题目
-3. 在303K下,SO2分压为3039Pa的混合气分别与下列溶液接触:-|||-(1)含 (O)_(2)25.60molcdot (m)^-3 的水溶液;-|||-(2)含 (O)_(2) 36.25molcdot (m)^-3 的水溶液。-|||-求这两种情况下传质的方向和传质推动力(分别以SO2气相分压差和-|||-液相浓度差表示)。已知303K时,SO2的 =4.85times (10)^6Pa
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算SO2在水中的溶解度
根据亨利定律，气体在液体中的溶解度与气体的分压成正比。公式为：
\[ p = E \cdot C \]
其中，\( p \) 是气体的分压，\( E \) 是亨利常数，\( C \) 是气体在液体中的浓度。
步骤 2：计算两种情况下SO2的溶解度
对于第一种情况，已知 \( C_1 = 25.60 \, mol \cdot m^{-3} \)，计算对应的分压 \( p_1 \)：
\[ p_1 = E \cdot C_1 = 4.85 \times 10^6 \, Pa \cdot 25.60 \, mol \cdot m^{-3} = 124.16 \times 10^6 \, Pa \cdot mol \cdot m^{-3} \]
\[ p_1 = 124.16 \times 10^6 \, Pa \cdot mol \cdot m^{-3} \cdot 25.60 \, mol \cdot m^{-3} = 3184.96 \, Pa \]
对于第二种情况，已知 \( C_2 = 36.25 \, mol \cdot m^{-3} \)，计算对应的分压 \( p_2 \)：
\[ p_2 = E \cdot C_2 = 4.85 \times 10^6 \, Pa \cdot 36.25 \, mol \cdot m^{-3} = 175.9625 \times 10^6 \, Pa \cdot mol \cdot m^{-3} \]
\[ p_2 = 175.9625 \times 10^6 \, Pa \cdot mol \cdot m^{-3} \cdot 36.25 \, mol \cdot m^{-3} = 4600.0625 \, Pa \]
步骤 3：确定传质方向和传质推动力
对于第一种情况，混合气的分压为3039Pa，而溶液中SO2的分压为3184.96Pa，因此传质方向是从气相到液相，传质推动力为：
\[ \Delta p_1 = 3184.96 \, Pa - 3039 \, Pa = 145.96 \, Pa \]
\[ \Delta C_1 = 25.60 \, mol \cdot m^{-3} - \frac{3039 \, Pa}{4.85 \times 10^6 \, Pa} = 25.60 \, mol \cdot m^{-3} - 0.626 \, mol \cdot m^{-3} = 24.974 \, mol \cdot m^{-3} \]
对于第二种情况，混合气的分压为3039Pa，而溶液中SO2的分压为4600.0625Pa，因此传质方向是从液相到气相，传质推动力为：
\[ \Delta p_2 = 4600.0625 \, Pa - 3039 \, Pa = 1561.0625 \, Pa \]
\[ \Delta C_2 = 36.25 \, mol \cdot m^{-3} - \frac{3039 \, Pa}{4.85 \times 10^6 \, Pa} = 36.25 \, mol \cdot m^{-3} - 0.626 \, mol \cdot m^{-3} = 35.624 \, mol \cdot m^{-3} \]
根据亨利定律，气体在液体中的溶解度与气体的分压成正比。公式为：
\[ p = E \cdot C \]
其中，\( p \) 是气体的分压，\( E \) 是亨利常数，\( C \) 是气体在液体中的浓度。
步骤 2：计算两种情况下SO2的溶解度
对于第一种情况，已知 \( C_1 = 25.60 \, mol \cdot m^{-3} \)，计算对应的分压 \( p_1 \)：
\[ p_1 = E \cdot C_1 = 4.85 \times 10^6 \, Pa \cdot 25.60 \, mol \cdot m^{-3} = 124.16 \times 10^6 \, Pa \cdot mol \cdot m^{-3} \]
\[ p_1 = 124.16 \times 10^6 \, Pa \cdot mol \cdot m^{-3} \cdot 25.60 \, mol \cdot m^{-3} = 3184.96 \, Pa \]
对于第二种情况，已知 \( C_2 = 36.25 \, mol \cdot m^{-3} \)，计算对应的分压 \( p_2 \)：
\[ p_2 = E \cdot C_2 = 4.85 \times 10^6 \, Pa \cdot 36.25 \, mol \cdot m^{-3} = 175.9625 \times 10^6 \, Pa \cdot mol \cdot m^{-3} \]
\[ p_2 = 175.9625 \times 10^6 \, Pa \cdot mol \cdot m^{-3} \cdot 36.25 \, mol \cdot m^{-3} = 4600.0625 \, Pa \]
步骤 3：确定传质方向和传质推动力
对于第一种情况，混合气的分压为3039Pa，而溶液中SO2的分压为3184.96Pa，因此传质方向是从气相到液相，传质推动力为：
\[ \Delta p_1 = 3184.96 \, Pa - 3039 \, Pa = 145.96 \, Pa \]
\[ \Delta C_1 = 25.60 \, mol \cdot m^{-3} - \frac{3039 \, Pa}{4.85 \times 10^6 \, Pa} = 25.60 \, mol \cdot m^{-3} - 0.626 \, mol \cdot m^{-3} = 24.974 \, mol \cdot m^{-3} \]
对于第二种情况，混合气的分压为3039Pa，而溶液中SO2的分压为4600.0625Pa，因此传质方向是从液相到气相，传质推动力为：
\[ \Delta p_2 = 4600.0625 \, Pa - 3039 \, Pa = 1561.0625 \, Pa \]
\[ \Delta C_2 = 36.25 \, mol \cdot m^{-3} - \frac{3039 \, Pa}{4.85 \times 10^6 \, Pa} = 36.25 \, mol \cdot m^{-3} - 0.626 \, mol \cdot m^{-3} = 35.624 \, mol \cdot m^{-3} \]