20℃时,向溶有氧的水中通入空气以脱除水中的氧,求气、液两相长时间接触后水中氧的浓度,以(mg/L)表示(忽略空气中水汽的分压)。(1)操作压强为101.3 (kPa)(绝对压强);(2)操作压强为300 (kPa)(绝对压强)。

考查要点：本题主要考查亨利定律的应用，涉及气体分压的计算及单位换算。
解题思路：

1. 确定氧气分压：根据空气组成（氧气体积分数约21%），计算不同总压下的氧气分压。
2. 应用亨利定律：利用公式 $c = \frac{p_{\text{O}_2}}{H}$ 计算氧气浓度（单位：mol/L）。
3. 单位换算：将 mol/L 转换为 mg/L。
   关键点：

• 分压计算需注意总压与体积分数的关系。
• 亨利系数单位需与分压单位匹配。
• 单位换算需结合氧气的摩尔质量（32 g/mol）。

(1) 操作压强为 $101.3\ \text{kPa}$

计算氧气分压

空气的氧气体积分数为 $21\%$，则氧气分压为：
$p_{\text{O}_2} = 101.3 \, \text{kPa} \times 21\% = 21.273 \, \text{kPa}$

应用亨利定律

代入公式 $c = \frac{p_{\text{O}_2}}{H}$：
$c = \frac{21.273}{7.6 \times 10^4} \approx 0.00028 \, \text{mol/L}$

单位换算

氧气摩尔质量为 $32\ \text{g/mol}$，故：
$c_{\text{mg/L}} = 0.00028 \times 32 \times 10^3 = 8.96 \, \text{mg/L}$

(2) 操作压强为 $300\ \text{kPa}$

计算氧气分压

氧气分压为：
$p_{\text{O}_2} = 300 \, \text{kPa} \times 21\% = 63 \, \text{kPa}$

应用亨利定律

代入公式：
$c = \frac{63}{7.6 \times 10^4} \approx 0.00083 \, \text{mol/L}$

单位换算

$c_{\text{mg/L}} = 0.00083 \times 32 \times 10^3 = 26.56 \, \text{mg/L}$