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气体吸收习题

气体吸收习题

气体吸收—习题课

1、在逆流操作的填料吸收塔中,用清水吸收含氨0.05(摩尔比,下同)的空气—氨混合气

中的氨。已知混合气中空气的流量为2000m 3/h (标准状态),气体空塔气速为1m/s (标

准状态),操作条件下,平衡关系为X Y 2.1*=,气相总体积传质系数h m kmol a K Y 3/180=,采用吸收剂用量为最小用量的1.5倍,要求吸收率为98%。试求:

(1)溶液出口浓度X 1;

(2)OG H 、OG N 和Z 。

2、某吸收塔在101.325kPa 、293K 下操作,用清水逆流吸收混合气体中的丙酮,已知

在操作条件下气液平衡关系为Y *=1.8X ,过程受气膜控制,且K Y a ∝V 0.8。入塔时混

合气中丙酮的浓度为0.05(摩尔比,下同),当液气比为2.1时,吸收率为95%,若以下操作条件发生变化(忽略操作条件变化对其它物性的影响),吸收率将变为多少?

(1)气体流率变为原来的1.2倍;(4)入塔气体的丙酮含量变为0.06;

(2)液相流率变为原来的1.2倍;(5)操作温度上升,使相平衡常数变为原来的1.2倍;

(3)入塔水中的丙酮含量变为0.001;(6)操作压力上升,使相平衡常数变为原来的0.8倍。

3、在常压逆流连续操作的吸收塔中用清水吸收混合气中的A 组分。混合气中惰性气体的流率为30kmol/h ,入塔时A 组分的浓度为0.08(摩尔比),要求吸收率为87.5%,相平衡关系为Y *=2X ,设计液气比为最小液气比的 1.43倍,气相总体积传质系数

K Y a=0.0186kmol/m 3·s ,且K Y a ∝V 0.8,取塔径为1m ,试计算:

(1)所需填料层高度为多少?

(2)设计成的吸收塔用于实际操作时,采用10%吸收液再循环流程,即L R =0.1L ,新

鲜吸收剂用量及其它入塔条件不变,问吸收率为多少?

4、用吸收操作除去某气体混合物中的可溶组分,操作条件下相平衡关系为Y *=1.5X ,混合气体的出始浓度为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,气体的出塔浓度为0.005。试计算,在操作条件不变的情况下改为并流操作(可近似认为K Y a 与流动方式无关),气体的出塔浓度为多少?逆流

操作时所吸收的可溶解组分是并流操作的多少倍?

5、有一逆流吸收塔,操作压力为101.3kPa ,温度为20℃,用清水吸收空气中的氨,

其中含氨6%(摩尔比,下同),吸收率为99%,吸收剂用量为最小用量的3.22倍;在操作条件下气液平衡关系为Y *=0.75X ,过程受气膜控制,且K Y a ∝V 0.8。试求:

(1)最小液气比; (2)所需的传质单元数;

(3)其它条件不变,液相流率变加大一倍,所需的传质单元数。

6、在常压逆流操作吸收塔中,用纯溶剂回收混合气中某组分A 。入塔气体中溶质A 的浓度为0.05(摩尔比,下同),入塔气体流量为1120m 3/h (标准状态),吸收率为90%,吸收因数A=2,亨利系数E=152kPa 。该塔塔径为0.8m ,气相总体积传质系数K Y a 为100kmol/(m 3﹒h)。试求:

(1)出塔液体组成X 1; (2)所需填料层高度Z ;

(3)其它条件不变,若入塔气体中溶质A 的浓度变为0.1,则出塔液体组成变为多少?

气体典型例题

气体典型例题连通管内同一高度的液面处压强相等 例1 如图所示,(a)、(b)、(c)、(d )图中各有被水银柱封闭的气体,若大气压强 cmHg,求各图中被封闭气体的压强. 分析:在图(a)中,根据连通管原理,与管外水银面齐平的管内液面处的压强等于大气压强,所以被封气体压强与大气压强相差5cmHg. 在图(b)中,与气体接触处液面比右管液面高10cm,可见气体压强比外界大气压强低10cmHg. 在图(c)中,管内水银柱产生的压强应由竖直方向的高度来计算,即水银柱压强. 在图(d)中,有上、下两部分被封闭气体,根据连通管原理,下部气体压强 等 于大气压强加上 水银柱产生的压强.而上部气体压强 比下部气体压强 低 cmHg. 解:(a) (cmHg) (b) (cmHg) (c) (cmHg) (d) 点评:本题的解析是根据连通管内同一高度的液面处压强相等和液体内部的压强跟深度成正比的原理若.采用研究水银柱的受力列平衡方程的方法,同样可以求解,只是需要注意单位制的统一. 水平横置气缸内气体压强的判断 例2 如图所示,固定在水平地面上的气缸内封闭着一定质量的气体,活塞与气缸内 塞的横截面积 ,受到 N水 壁接触光滑且不漏气,活 时,缸内气体对活塞的平均压力为 N, 平向左的推力而平衡,此则缸内气体的压强 Pa,缸外大气压强 Pa. 分析:选择活塞作为研究对象,分析受力,在竖直方向,活塞受重力和气缸的弹力平衡,在水平方向,活塞受到向左的外力 和大气压力 ,向右受到被封闭气体的压力 。根据压强的定义可求出缸内气体压强p;根据水平方向受力平衡可求出缸外大气压强 。 解:根据压强的定义, 缸内气体压强 Pa 由活塞受力平衡得 。 ∴大气压强 Pa. 点评:本题考查的内容是气体的压强与力学的综合问题,关键在于正确选择研究对象和正确分析受力。 连通管内封闭气体压强 例3 如图所示,一支两端开口,内径均匀的U形玻璃管,右边直管中 的水银柱被一段空气柱隔开,空气柱下端水银面与左管中水银面的高度差 为h,则下列叙述中正确的是() A、向左管中注入一些水银后,h将减小 B、向左管中注入一些水银后,h将不变 C、向右管中注入一些水银后,h将增大 D、向右管中注入一些水银后,h将不变 分析:被封空气柱下端的水银面与左管中水银面高度差反映了被封气体的压强,所以,右管内上方的水银柱长也应为h。当向左管内注入一些水银时,由于右管内空气柱上方的水银柱长不变,则空气柱的压强不变,因此,h不变.当向右管内注入一些水银时,气体压强增大,h增大. 解:B、C. 点评:U形管内被封闭气体的压强,利用左管或右管来计算是等价的. 封闭空气处于不同运动状态时的压强

