高中化学 第7章吸收 练习题答案VIP免费

第7章吸收7-1．100g水中溶解1gNH3，从手册查得200C时NH3的平衡分压为986.6Pa，在此浓度以内服从亨利定律。试求溶解度系数H（单位为kmol⋅m−3⋅kPa−1）和相平衡常数m，总压力为100kPa。（答：H=0.59kmol⋅m−3⋅kPa−1,m=0.943）解：c=1/17101/1000=0.582kmol⋅m−3，H=cPe=0.5820.9866=0.59mol⋅Pa−1⋅m−3，ye=7.4/760100/101.3=0.0099，x=1/17117+10018=0.0105，m=yex=0.00990.0105=0.943。7-2．100C时氧在水中的溶解度的表达式p¿=3.313×106x,式中p¿为氧在气相中的平衡分压，kPa；x为溶液中氧的摩尔分数。空气中氧的体积分数为21%，试求总压为101kPa时，每m3水中可溶解多少g氧？（答：11.4g⋅m−3，或0.35mol⋅m−3）解：Pe=0.21×101.3=21.3kPa，x=Pe3.313×106=21.33.313×106=6.42×10−6，c=6.42×10−6×3218×1000=11.4g⋅m−3。7-3．用清水吸收混合气中的NH3，进入常压吸收塔的气体含NH3体积分数为6%，吸收后气体含NH3体积分数为0.4%，出口溶液的摩尔比为0.012kmolNH3⋅kmol−1水。此物系的平衡关系为Y¿=2.52X。气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动力各为多少？（答：顶ΔY2=0.00402，底ΔY1=0.034）解：Y1=y11−y1=0.061−0.06=0.064，Y2=y21−y2=0.0041−0.004=0.0402，塔底：Ye=2.52X=2.52×0.012=0.03024，塔顶：Ye=2.52X=2.52×0=0，塔顶气相推动力ΔY2=0.00402，塔底气相推动力ΔY1=Y1−Ye,1=0.064−0.03024=0.034。7-4．用水吸收空气中的甲醇蒸汽，在操作温度300K下的溶解度系H=2kmol⋅m−3⋅kPa−1,传质系数kG=0.056kmol⋅m−2⋅h−1⋅kPa−1，kL=0.075kmol⋅m−2⋅h−1⋅kmol-1⋅m3。求总传质系数KG以及气相阻力在总阻力中所占的分数。（答：KG=0.0408kmol⋅m-2⋅h−1⋅kPa−1,0.73）解：KG=11KG+1HKL=110.056+12×0.075=0.0408kmol⋅m−2⋅h−1⋅kPa−1，气相阻力所占分率：η=10.05610.056+12×0.075=0.73。7-5．从矿石焙烧送出的气体，含体积分数9%SO2，其余视为空气。冷却后送入吸收塔，用水吸收其中所含SO2的。吸收塔的操作温度为300C，压力为100kPa。每小时处理的炉气量为1000m3（300C、100kPa时的体积流量），所用液气比为最小值的1.2倍。求每小时的用水量和出塔时水溶液组成。平衡关系数据为液相SO2溶解度/kgSO2⋅(100kg)−1H2O7.55.02.51.51.00.50.20.1气相SO2平衡分压¿kPa91.760.328.816.710.54.81.570.63(答：L=30120kg⋅h−1,x1=0.00206)解：Y1=y11−y1=0.091−0.09=0.099，Y2=(1−η)Y1=(1−0.95)×0.099=0.00495，V=100022.4×273303(1−0.09)=36.6kmol⋅h−1，进吸收塔SO2的分压P1=101.3y=101.3×0.09=9.12kPa，由平衡关系内插得溶液平衡浓度为0.877kgSO2⋅(100kg)-1H2O，换算为摩尔比x1,e=0.877/64100/18=2.47×10−3，(LV)min=Y1−Y2x1,e=0.099−0.004950.00247=38.1，LV=1.2(LV)min=1.2×38.1=45.69，Lmin=V(LV)min=36.6×38.1=1394.5mol⋅h−1=25100kg⋅h−1，L=1.2Lmin=1.2×25100=30120kg⋅h−1，LV=Y1−Y2x1⇒x1=Y1−Y2LV=0.099−0.0049545.69=2.06×10−3。7-6．用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯，要求回收99%。入塔的混合气中，含苯2%（摩尔分数）。入塔的煤油中，含苯0.02%。溶剂用量为最小用量的1.5倍，操作温度为500C，压力为100kPa。平衡关系为Y¿=0.36X，总传质系数%95KY⋅a=0.015kmol⋅m−3⋅s−1。入塔气体的摩尔流量为0.015kmol⋅m−2⋅s−1。求填料层高度。（答：Z=12m）解：y1=0.02，y2=0.02(1−0.99)=0.0002，x2=0.0002，(LV)min=Y1−Y2Xe,1−X2=y1−y2xe,1−x2=0.02−0.00020.020.36−0.0002=0.357，LV=1.5(LV)min=1.5×0.357=0.536，x1=VL(y1−y2)+x2=10.536(0.02−0.0002)+0.0002=0.0371，1A=mVL=0.360.536=0.672，NOG=11−1Aln[(1−1A)(y1−mx2y2−mx2)+1A]=11−0.672ln[(1−0.672)(0.02−0.36×0.00020.0002−0.36×0.0002)+0.672]=12HOG=VKyaΩ=0.0150.015=1m，H=HOG⋅NOG=12×1=12m。7-7．在填料塔内用稀硫酸吸收空气中所含的NH3。溶液上方NH3的分压为零（相平衡常数m=0）。下列情况所用的气、液流速及其他操作条件都大致相同，总传质单元高度HOG都可取为0.5m。试比较所需填料层高度有何不同。混合...