题目
例1.2.1今有300K,104.365 kPa的湿烃类混合气体(含水蒸气的烃类混合气体),其-|||-中水蒸气的分压为3.167kPa。现欲得到除去水蒸气的1 kmol干烃类混合气体,试求:-|||-(1)应从湿烃混合气中除去水蒸气的物质的量;-|||-(2)所需湿烃类混合气体的初始体积。

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查道尔顿分压定律和理想气体状态方程的应用,涉及湿气体中各组分分压与物质的量的关系,以及气体体积的计算。
解题核心思路:
- 分压与物质的量关系:利用道尔顿分压定律,分压比等于物质的量比(同温同体积条件下)。
- 理想气体状态方程:通过总物质的量、温度、压力计算气体体积。
破题关键点:
- 分压计算:总压为湿气体的总压力,水蒸气分压已知,烃类分压可通过总压减去水蒸气分压得到。
- 物质的量比:分压比等于物质的量比,由此建立方程求解水蒸气的物质的量。
- 体积计算:湿气体总物质的量为干气体与水蒸气物质的量之和,代入理想气体方程求体积。
第(1)题
分压与物质的量关系
根据道尔顿分压定律,分压比等于物质的量比:
$\frac{P_A}{P_B} = \frac{n_A}{n_B}$
其中,烃类分压 $P_A = 104.365\ \text{kPa} - 3.167\ \text{kPa} = 101.198\ \text{kPa}$,水蒸气分压 $P_B = 3.167\ \text{kPa}$。
求水蒸气的物质的量
已知干气体物质的量 $n_A = 1\ \text{kmol} = 1000\ \text{mol}$,代入公式:
$n_B = n_A \cdot \frac{P_B}{P_A} = 1000 \cdot \frac{3.167}{101.198} \approx 31.30\ \text{mol}$
第(2)题
总物质的量
湿气体总物质的量为:
$n_{\text{总}} = n_A + n_B = 1000 + 31.30 = 1031.3\ \text{mol}$
理想气体状态方程
代入公式 $PV = nRT$,求初始体积 $V$:
$V = \frac{n_{\text{总}}RT}{P} = \frac{1031.3 \cdot 8.314 \cdot 300}{104.365} \approx 24.65\ \text{m}^3$