下载文档原格式
第七章 吸 收7-1 总压101.3 kPa ，温度25℃时，1000克水中含二氧化硫50克，在此浓度范围内亨利定律适用，通过实验测定其亨利系数E 为4.13 MPa ， 试求该溶液上方二氧化硫的平衡分压和相平衡常数m 。
（溶液密度近似取为1000kg/m 3）解：溶质在液相中的摩尔分数：50640.01391000501864x ==+ 二氧化硫的平衡分压：*34.13100.0139kPa=57.41kPa p Ex ==⨯⨯相平衡常数：634.1310Pa40.77101.310PaE m P ⨯===⨯7-2 在逆流喷淋填料塔中用水进行硫化氢气体的吸收，含硫化氢的混合气进口浓度为5%（质量分数），求填料塔出口水溶液中硫化氢的最大浓度。
已知塔内温度为20℃，压强为1.52×105 Pa ，亨利系数E 为48.9MPa 。
解：相平衡常数为：6548.910321.711.5210E m P ⨯===⨯ 硫化氢的混合气进口摩尔浓度：15340.04305953429y ==+若填料塔出口水溶液中硫化氢达最大浓度，在出口处气液相达平衡，即：41max 0.0430 1.3410321.71y x m -===⨯7-3 分析下列过程是吸收过程还是解吸过程，计算其推动力的大小，并在x - y 图上表示。
（1）含NO 2 0.003(摩尔分率)的水溶液和含NO 2 0.06 (摩尔分率) 的混合气接触，总压为101.3kPa ，T=15℃，已知15℃时，NO 2水溶液的亨利系数E =1.68×102 kPa ；（2）气液组成及温度同（1），总压达200kPa （绝对压强）。
解：（1）相平衡常数为：51311.6810Pa 1.658101.310Pa E m P ⨯===⨯ *1 1.6580.0030.00498y m x ==⨯=由于 *y y >，所以该过程是吸收过程。
第七章 吸 收7-1 总压101.3 kPa ，温度25℃时，1000克水中含二氧化硫50克，在此浓度范围内亨利定律适用，通过实验测定其亨利系数E 为4.13 MPa ， 试求该溶液上方二氧化硫的平衡分压和相平衡常数m 。
（溶液密度近似取为1000kg/m 3）解：溶质在液相中的摩尔分数：50640.01391000501864x ==+ 二氧化硫的平衡分压：*34.13100.0139kPa=57.41kPa p Ex ==⨯⨯相平衡常数：634.1310Pa40.77101.310PaE m P ⨯===⨯7-2 在逆流喷淋填料塔中用水进行硫化氢气体的吸收，含硫化氢的混合气进口浓度为5%（质量分数），求填料塔出口水溶液中硫化氢的最大浓度。
已知塔内温度为20℃，压强为1.52×105 Pa ，亨利系数E 为48.9MPa 。
解：相平衡常数为：6548.910321.711.5210E m P ⨯===⨯ 硫化氢的混合气进口摩尔浓度：15340.04305953429y ==+若填料塔出口水溶液中硫化氢达最大浓度，在出口处气液相达平衡，即：41max 0.0430 1.3410321.71y x m -===⨯7-3 分析下列过程是吸收过程还是解吸过程，计算其推动力的大小，并在x - y 图上表示。
（1）含NO 2 0.003(摩尔分率)的水溶液和含NO 2 0.06 (摩尔分率) 的混合气接触，总压为101.3kPa ，T=15℃，已知15℃时，NO 2水溶液的亨利系数E =1.68×102 kPa ；（2）气液组成及温度同（1），总压达200kPa （绝对压强）。
解：（1）相平衡常数为：51311.6810Pa 1.658101.310Pa E m P ⨯===⨯ *1 1.6580.0030.00498y m x ==⨯=由于 *y y >，所以该过程是吸收过程。
第五章 吸收相组成的换算【5-1】 空气和CO 2的混合气体中，CO 2的体积分数为20%，求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少？解 因摩尔分数=体积分数，.02y =摩尔分数 摩尔比 ..020251102y Y y ===--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解lgNH 3, NH 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时，各为多少？解 摩尔分数//117=0．010*******／18x =+浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982s kg m ρ=代替。