气体吸收习题+答案

第五章 吸收 气液平衡 1、向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO 2气体,经充分接触后,测得水中的CO 2平衡浓度为2.875×10-2kmol/m 3,鼓泡器内总压为101.3kPa ,水温30℃,溶液密度为1000 kg/m 3。试求亨利系数E 、溶解度系数H 及相平衡常数m 。 解: 查得30℃,水的kPa 2.4=s p k P a 1.972.43.101*=-=-=s A p p p 稀溶液:3 kmol/m 56.5518 1000== ≈ S M c ρ 4 2 10 17.556.5510875.2--?=?= = c c x A k P a 10876.110 17.51.975 4 * ?=?= =-x p E A )m k m o l /(k P a 10 96.21 .9710 875.23 4 2 * ??=?= =--A A p c H 18523 .10110876.15 =?= = p E m 2、在压力为101.3kPa 的吸收器内用水吸收混合气中的氨,设混合气中氨的浓度为0.02(摩尔分数),试求所得氨水的最大物质的量浓度。已知操作温度20℃下的相平衡关系为x p 2000* A =。 解:混合气中氨的分压为 03 .233.10102.0A =?==yp p 与混合气体中氨相平衡的液相浓度为 3 A * 10 02.12000 3..22000 -?== = p x 3 3 * A *kmol/m 0564.018 100010 02.1=?==-c x c 3、在压力为101.3kPa ,温度30℃下,含CO 220%(体积分数)空气-CO 2混合气与水充分接

理想气体典型例题

【答案】BD 【解析】A到B等温变化,膨胀体积变大,根据玻意耳定律压强p变小;B到C是等容变化,在p-T图象上为过原点的直线;C到A是等压变化,体积减小,根据盖-吕萨克定律知温度降低,故A错误,B正确;A到B是等温变化,体积变大;B到C是等容变化,压强变大,根据查理定律,温度升高;C到A是等压变化,体积变小,在V-T图象中为过原点的一条倾斜的直线,故C错误,D正确;故选BD。 点睛:本题要先根据P-V图线明确各个过程的变化规律,然后结合理想气体状态方程或气体实验定律分析P-T先和V-T线的形状. & 2.水平玻璃细管A与竖直玻璃管B、C底部连通,组成如图所示结构,各部分玻璃管内径相同。B管上端封有长20cm的理想气体,C管上端开口并与大气相通,此时两管左、右两侧水银面恰好相平,水银面距玻璃管底部为25cm.水平细管A内用小活塞封有长度10cm的理想气体.已知外界大气压强为75cmHg,忽略环境温度的变化.现将活塞缓慢向左拉,使B管内气体的气柱长度为25cm,求A管中理想气体的气柱长度。 【答案】 【解析】活塞被缓慢的左拉的过程中,气体A做等温变化 初态:压强p A1=(75+25)cmHg=100cmHg,体积V A1=10S, 末态:压强p A2=(75+5)cmHg=80cmHg,体积V A2=L A2S 根据玻意耳定律可得:p A1V A1=p A2V A2

解得理想气体A 的气柱长度:L A2= 点睛:本题考查气体实验定律的应用,以气体为研究对象,明确初末状态的参量,气体压强的求解是关键,应用气体实验定律应注意适用条件. 3.一热气球体积为V ,内部充有温度为T a 的热空气,气球外冷空气的温度为T b .已知空气在1个大气压、温度T 0时的密度为ρ0,该气球内、外的气压始终都为1个大气压,重力加速度大小为g. (i )求该热气球所受浮力的大小; (ii )求该热气球内空气所受的重力; (iii )设充气前热气球的质量为m 0,求充气后它还能托起的最大质量. $ 【答案】(i )00 b gVT f T ρ= (ⅱ)00 a T G Vg T ρ=(ⅲ)00000 b a VT VT m m T T ρρ=-- 【解析】(i )设1个大气压下质量为m 的空气在温度T 0时的体积为V 0,密度 为 00 m V ρ= ① 温度为T 时的体积为V T ,密度为: ()T m T V ρ= ② 由盖-吕萨克定律可得: 00T V V T T =③ 联立①②③解得: ()0 T T T ρρ=④ 气球所受的浮力为: ()b f T gV ρ=⑤ 联立④⑤解得: 00 b gVT f T ρ= ⑥ (ⅱ)气球内热空气所受的重力: ()a G T Vg ρ=⑦ 联立④⑦解得: 0 a T G Vg T ρ=⑧ ~ (ⅲ)设该气球还能托起的最大质量为m ,由力的平衡条件可知:mg =f –G –m 0g ⑨ 联立⑥⑧⑨可得: 00 00 0b a VT VT m m T T ρρ= - - 【名师点睛】此题是热学问题和力学问题的结合题;关键是知道阿基米德定律,知道温度不同时气体密度不同;能分析气球的受力情况列出平衡方程。 4.一种测量稀薄气体压强的仪器如图(a )所示,玻璃泡M 的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K 1和K 2。K 1长为l ,顶端封闭,K 2上端与待测气体连通;M 下端经橡皮软管与充有水银的容器R 连通。开始测量时,M 与K 2相通;逐渐提升R ,直到K 2中水银面与K 1顶端等高,此时水银已进入K 1,且K 1中水银面比顶端低h ,如图(b )所示。设

