
因此,R越大,斜率越大。
- 设$R_1 < R_2$,比较$\frac{R_1}{R_1+1}$与$\frac{R_2}{R_2+1}$:
举例验证:
- 当$R=1$时,斜率为$\frac{1}{2}=0.5$;
- 当$R=2$时,斜率为$\frac{2}{3} \approx 0.67$;
- 当$R \to \infty$时,斜率趋近于$1$。
综上,增大回流比R会使精馏段操作线斜率变大。