溶液中NH 3的量为 /311017n kmol -=⨯ 溶液的体积 /.33101109982 V m -=⨯溶液中NH 3的浓度//.33311017==0．581／101109982n c kmol m V --⨯=⨯ 或 . 3998200105058218s sc x kmol m M ρ==⨯=．．／ NH 3与水的摩尔比的计算 //1170010610018X ==．或 ..00105001061100105x X x ===--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，NH 3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH 3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。
吸收率的定义为122111Y Y Y Y Y η-===-被吸收的溶质量原料气中溶质量解 原料气中NH 3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11101)01111101y Y y ===-- 吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为 ()...211109011100111Y Y η=-=-⨯=（）摩尔分数 (22200111)=0010981100111Y y Y ==++ 气液相平衡【5-4】 l00g 水中溶解lg 3 NH ，查得20℃时溶液上方3NH 的平衡分压为798Pa 。
此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kPa )、溶解度系数H[单位为/()3kmol m kPa ⋅]和相平衡常数m 。
1 第5章 气体吸收习题：例题：逆流，某液体吸收混合气中的A 相平衡 Y*=X, Y 1=0.05, X 2=0.005；求：?,)(5.1)2(??,,)(05.1)1(?)(,8.0max min max 1max min min =======ηηηV LV L X V LV LV L当当例题：一填料塔吸收塔，用清水逆流吸收混合气中的丙酮 ； 在101.325kPa, 293K 下，Y*=1.8X ；过程受气膜控制，k Y a ∝V 0.8；Y 1=0.05； 当L/V=2.1，η=95%。
问：（1）V’=1.2V ；（2）L’=1.2L ；（3）X 2’=0.005；（4）t ↑,m’=1.2m ；（5）p ↑,m’=0.8m ；（6）Y 1’=1.2Y 1；其他条件不变, 问Y2，η 如何变化？例题：用吸收操作除去某气体混合物中的可溶有害组分，在操作条件下的相平衡关系为Y *=1.5X ，混合气体的初始浓度为0.1（摩尔比，下同），吸收剂的入塔浓度为0.001，液气比为2.0。
已知在逆流操作时，气体出口浓度为0.005，试计算在操作条件不变的情况下改为并流操作，气体的出口浓度为多少？逆流操作时所吸收的可溶组分是并流操作的多少倍？计算时近似认为K Y a 与流动方式无关。
例题：常压逆流连续操作的吸收塔，用清水吸收空气-氨混合气中的氨，混合气的流率为0.02kmol/（m 2.s ），入塔时氨的浓度为0.05（摩尔分率，下同），要求吸收率不低于95%，出塔氨水的浓度为0.05。
已知在操作条件下气液平衡关系为y *=0.95x ，，气相体积传质总系数K y a=0.04kmol/（m 3.s ），且K y a ∝G 0.8 。
求：（1）所需填料层高度为多少？（2）采用部分吸收剂再循环流程，新鲜吸收剂与循环量之比L/L R =20，气体流率及新鲜吸收剂用量不变，为达到分离要求，所需填料层的高度为多少？（3）示意绘出带部分循环与不带循环两种情况下的操作线与平衡线。
1、吸收剂部分再循环对塔高的影响 常压逆流连续操作的吸收塔，用清水吸收空气-氨混合气中的氨，混合气的流率为0.02kmol/（m 2.s ），入塔时氨的浓度为0.05（摩尔分率，下同），要求吸收率不低于95%，出塔氨水的浓度为0.05。