碱液吸收气体中的二氧化硫

实验四碱液吸收气体中的二氧化硫 一、实验意义和目的 本实验采用填料吸收塔,用5%NaOH或Na2CO3溶液吸收SO2。通过实验可初步了解用填料塔的吸收净化有害气体研究方法,同时还有助于加深理解在填料塔内气液接触状况及吸收过程的基本原理。通过实验要达到以下目的: 1.了解用吸收法净化废气中SO2的效果; 2.改变气流速度,观察填料塔内气液接触状况和液泛现象; 3.测定填料吸收塔的吸收效率及压降; 4.测定化学吸收体系(碱液吸收SO2) 二、实验原理 含SO2的气体可采用吸收法净化。由于SO2在水中溶解度不高,常采用化学吸收方法。吸收SO2吸收剂种类较多,本实验采用NaOH或Na2CO3溶液作吸收剂,吸收过程发生的的主要化学反应为: 2NaOH+SO2 —→ Na2SO3+H 2O Na2CO3+SO2 —→ Na2SO3+CO2 Na2SO3+SO2+H2O —→2NaHSO3; 实验过程中通过测定填料吸收塔进出口气体中SO2的含量,即可近似计算出吸收塔的平均净化效率,进而了解吸收效果。气体中SO2含量的测定采用:甲醛缓冲溶液吸收一盐酸付玫瑰苯胺比色法。 实验中通过测出填料塔进出口气体的全压,即可计算出填料塔的压降;若填料塔的进出口管道直径相等,用U型管压差计测出其静压差即可求出压降。 三、实验装置、流程仪器设备和试剂 (一)实验装置、流程、仪器设备和试剂 实验装置流程如图1所示 图1 SO2吸收实验装置

1一空压机;2一缓冲罐;3一转子流量计(气);4一毛细管流量计;5—转子 流量计(水);6一压差计;7一填料塔;8一S02钢瓶;9一混合缓冲器;10— 受液槽;11一高位液槽;12、13一取样口;14一压力计;15一温度计;16一 压力表;17一放空阀;18—泵 图2:SO2吸收试验装置 吸收液从高位液槽通过转子流量计,由填料塔上部经喷淋装置进人塔内,流经填料表面,由塔下部排到受液槽。空气由空压机经缓冲罐后,通过转子流量计进人混合缓冲器,并与SO2气体相混合,配制成一定浓度的混合气。SO2来自钢瓶,并经毛细管流量计计量后进人混合缓冲器。含SO2的空气从塔底进气口进人填料塔内,通过填料层后,尾气由塔顶排出。 (二)实验仪器设备 空压机压力7 kg/cm2,气量3.6m3 /h 1台 液体SO2钢瓶1瓶 填料塔D=700mm H=650mm 1台 填料Φ=5~8mm瓷杯若干 泵扬程3m,流量4001/h 1台 缓冲罐容积lm3l个 高位槽500×400 x×600m 1个 混合缓冲罐0.5m3 1个 受液槽500×400×600mm 1个 转子流量计(水)10-100L/hLZB-10 1个 转子流量计(气)4-40m3/hLZB-40 1个 毛细管流量计0.1-0.3mm 1个 U型管压力计200mm 3只

化工原理--第八章 气体吸收

第八章气体吸收 1.在温度为40℃、压力为101.3kPa 的条件下,测得溶液上方氨的平衡分压为15.0kPa 时,氨在水中的溶解度为76.6g (NH 3)/1000g(H 2O)。试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。解:水溶液中氨的摩尔分数为 76.6 170.07576.610001718 x ==+由*p Ex =亨利系数为*15.0kPa 200.00.075 p E x ===kPa 相平衡常数为t 200.0 1.974101.3E m p = ==由于氨水的浓度较低,溶液的密度可按纯水的密度计算。40℃时水的密度为992.2ρ=kg/m 3溶解度系数为 kPa)kmol/(m 276.0kPa)kmol/(m 18 0.2002.99233S ?=??==EM H ρ 2.在温度为25℃及总压为101.3kPa 的条件下,使含二氧化碳为 3.0%(体积分数)的混合空气与含二氧化碳为350g/m 3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向,并计算以二氧 化碳的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下,亨利系数51066.1?=E kPa ,水溶液的密 度为997.8kg/m 3。 解:水溶液中CO 2的浓度为 33 350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44 c ==对于稀水溶液,总浓度为3t 997.8kmol/m 55.4318c = =kmol/m 3水溶液中CO 2的摩尔分数为 4 t 0.008 1.4431055.43 c x c -===?由54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==???=kPa 气相中CO 2的分压为 t 101.30.03kPa 3.039p p y ==?=kPa <* p

气体吸收习题-答案.

第五章 吸收 气液平衡 1、向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO 2气体,经充分接触后,测得水中的CO 2平衡浓度为×10-2 kmol/m 3 ,鼓泡器内总压为,水温30℃,溶液密度为1000 kg/m 3 。试求亨利系数E 、溶解度系数H 及相平衡常数m 。 解: 查得30℃,水的kPa 2.4=s p kPa 1.972.43.101*=-=-=s A p p p 稀溶液:3kmol/m 56.5518 1000 == ≈ S M c ρ 42 1017.556.5510875.2--?=?==c c x A kPa 10876.110 17.51 .9754 *?=?==-x p E A )m kmol/(kPa 1096.21.9710875.2342 *??=?==--A A p c H 18523 .10110876.15 =?==p E m 2、在压力为的吸收器内用水吸收混合气中的氨,设混合气中氨的浓度为(摩尔分数),试求所得氨水的最大物质的量浓度。已知操作温度20℃下的相平衡关系为x p 2000* A =。 解:混合气中氨的分压为 kPa 03.233.10102.0A =?==yp p 与混合气体中氨相平衡的液相浓度为 3A *1002.12000 3 ..22000 -?== = p x 33 *A *kmol/m 0564.018 1000 1002.1=?==-c x c 3、在压力为,温度30℃下,含CO 220%(体积分数)空气-CO 2混合气与水充分接触,试求

