(5分)含溶质A 摩尔分率为x=0.2的溶液与压力为 2atm,y=0.15的气体等温接触(此条件下的平衡关系为:p=1.2x), 则此时将发生_____过程。用气相组成和液相组成表示的总传质推动力分别为△y=_____, △x=_____(摩尔分率)。如系统温度略有增高,则△y将_____。如系统总压略有增高,则△x将_____。
(5分)
含溶质A 摩尔分率为x=0.2的溶液与压力为 2atm,y=0.15的气体等温接触(此条件下的平衡关系为:p=1.2x), 则此时将发生_____过程。用气相组成和液相组成表示的总传质推动力分别为△y=_____, △x=_____(摩尔分率)。如系统温度略有增高,则△y将_____。如系统总压略有增高,则△x将_____。
题目解答
答案
因为 p=Ex ;y=(E/p)x;所以m=1.2/2=0.6
y=0.6×0.2=0.12 ;y-y=0.15-0.12=0.03
x=0.15/0.6=0.25 ;x-x=0.25-0.2=0.05
若 p↑,m↓,x↑,Δx↑,故:吸收;0.03,0.05,减
少,增加
解析
考查要点:本题主要考查气液相平衡关系的应用、传质过程方向的判断以及总传质推动力的计算,同时涉及温度和压力变化对推动力的影响。
解题核心思路:
- 确定平衡关系:利用题目给出的平衡关系式 $p=1.2x$,结合总压 $P=2\ \text{atm}$,推导气相组成 $y$ 与液相组成 $x$ 的关系。
- 判断过程方向:比较实际气相组成 $y$ 与平衡气相组成 $y_{\text{平}}$,若 $y > y_{\text{平}}$,则发生吸收过程;反之为解吸。
- 计算总传质推动力:气相推动力 $\Delta y = y - y_{\text{平}}$,液相推动力 $\Delta x = x_{\text{平}} - x$。
- 分析影响因素:温度升高使亨利系数 $E$ 增大,导致 $\Delta y$ 减小;总压升高使平衡关系系数减小,导致 $\Delta x$ 增大。
破题关键点:
- 平衡关系转换:将 $p=1.2x$ 转换为 $y = \frac{1.2}{P}x$,结合总压 $P=2\ \text{atm}$ 得 $y=0.6x$。
- 推动力计算:注意气相和液相推动力的定义方向相反。
1. 判断过程方向
根据平衡关系 $y = 0.6x$,液相实际组成 $x=0.2$ 对应的平衡气相组成为:
$y_{\text{平}} = 0.6 \times 0.2 = 0.12$
实际气相组成 $y=0.15$,因 $y > y_{\text{平}}$,故发生吸收过程。
2. 计算总传质推动力
- 气相推动力:
$\Delta y = y - y_{\text{平}} = 0.15 - 0.12 = 0.03$ - 液相推动力:
当 $y=0.15$ 时,对应的平衡液相组成为:
$x_{\text{平}} = \frac{y}{0.6} = \frac{0.15}{0.6} = 0.25$
液相实际组成 $x=0.2$,故:
$\Delta x = x_{\text{平}} - x = 0.25 - 0.2 = 0.05$
3. 温度变化对 $\Delta y$ 的影响
温度升高时,亨利系数 $E$ 增大,平衡关系系数 $\frac{E}{P}$ 增大。此时 $y_{\text{平}}$ 增大,$\Delta y = y - y_{\text{平}}$ 减小。
4. 压力变化对 $\Delta x$ 的影响
总压升高时,平衡关系系数 $\frac{E}{P}$ 减小。当 $y$ 不变时,$x_{\text{平}} = \frac{y}{\frac{E}{P}}$ 增大,$\Delta x = x_{\text{平}} - x$ 增大。