已知在操作条件下气液平衡关系为y *=0.95x ，，气相体积传质总系数K y a=0.04kmol/（m 3.s ），且K y a ∝G 0.8 。
（1）所需填料层高度为多少？（2）采用部分吸收剂再循环流程，新鲜吸收剂与循环量之比L/L R =20，气体流率及新鲜吸收剂用量不变，为达到分离要求，所需填料层的高度为多少？（3）示意绘出带部分循环与不带循环两种情况下的操作线与平衡线。
（4）求最大循环量L R(max) 。
解：(1) 低浓气体吸收，y Y x X ≈≈,()()y y a b =-=-⨯=1109500500025η...液气比：L G y y x x =--=-=b a b a 00500025005095....而 m LG ==095.，所以S =1∆∆y y y m a a ===00025.N y yy OG b a m =-=-=∆00500025002519...又 H GK a y OG m ===00200405...∴==⨯=h H N 0051995OG OG m ..(2) 吸收剂再循环此时吸收剂入口浓度：00238.012005.0R bR a a =+=++='L L xL Lx x塔'=+=+=L L L L L L R 120105.95.005.11'==='L mGS因为为易溶气体，且K a G y ∝08.所以L 再循环后，K a y 不变，即H G K ay OG m ==05.不变 ()()'=-'-'-'-'+'⎡⎣⎢⎤⎦⎥=---⨯-⨯+⎡⎣⎢⎤⎦⎥=N S S y mx y mx S OG b a a a 111110951095005095000238000250950002380954784ln .ln ......... ∴'='=⨯=h H N 00547842392OG OG m ... （3）见上图。
习题第五章1. 酸度是指 H +的活度 ，常用 pH 表示；酸的浓度是指 酸的分析浓度 ，等于 c ，其单位用 mol/L 表示。
2. 根据酸碱质子理论，OH ‾ 的共轭酸是 H 2O ，HAc 的共轭酸是 H 2Ac + 。
3. 某弱酸H 2A 的pK a1 = 2.0，pK a2 = 5.0，当[H 2A] = [A 2-] 时，溶液的pH 值是 3.5 。
4. 浓度为C HAc (mol/L)的HAc 溶液中加入C HCl (mol/L)HCl 和C NaOH (mol/L)NaOH 后的质子 条件式是（ D ）A. [H +] + C HCl = [Ac -] + C NaOH + [OH -]B. [H +] = [Ac -] + C NaOH + C HCl + [OH -]C. [H +] + C NaOH + C HCl = [Ac -] + [OH -]D. [H +] + C NaOH = [Ac -] + [OH -] + C HCl5. 用0.1000 mol/L 的NaOH 滴定0.1000 mol/L 的HAc K a =1.7×10-5,化学计量点的pH 值是（ A ）。
A. 8.73B. 5.27C. 7.00D. 9.006．用0.1mol/L HCl 滴定0.1mol/L NaOH 时的pH 突跃范围是9.7～4.3，用0.01mol/L HCl 滴定0.01mol/L NaOH 的突跃范围是（ C ）A. 9.7～4.3B. 8.7～4.3C. 8.7～5.3D. 10.7～3.37. 用0.100 mol/L HCl 滴定同浓度NH 3溶液（pK b = 4.74）时，pH 突跃范围为6.3~4.3。
若用0.100 mol/L HCl 滴定同浓度的某碱液B （pK b = 3.74）时，pH 突跃范围为 7.3~4.3 。
8. 通常以_cK a ≥10-8 _作为判断一元弱酸能否直接进行准确滴定的条件。
消化和吸收习题（含答案)一、单选题1．如图为人体消化、吸收的过程示意图。
①－⑤分别表示不同的消化液，纵向箭头表示消化液对相应营养物质的消化作用，a、b、c分别表示淀粉、蛋白质和脂肪的最终消化产物。