液相中CO 2的物质的量浓度。 解: 查得30℃下CO 2在水中的亨利系数E 为×105 kPa CO 2为难溶于水的气体,故溶液为稀溶液 kPa)kmol/(m 1096.218 1088.110003 45 ??=??= = -S S EM H ρ kPa 3.2033.10120.0* A =?==yp p 334 *km ol/m 1001.63.2010 96.2--?=??==A A Hp c 4、含CO 230%(体积分数)空气-CO 2混合气,在压力为505kPa ,温度25℃下,通入盛有1m 3 水的2 m 3 密闭贮槽,当混合气通入量为1 m 3 时停止进气。经长时间后,将全部水溶液移至膨胀床中,并减压至20kPa ,设CO 2 大部分放出,求能最多获得CO 2多少kg 。 设操作温度为25℃,CO 2 在水中的平衡关系服从亨利定律,亨利系数E 为×105 kPa 。 解: Ex p =* A (1) x p 5*A 1066.1?= 气相失去的CO 2物质的量=液相获得的CO 2物质的量 x cV RT V p p L G =-)(*A A x p ??=??-?118 1000 298314.81)5053.0(* A x p 56.551004.40612.0* A 4=?-- (2) (1)与(2)解得:4 105-?=x 减压后: 830020 1066.15 =?==p E m 411102.18300 1-?=== m y x

最新高中化学实验室制气体

常见气体的实验室制法 学习方法建议: 1. 此部分会考说明上要求为掌握水平,所以建议同学们在熟练记忆的基础上,一定要多进行习题训练 2. 此部分相关内容还可参见《大聚焦》P30~31、P91、P138 中学课本中要求掌握的常见气体制备的有关知识,如:反应原理、实验装置(包括:发生、净化、干燥装置)和药品、操作步骤(包括:仪器的组装顺序和操作顺序)、气体的收集和检验(或验满)等务必全面、熟练掌握,这也是准确、迅速解答有关实验设计题和综合实验题必不可少的基础知识。 一、气体的制备: 1、常见气体的制备原理: 气体发生装置的三种典型类型:中学化学中要求掌握约13种气体的制备,它们是:三种单质气体(O2,H2,Cl2)、三种氢化物(HCl,H2S,NH3)、三种有机气体(CH4,C2H4,C2H2)、四种氧化物(CO2,SO2,NO,NO2)。 写出下列制备反应的化学方程式: 1. 常见气体的制备原理: 固体-固体加热装置 制O2的反应原理2KClO3 2KCl+3O2↑ 2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑ 制NH3的反应原理2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O 制CH4的反应原理CH3COONa+NaOH Na2CO3+CH4↑ 固体-液体(液体-液体)加热装置 制Cl2的反应原理MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O 制HCl的反应原理NaCl(固)+H2SO4(浓)==NaHSO4+HCl↑(不加热或微热均可)NaCl(固)+NaHSO4(浓) Na2SO4+HCl↑ 制SO2的反应原理Na2SO3(固)+H2SO4(较浓) Na2SO4+H2O+SO2↑ 制NO的反应3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O(不加热速率慢) 制C2H4的反应原理CH3CH2OH CH2==CH2↑+H2O 固体-液体不加热装置 制H2的反应原理Zn+H2SO4(稀)==ZnSO4+H2↑ 制CO2的反应原理CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2O 制H2S的反应原理FeS+H2SO4(稀)==FeSO4+H2S↑

理想气体状态方程典型例题解析

理想气体状态方程·典型例题解析 【例1】某房间的容积为20m 3,在温度为17℃,大气压强为74 cm Hg 时,室内空气质量为25kg ,则当温度升高到27℃,大气压强变为76 cm Hg 时,室内空气的质量为多少千克? 解析:以房间内的空气为研究对象,是属于变质量问题,应用克拉珀龙方程求解,设原质量为m ,变化后的质量为m ′,由克拉珀龙方程 pV RT =可得:m M m m m m 25kg 24.81kg =……①′=……②②÷①得:=∴′==×××=.MpV RT Mp V RT m m p T p T p T p T 122 211221127629074300 点拨:对于变质量的问题,应用克拉珀龙方程求解的比较简单. 【例2】向汽车轮胎充气,已知轮胎内原有空气的压强为1.5个大气压,温度为20℃,体积为20L ,充气后,轮胎内空气压强增大为7.5个大气压,温度升为25℃,若充入的空气温度为20℃,压强为1个大气压,则需充入多少升这样的空气(设轮胎体积不变). 解析:以充气后轮胎内的气体为研究对象,这些气体是由原有部分加上充入部分气体所混合构成. 轮胎内原有气体的状态为:p 1=1.5 atm ,T 1=293K ,V 1=20L . 需充入空气的状态为:p 2=1atm ,T 2=293K ,V 2=? 充气后混合气体状态为:p =7.5atm ,T =298K ,V =20L 由混合气体的状态方程:+=得:p V T p V T pV T 111222 V (pV T )(7.520298)117.5(L)2=-·=×-××=p V T T p 1112215302932931 . 点拨:凡遇到一定质量的气体由不同状态的几部分合成时,可考虑用混合气体的状态方程解决. 【例3】已知空气的平均摩尔质量为2.9×10-2 kg/mol ,试估算室温下,空气的密度. 点拨:利用克拉珀龙方程=及密度公式ρ=可得ρ=, pV RT m M m V pM RT

(完整word版)高中物理选修3-3《气体》重点题型.doc

选修 3-3 《气体》复习一、气体压强的计算 (一) .液体封闭的静止容器中气体的压强 1.知识要点 ( 1)液体在距液面深度为h 处产生的压强:P h gh (式中表示液体的密度)。 (2)连通器原理:在连通器中,同种液体的同一水平面上的压强相等; 2.典型 例 1如图1、2、3、4玻璃管中都灌有水银,分别求出四种情况下被封闭气体 A 的压强P A(设 大气压强P 76cmHg )。 练习 :1 如图所示,粗细均匀的竖直倒置的U 型管右端封闭,左端开口插入水银槽中,封闭着两段空气柱 1 和 2 。已知 h 1 2 =12cm ,外界大气压强 =15cm , h p 0=76cmHg ,求空气柱 1 和 2 的压强。 2 . 有一段 12cm 长汞柱,在均匀玻璃管中封住了一定质量的气体。如 图所示。若管中向上将玻璃管放置在一个倾角为30°的光滑斜面上。在下滑过程中被封闭气体的压强(设大气压强为P0=76cmHg )为() A. 76cmHg B. 82cmHg C. 88cmHg D. 70cmHg (二) .活塞封闭的静止容器中气体的压强 1.解题的基本思路 (1)对活塞(或气缸)进行受力分析,画出受力示意图; (2)列出活塞(或气缸)的平衡方程,求出未知量。 注意:不要忘记气缸底部和活塞外面的大气压。 2.典例 例 2 如图 5 所示,一个横截面积为S 的圆筒形容器竖直放置,金属圆板 A 的上表面是水平的,下表面是倾斜的,下表面与水平面的夹角为θ,圆板的质量为 M 。 不计圆板与容器内壁之间的摩擦。若大气压强为P0,则被圆板封闭在容器 中的气体压强 P 等于() P0 Mg cos P0 Mg S B. cos Scos A . P0 Mg cos2 0 Mg C. S D. P S 练习 :3 如图所示,活塞质量为m ,缸套质量为M,通过弹簧吊在天花板上,气缸内封住了一 定质量的空气,而活塞与缸套间无摩擦,活塞面积为S,则下列说法正确的是()(P 0 为大气压强 ) A、内外空气对缸套的总作用力方向向上,大小为Mg B、内外空气对缸套的总作用力方向向下,大小为mg C、气缸内空气压强为P0-Mg/S D、气缸内空气压强为P0+mg/S 4 . 如图 7 ,气缸由两个横截面不同的圆筒连接而成。活塞A、B被轻刚性细杆连接在一起, 可无摩擦移动。 A、B 的质量分别为 m A=12kg ,m B =8.0kg ,横截面积分别为 S A=4.0 ×10 -2m2, S B=2.0 ×10 -2 m2。一定质量的理想气体被封闭在两活塞之间。活塞外侧大气压强 P0=1.0 ×10 5 Pa 。 ( 1)气缸水平放置达到如图7 所示的平衡状态,求气体的压强。 ( 2)现将气缸竖直放置,达到平衡后。求此时气体的压强。取重力加速度g=10m/s 2。 1 / 3

高考物理复习三道题经典专练5气体及热力学定律

气体及热力学定律 内壁光滑且厚度不计的汽缸通过活塞封闭有压强为1.0×105 Pa 、温度为27 ℃ 的气体,初始活塞到汽缸底部的距离为50 cm ,现对汽缸加热,气体膨胀而活塞右移。已知汽缸横截面积为200 cm 2,总长为100 cm , 大气压强为1.0×105 Pa 。 (ⅰ)当温度升高到927 ℃时,求缸内封闭气体的压强; (ⅱ)若在此过程中封闭气体共吸收了800 J 的热量,试计算气体增加的内能。 【答案】(ⅰ)2×105 Pa (ⅱ)-200 J 【解析】(ⅰ)由题意可知,在活塞移动到汽缸口的过程中,气体发生的是等压变化。设活塞未移动时封闭气体的温度为T 1,当活塞恰好移动到汽缸口时,封闭气体的温度为T 2,则由盖—吕萨克定律可知: L 1S T 1=L 2S T 2 ,又T 1=300 K 解得:T 2=600 K ,即327 ℃,因为327 ℃<927 ℃,所以气体接着发生等容变化, 设当气体温度达到927 ℃时,封闭气体的压强为p ,由查理定律可以得到: 1.0×105 Pa T 2=p (927+273)K , 解得:p =2×105 Pa 。 (ⅱ)由题意可知,气体膨胀过程中活塞移动的距离Δx =L 2-L 1=0.5 m , 故大气压力对封闭气体所做的功为W =-p 0S Δx , 解得:W =-1 000 J , 由热力学第一定律ΔU =W +Q 解得:ΔU =-200 J 。 如图所示汽缸内壁光滑,敞口端通过一个质量为m 、横截面积为S 的活塞密闭一定质量 气体,通电后汽缸内的电热丝缓慢加热气体,由于汽缸绝热,使得汽缸内的气体吸收热量Q 后温度由T 1升高到T 2,加热前活塞到汽缸底部距离为h 。大气压强用p 0表示,求: (ⅰ)活塞上升的高度; (ⅱ)加热过程中气体的内能增加量。 【答案】(ⅰ)T 2-T 1T 1h (ⅱ)Q -(p 0S +mg )T 2-T 1T 1 h 【解析】(ⅰ)由题意可知,气体发生等压变化,由盖—吕萨克定律可知hS T 1=(h +Δh )S T 2 一、(2018届高三·第一次全国大联考Ⅱ卷) 二、(2018届高三·第二次全国大联考Ⅱ卷)