下列有关叙述正确的是（）A．①是唾液，能将淀粉分解为葡萄糖B．②是胃液，能将蛋白质分解为氨基酸C．X是大肠，是吸收a、b、c的主要场所D．若⑤是肠液，则④一定是胰液【答案】D【解析】【分析】观图可知：①只能作用于淀粉，因此是唾液，②只能作用于蛋白质，故是胃液，③只能作用于脂肪，是胆汁，④、⑤对三大营养物质都有消化作用，因此是胰液和肠液，已知⑤是肠液，故④是胰液。
a、b、c是淀粉、蛋白质、脂肪的消化终产物，分别是葡萄糖、氨基酸、甘油和脂肪酸，据此解答。
【详解】①是唾液，唾液中的唾液淀粉酶只能将淀粉分解为麦芽糖，A错误；②是胃液，含有胃蛋白酶，只能初步消化蛋白质，B错误；X表示小肠，小肠是吸收营养物质的主要场所，C错误；④、⑤对三大营养物质都有消化作用，因此是胰液和肠液，已知⑤是肠液，故④一定是胰液，D正确。
【点睛】掌握三大营养物质的消化过程是解题的关键，此题有一定的难度，解答时一定要读懂图示。
2．以下不属于小肠适于吸收的结构特点的是（）A．小肠内壁有肠腺B．小肠绒毛内有丰富的毛细血管C．小肠绒毛壁、毛细血管壁都只有一层上皮细胞构成D．小肠长5-6米，内表面有环形皱襞、皱襞上有小肠绒毛【答案】A【解析】【分析】小肠是消化食物和吸收营养物质的主要场所，小肠的结构特点适于消化食物和吸收营养物质。
【详解】与小肠的吸收功能相适应的结构特点是：小肠约长约5～6m，小肠内壁有环形皱襞，皱襞上有小肠绒毛，增大了吸收营养物质的面积；小肠绒毛内有毛细血管和毛细淋巴管，绒毛壁、毛细血管壁、毛细淋巴管壁都是由一层上皮细胞构成的，这些特点，有利于营养物质被吸收进入小肠内壁的毛细血管和毛细淋巴管中。
小肠肠腺能分泌多种消化液，这是与小肠的消化功能相适应的，可见A符合题意。
第五章 吸收相组成的换算【5-1】 空气和CO 2的混合气体中，CO 2的体积分数为20%，求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少？解 因摩尔分数=体积分数，.02y =摩尔分数 摩尔比 ..020251102y Y y ===--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解lgNH 3, NH 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时，各为多少？解 摩尔分数//117=0．010*******／18x =+浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982s kg m ρ=代替。
溶液中NH 3的量为 /311017n k m ol -=⨯ 溶液的体积 /.33101109982 V m -=⨯溶液中NH 3的浓度//.33311017==0．581／101109982n c kmol m V --⨯=⨯ 或 . 3998200105058218s sc x kmol m M ρ==⨯=．．／ NH 3与水的摩尔比的计算 或 ..00105001061100105x X x ===--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，NH 3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH 3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。
吸收率的定义为解 原料气中NH 3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11101)01111101y Y y ===-- 吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为 摩尔分数 (22200111)=0010981100111Y y Y ==++ 气液相平衡【5-4】 l00g 水中溶解lg 3 NH ，查得20℃时溶液上方3NH 的平衡分压为798Pa 。
此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kPa )、溶解度系数H[单位为/()3kmol m kPa ⋅]和相平衡常数m 。
总压为100kPa 。
解 液相中3NH 的摩尔分数/.//1170010511710018x ==+气相中3NH 的平衡分压 *.0798 P k P a ＝ 亨利系数 *./.0798*******E p x ===／ 液相中3NH 的浓度 /./.333110170581 101109982n c kmol m V --⨯===⨯／ 溶解度系数 /*./../(3058107980728H c p k m o l m kP a ===⋅液相中3NH 的摩尔分数 //1170010511710018x ==+．／气相的平衡摩尔分数 **.0798100y p p ==／／ 相平衡常数 * (079807610000105)y m x ===⨯ 或 //.76100076m E p === 【5-5】空气中氧的体积分数为21%，试求总压为.101325kPa ，温度为10℃时，31m 水中最大可能溶解多少克氧？已知10℃时氧在水中的溶解度表达式为*.6331310p x =⨯，式中*p 为氧在气相中的平衡分压，单位为kPa x ；为溶液中氧的摩尔分数。
第二章 吸收习题课答案
1 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓度增加时其溶解度系数H 将（不变）；当系统温度增加时，其亨利系数E 将（增大）；而当系统中压强增加时，其相平衡常数m 将（减小）。
2 已知SO 2水溶液在三种温度t 1、t 2、t 3下的亨利系数分别为E 1＝0.354kPa ，E 2＝1.11kPa ，E 3=0.660kPa ，则（D ）。
A) t 1> t 2； B) t 3>t 2； C) t 1>t 3； D) t 3>t 1 3 费克定律的表达式为（dz
dC D J A
AB A -=），它反映了（分子扩散速率）的定量规律。
4 传质速率N A 等于扩散通量J A 的条件是：（2）
(1) 单向扩散，(2) 等分子相互扩散，(3) 湍流流动，(4) 稳定过程 5 根据双膜理论，当被吸收组分在液体中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数（B ）。
A 大于气相分传质系数；
B 近似等于液相分传质系数；
C 小于气相分传质系数；
D 近似等于气相分传质系数。
6 双组分气体 （A 、B ）在进行定常分子扩散，J A 及N A 分别表示在传质方向上某截面处溶质A 的分子扩散速率与传质速率，当整个系统为单向扩散时：（B ） ┃J A ┃（A 大于、B 等于、C 小于）┃J B ┃
7 用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体，生成稀溶液（服从亨利定律），操作压力为113kPa ，相平衡常数m=0.25，已知其气膜吸收分系数k G =1.23⨯10-2kmol/(m 2⋅h ⋅kPa)，液膜吸收分系数k L =0.85m/h ，则该系统属于（A ）控制过程。
(A) 气膜控制； (B) 液膜控制； (C) 双膜控制； (D) 不确定
8 逆流操作的填料吸收塔，当吸收因数A ＜1 且填料为无穷高时，气液两相将在（B ）达到平衡。
A 塔顶 、
B 塔底、
C 塔中部
9 对解吸因数
A
1
＝0.6的系统进行逆流吸收，相平衡关系y ＝mx ，当塔高为无穷大时，若系统压力减小一倍，而气液摩尔流量与进口组成均不变，则此时气体
入口组成y 1将（C ）y q 。
(A) 大于 (B) 小于 (C) 等于 (D) 不确定
10 由于吸收过程气相中的溶质分压总是（大于）液相中溶质的平衡分压，所以吸收过程的操作线总是在其平衡线的（上方）。
11 在吸收塔设计中，当吸收剂用量趋于最小用量时，（D ）。
(A)回收率趋向最高； (B)吸收推动力趋向最大 (C)操作最为经济； (D)填料层高度趋向无穷大
12 设计中采用液气比()()min G L G L =时，△y m =（0），塔高H ＝（∞）。
13 在填料层高度为5m 的常压填料塔内，用纯水吸收气体混合物中少量的可溶性组分，气液逆流接触，液气比为1.5，操作条件下的平衡关系为y = 1.2x ，溶质回收率为90%。
今若保持气液两相流量不变，而欲将回收率提高到95%，问填料层高应增加多少m ？ 解：原工况下： 新工况下：
L,G 不变,m 不变,∴H OG 不变, mG/L 不变,η’=0.95 则
又L 、G 不变，m 不变OG H ∴不变
填料层应增加的高度 m H 6.256.7=-=∆ 14 拟在常压填料吸收塔中，用清水逆流吸收废气中的氨气。