柴诚敬习题答案(08)第八章气体吸收

第八章 气体吸收 1. 在温度为40 ℃、压力为101.3 kPa 的条件下,测得溶液上方氨的平衡分压为15.0 kPa 时,氨在水中的溶解度为76.6 g (NH 3)/1 000 g(H 2O)。试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。 解:水溶液中氨的摩尔分数为 76.6 170.07576.610001718 x ==+ 由 *p Ex = 亨利系数为 *15.0kPa 200.00.075 p E x ===kPa 相平衡常数为 t 200.0 1.974101.3 E m p === 由于氨水的浓度较低,溶液的密度可按纯水的密度计算。40 ℃时水的密度为 992.2ρ=kg/m 3 溶解度系数为 kPa)kmol/(m 276.0kPa)kmol/(m 180.2002.99233S ?=??==EM H ρ 2. 在温度为25 ℃及总压为101.3 kPa 的条件下,使含二氧化碳为 3.0%(体积分数) 的混合空气与含二氧化碳为350 g/m 3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向,并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下,亨利系数5 1066.1?=E kPa ,水溶液的密度为997.8 kg/m 3。 解:水溶液中CO 2的浓度为 33350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44 c == 对于稀水溶液,总浓度为 3t 997.8kmol/m 55.4318c = =kmol/m 3 水溶液中CO 2的摩尔分数为

4t 0.008 1.4431055.43 c x c -===? 由 54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==???=kPa 气相中CO 2的分压为 t 101.30.03kPa 3.039p p y ==?=kPa < *p 故CO 2必由液相传递到气相,进行解吸。 以CO 2的分压表示的总传质推动力为 *(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ?=-=-=kPa 3. 在总压为110.5 kPa 的条件下,采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。测得 在塔的某一截面上,氨的气、液相组成分别为0.032y =、3 1.06koml/m c =。气膜吸收系数 k G =5.2×10-6 kmol/(m 2·s ·kPa),液膜吸收系数k L =1.55×10-4 m/s 。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律,溶解度系数H =0.725 kmol/(m 3·kPa)。 (1)试计算以p ?、c ?表示的总推动力和相应的总吸收系数; (2)试分析该过程的控制因素。 解:(1) 以气相分压差表示的总推动力为 t 1.06*(110.50.032)kPa 2.0740.725c p p p p y H ?=-=- =?-=kPa 其对应的总吸收系数为 246G L G 11111()(m s kPa)/kmol 0.725 1.5510 5.210 K Hk k --=+=+????? 35252(8.89910 1.92310)(m s Pa)/kmol 2.01210(m s Pa)/kmol =?+???=??? 6G 1097.4-?=K kmol/(m 2·s ·kPa) 以液相组成差表示的总推动力为 33*(110.50.0320.725 1.06)kmol/m 1.504kmol/m c c c pH c ?=-=-=??-= 其对应的总吸收系数为 m/s 10855.6m/s 102.5725.01055.11111664G L L ---?=?+?=+=k H k K (2)吸收过程的控制因素 气膜阻力占总阻力的百分数为 %58.95%10010 2.51097.4/1/166G G G G =???==--k K K k 气膜阻力占总阻力的绝大部分,故该吸收过程为气膜控制。 4. 在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。操作压力为10 5.0 kPa ,操

高考化学二轮复习(讲解+典型例题分析)4.3常见无机气体的鉴别

常见无机气体的鉴别 两酸遇氨冒白烟, 氨遇酚酞即变红。 氧使烬木重再燃, 一氧化氮变红踪。 臭蛋气味硫化氢, 硝酸铅纸黑物生。 二氧化氮溴蒸气, 硝酸银中自分清。 二氧硫碳石灰水, 品红退色热复红。 黄绿氯气可漂白, 淀粉碘化钾纸蓝。 硫氢甲烷一氧碳, 五者燃烧火焰蓝。 然后再加石灰水, 现象明显不难辨。 解释: 1、氨遇酚酞即变红:意思是说氨气能使湿润的酚酞试纸变红色。 2、一氧化氮变红踪:意思是说无色的一氧化氮在空气中迅速氧化变为红棕色(生成了二氧化氮)。

3、臭蛋气味硫化氢,硝酸铅纸黑物生:意思是说硫化氢具有腐败的臭鸡蛋气味,还能使湿润的硝酸铅试纸变黑色(因生成了硫化铅)。 4、二氧化氮溴蒸气,硝酸银中自分清:意思是说二氧化氮和溴蒸气都是红棕色气体,而且都能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色,但加入硝酸银溶液,能产生黄色沉淀者则是溴蒸气。 5、二氧硫碳石灰水,品红退色热复红:“二氧硫碳”意指二氧化硫和二氧化碳。意思是说二氧化硫和二氧化碳都能使澄清的石灰水变混浊,但是二氧化硫还有漂白作用,使品红溶液退色,加热后又恢复红色。 6、黄绿氯气可漂白,淀粉碘化钾纸蓝:意思是说黄绿色的氯气具有漂白作用(使品红溶液退色,加热后不复原),而且可使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色。 【典型例题1】鉴别二氧化碳的正确方法是() A.将气体通入紫色的石蕊试液 B.使人感到气喘、头疼 C.将燃着的木条伸入集气瓶中,火焰熄灭 D.将气体通入澄清石灰水中 【考点】二氧化碳的检验和验满. 【分析】二氧化碳的验满和检验方法和操作都不相同.检验二氧化碳是将气体通入澄清的石灰水,观察到石灰水变浑浊,即可证明该气体是二氧化碳;而检验二氧化碳气体是否收集满的方法是将燃着的木条放在瓶口,观察到木条熄灭,证明已满. 【解析】A、将气体通入紫色石蕊试液充分震荡,石蕊溶液变红只能证明瓶内有酸性气体,而酸性气体不一定是二氧化碳,此项错误;B、使人感到气喘、头疼的气体可能还是其它有毒气体,如一氧化碳,故此项错误;C、把燃着的木条放入瓶内,出现木条熄灭现象也只能证明瓶内有不支持燃烧的气体,不能证明是二氧化碳气体,还可能是氮气,此项错误;D、加入石灰水后震荡石灰水变浑浊,说明瓶内气体是二氧化碳,此项正确.故选D. 【点评】本题重点考查二氧化碳的检验方法,要根据实验目的不同进行对比记忆. 【典型例题2】鉴别空气、氧气、二氧化碳的最好方法是() A.带火星的木条 B.燃着的木条 C.紫色石蕊试液