废气流量为2500m 3/h （标准状态），废气中氨的浓度为15g/m 3（以标准状态计），要求回收率不低于98%。
若吸收剂用量为3.6 m 3/h ，操作条件下的平衡关系为y = 1.2x ，气相总传质单元高度为0.7m 。
试求： (1)全塔气相平均吸收推动力； (2)所需填料层高度。
解：(1) h kmol V G /61.1114
.222500
4.22===
摩尔分率 0198.04
.22100017
151==
y
(2) 59.800226
.0000396
.00198.021=-=∆-=
m OG y y y N
15 流率为0.04kmol/(m 2⋅s)的空气混合气中含氨2%（体积%），拟用一逆流操作的填料吸收塔回收其中95%的氨。
塔顶喷入浓度为0.0004（摩尔分率）的稀氨水溶液，液气比为最小液气比的1.5倍，操作范围内的平衡关系为y = 1.2x ，所用填料的气相总体积传质系数K y a=0.052kmol/(m 3⋅s)，试求： (1)液体离开塔底时的浓度（摩尔分率）； (2)全塔平均推动力△y m ； (3)填料层高度。
解：属于低浓气体吸收。
(1)()()001.0%951%2112=-⨯=-=ηy y (2) 00656.0012.02.102.0111=⨯-=-=∆mx y y (3)98.700238
.0001
.002.021=-=∆-=
m OG y y y N 16 某逆流操作的吸收塔，用清水洗去气体中的有害组分。
已知该塔填料层高度为9m ，平衡关系为y = 1.4x ，现场测得气体进、出口浓度分别为y 1=0.03，y 2=0.002，液体出口浓度x 1=0.015（均为摩尔分率）。
试求： (1) 操作液气比L / G ； (2) 气相总传质单元高度H OG ；
如果限定气体出口浓度0015.02='y ，为此拟增加填料层高度，则在保持液气流率均不变的条件下应增加多少高度？ 解：属低浓气体吸收 (1)
87.1015
.0002.003.00121=-=--=x y y G L (2) 749.087
.14
.1==G L m (3)
塔应加高m H H H 5.195.10=-=-'=∆
17 在逆流操作的吸收塔内,用清水吸收氨-空气混合气中的氨,混合气进塔时氨的浓度y 1=0.01(摩尔分率),吸收率90%,操作压力为100kpa,溶液为稀溶液,系统平
衡关系服从拉乌尔定律,操作温度下,氨在水溶液中的饱和蒸汽压力为90kpa 。
试求：(1)溶液最大出口浓度; (2)最小液气比;
(3)当吸收剂用量为最小用量的2倍时,传质单元数为多少? (4)传质单元高度为0.5m 时,填料层高为多少米? 解：系统服从拉乌尔定律 (1)y=(p°/p)x=90/100x=0.9x
x 1e =y 1/m=0.01/0.9=0.011 (2)(L /G )min =(y 1-y 2)/(y 1/m)=m η=0.9×0.9=0.81 (3)(L/G )=2(L /G )min =2×0.81 =1.62
1/A=mG/L =0.9/1.62=0.556 y 1/y 2=1/(1-η)=10
N OG =1/(1-1/A)×ln[(1-1/A)y 1/y 2+1/A] =1/(1-0.556)×ln[(1-0.556)×10+0.556]=3.62
(4)H ＝ＨOG ×ＮOG ＝0.5 ×3.62=1.81 m
18 某填料吸收塔，用清水除去气体混合物中有害物质，若进塔气中含有害物质5%（体积%），要求吸收率为90%，气体流率为32 kmol/(m 2⋅h)，液体流率为24 kmol/(m 2⋅h)，此液体流率为最小流率的1.5 倍。
如果物系服从亨利定律，并已知液相传质单元高度H L 为0.44m ，气相体积分传质系数k y a=0.06kmol/(m 3⋅s)，该塔在常温下逆流等温操作。
试求：
(1)塔底排出液的组成； (2)所需填料层高度。
解：属于低浓气体吸收。
(1)()()005.0%90105.0112=-⨯=-=ηy y (2)
21
21min 5.15.1x m
y y y G L G L --=⎪⎭⎫
⎝⎛=
即 0
05
.0005
.005.05.132
24--⨯=m
故
74.024
32556.01=⨯==L mG A。