第八章气体吸收过程考核试题

第八章气体吸收 一、选择与填空(30分) 1. 吸收操作的原理是气体混合物中各组分在溶剂中溶解度不同。 2. 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统,当总压增大时,亨利系数将_B__,相平衡常数将__C_,溶解度系数将__B___。 A. 增大; B. 不变; C. 减小; D. 不确定。 3. 在吸收操作中,以液相浓度差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为__A___。 A. ; B. ; C. ; D. 。 4. 等分子反方向扩散通常发生在_蒸馏_单元操作过程中;一组分通过另一停滞组分的扩散通常发生在 _吸收__单元操作过程中。 5. 双膜模型、溶质渗透模型和表面更新模型的模型参数分别是_ZG,ZL__、_QC__和__S__。 6. 增加吸收剂用量,操作线的斜率__增大_,吸收推动力_增大。 7. 脱吸因数的定义式为__,它表示_ 平衡线斜率与操作线___

之比。 8. 在逆流吸收塔中,吸收过程为气膜控制,若进塔液体组成增大,其它条件不变,则气相总传质单元高度将__A__。 A. 不变; B. 不确定; C. 减小; D. 增大。 9. 推动力()与吸收系数_ D_相对应。 A. ; B. ; C. ; D. 。 二、计算题(70分) 1. 在压力为101.3kPa 、温度为30℃的操作条件下,在某填料吸收塔中用清水逆流吸收混合气中的NH3。已知入塔混合气体的流量为 220 kmol/h,其中含NH3为1.2% ( 摩尔分数)。操作条件下的平衡关系为Y =1.2X(X、Y均为摩尔比),空塔气速为1.25m/s;气相总体积吸收系数为0.06 kmol / (m3·s);水的用量为最小用量的1. 5倍;要求NH3的回收率为95%。试求: (1)水的用量; (2)填料塔的直径和填料层高度。(25分) 解: (1)220

第八章 传质过程导论 第九章 气体吸收

第八章传质过程导论 第九章气体吸收 1-1 吸收过程概述与气液平衡关系 1-1 在25℃及总压为101.3kPa的条件下,氨水溶液的相平衡关系为p*=93.90x kPa。试求 (1) 100g水中溶解1g的氨时溶液上方氨气的平衡分压和溶解度系数H; (2) 相平衡常数m。 1-2 已知在20℃和101.3kPa下,测得氨在水中的溶解度数据为:溶液上方氨平衡分压为0.8kPa时,气体在液体中溶解度为1g (NH3)/1000g(H2O)。试求在此温度和压力下,亨利系数E、相平衡常数m及溶解度系数H。 1-3 在总压为101.3kPa,温度为30℃的条件下,含有15%(体积%)SO2的混合空气与含有0.2%(体积%)SO2的水溶液接触,试判断SO2的传递方向。已知操作条件下相平衡常数m=47.9。 1-2 传质机理 1-4 组分A通过厚度为的气膜扩散到催化剂表面时,立即发生化学反应:,生成的B离开催化剂表面向气相扩散。试推导稳态扩散条件下组分A、B的扩散通量及。 1-5 假定某一块地板上洒有一层厚度为1mm的水,水温为297K,欲将这层水在297K的静止空气中蒸干,试求所需时间为若干。已知气相总压为101.3kPa,空气湿含量为0.002kg/(kg 干空气),297K时水的饱和蒸汽压为22.38 kPa。假设水的蒸发扩散距离为5mm。 1-3 吸收速率 1-6 采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的CO2。已知25℃时CO2在水中的亨利系数为1.66×105kPa,现空气中CO2的体积分率为0.06。操作条件为25℃、506.6kPa,吸收液中CO2的组成为。试求塔底处吸收总推动力?p、?c、? X和? Y。 1-7 在101.3kPa及20℃的条件下,在填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。若在操作条件下平衡关系符合亨利定律,甲醇在水中的溶解度系数H=1.995kmol/(m3·kPa)。塔内某截面处甲醇的气相分压为6kPa,液相组成为2.5 kmol/m3,液膜吸收系数k L=2.08×10-5m/s,气相总吸收系数K G=1.122×105 kmol/(m2·s·kPa)。求该截面处

气体教学分析典型例题

气体教学分析典型例题(补习用) 玻璃管的问题: 6.两端封闭玻璃管水平放置,一段水银把管内同种气体分成两部分,V 左>V 右,如右图。当温度为t 1时,水银柱静止不动,现把两边都加热到t 2,则管内水银柱将( ) A .向左移动 B .向右移动 C .保持静止 D .无法判断 引申:假如把其倒立再加温,又如何移动? (上海物理)10. 如图,玻璃管内封闭了一段气体,气柱长度为l ,管内外水银面高度差为h ,若温度保守不变,把玻璃管稍向上提起一段距离,则 (A ),h l 均变大 (B ),h l 均变小 (C )h 变大l 变小 (D )h 变小l 变大 解析:根据c l =p ,l 变大,p 变小,根据gh p p ρ-=0,h 变大,选D 。 本题考查气体状态方程。难度:中等。 7.如右图所示,有一根足够长的上端开口的玻璃细管,玻璃管中用h=10cm 的水银柱封闭了一段气体,当温度为27℃时,气体的长度为l=20cm 。现给气体加热,使水银柱上升5cm ,此时玻璃管中气体的温度为 K (设大气压强p 0=76cmHg )。 27.如图所示,一端开口的L 型细玻璃管是由粗细不同的两部分组成的,粗管的横截面积是细管横截面积的两倍,封闭端水平放置,开口端竖直放置。细管内用长为12cm 的水银柱封闭着80cm 长的空气柱,气体的温度为27℃,大气压相当于75cm 高水银柱,玻璃管各部分尺寸图中已标明。现对气体缓慢加热,(1)当温度上升到119℃时,管内空气柱多长?(2)至少加热到多少℃水银可以全部排出管外? 例14.如图所示,长12cm 的汞柱在玻璃管封住一定质量气体,若试管在倾角30°的光滑斜面上自由滑下,则A 气体压强为(C ) 30cm 100cm

化工原理下册(第三版-陈敏恒)习题解答

第八章气体吸收 1.解:查引忙水的P£=4_24K:pa p=P-P3=lC1.3~4J4=97.0l5KPa 用十警=筮=歳riS 笫xg?込 解:査25兀,COa-HaO系统£ = 1,661x1"樹加i设当地大气压为I atm SP 1.033at,且不计S剂分压n 巧=10+ 1.033= 11.033^2 =1.08^10^(绝) = 0.2+1.033= 1.23S3fi = 1.21xl0Wf^^ (绝) 对稀濬痕其比质量分率代九.金 1 0气址10今 .'.X] = 44x ---------- =47弘訂艇禺。 18 7 >Cyin7 & = 44K --------- = 1.73x10T辰Cq /炫禺0 18 爪解1邓忙时,总二4.06x1^朋玖二406x1(/脸勺 =1.38x10-^x32x10^ =4』27蛾£ 4> 解;筋0—Cb系统,2邙C时,^1 = 0.537xW^A?Pa = 0.537xl0W(2

皆竺=竺沁竺曲"2仆计P 101.3 (q - jf) = 1.09x10'^ (y-儿)二0,00576 4UC, ^2 = 0 80x10^= 0.8x10^ % _空-更迪込"如计P lOlJ 兀-A =0.47x10"^ y-” = 0.00368 5、解:= fn^x= 50x2x10 "^= 0,01 ^-y^)j = 0.025-0.01 = 0.015 (兀7)1 = (5-2)x10 Y= 3x10^ 丁 =坷乜=50 X— = 25 P Q 2 儿=??j2;c = 25x2x10 "=50x10**

噶米第八章气体吸收习题集

第8章气体吸收 —. 填空题 1.亨利定律表达式p e=Ex, 若某气体在水中的亨利系数E很小, 说明气体为 _______ 气体. 2.在吸收过程中, K y、k y是以___________和____________为推动力的吸收系数. 3.若总吸收系数和吸收分系数间的关系可表示为: 1/K G=1/k G+H/k L, 其中1/k g表 示_______________, 当__________项忽略的, 表示该吸收过程为气膜控制. 4.双膜理论的要点是____________________, ____________________________, _________________________, _______________________________________. 5.吸收塔的操作线方程和操作线是通过___________________________得到的, 它们与______________, ___________________等无关. 6.在气体流量及气相进出口组成和液相进口组成不变时, 减少吸收剂用量, 则 传质推动力____________, 操作线将_______________. 7.压力_________, 温度_________, 将有利于解吸的进行. 吸收因数A表示___ 与_______之比. 8.当代表体系组成的点A中落在气液平衡曲线____________________时, 说明 溶质组份在气相的分压___________平衡分压, 溶质组分由______________________相转入_____________相, 这种过程称为吸收. 二. 选择题 1. 在双组分理想气体混合物中, 组分A的扩散系数是( ). A.组分A的物性参数 B.组分B的物性参数 C.系统的物性参数 D.仅取决于系统的状态 2. 在吸收操作中, 吸收塔某一截面上的总推动力(以气相组成表示)为( ). A.Y-Y e B.Y e-Y C.Y i-Y D.Y-Y i 3. 含低浓度溶质的气液平衡系统中, 溶质在气相中的摩尔组成与其在液相中的摩尔组成的差值为( ). A.负值 B.正值 C.零 D.不确定 4. 某吸收过程, 己知气膜吸收系数k y=2kmol/m2h, 液膜传质系数为k x=4kmol/m2h, 由此可判断该过程为( ). A.气膜控制 B.液膜控制 C.不能确定 D.双膜控制 5. 在逆流操作的填料塔中, 当吸收因数A小于1时, 且填料层为无限高时, 则气

气体典型例题教学文稿

气体典型例题

气体典型例题 连通管内同一高度的液面处压强相等 例1如图所示,(a)、(b)、(c)、(d)图中各有被水银柱封闭的气体,若大气压强 cmHg,求各图中被封闭气体的压强. 分析:在图(a)中,根据连通管原理,与管外水银面齐平的管内液面处的压强等于大气压强,所以被封气体压强与大气压强相差5cmHg. 在图(b)中,与气体接触处液面比右管液面高10cm,可见气体压强比外界大气压强低10cmHg. 在图(c)中,管内水银柱产生的压强应由竖直方向的高度来计算,即水银柱压强. 在图(d)中,有上、下两部分被封闭气体,根据连通管原理,下部气体压强 等于大气压强加上水银柱产生的压强.而上部气体压强比下 部气体压强低cmHg. 解:(a)(cmHg) (b)(cmHg) (c)(cmHg) (d) 点评:本题的解析是根据连通管内同一高度的液面处压强相等和液体内部的压强跟深度成正比的原理若.采用研究水银柱的受力列平衡方程的方法,同样可以求解,只是需要注意单位制的统一. 水平横置气缸内气体压强的判断 例2 如图所示,固定在水平地面上的气缸内封闭着一定质量的气体,活塞与气缸 气,活塞的横截面积,受到 内壁接触光滑且不漏 N水平向左的推力而平衡,此时,缸内气体对活塞的平均压力为N,则缸内气体的压强Pa,缸外大气压强Pa. 分析:选择活塞作为研究对象,分析受力,在竖直方向,活塞受重力和气缸的弹力平衡,在水平方向,活塞受到向左的外力和大气压力,向右受到被封闭气体的压力。根据压强的定义可求出缸内气体压强p;根据水平方向受力平衡可求出缸外大气压强。 解:根据压强的定义, 缸内气体压强Pa 由活塞受力平衡得。

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