气体的溶解度1

2．质量浓度与物质的量浓度
质量浓度是指单位体积混合物内所含物质的质量
。对于组分,有
A

mA V
（8-4）
式中 —VA——混—合混物合的物总中体组积分，的m3质。量浓度，㎏/m3；
物质的量浓度是单位体积混合物内所含物质的量
（用千摩尔数表示）。对于气体混合物，在压强不太
高、温度不太低的情况下，可视为理想气体，则组分
二、气体的溶解度
1、气体在液体中溶解度的概念
气体在液相中的溶解度
：气体在液体中的饱和浓度
C
* A
表明一定条件下吸收过程可能达到的极限程度。
2、溶解度曲线
•吸收剂、温度T、P 一定时，不同物质的溶解度不同。 •温度、溶液的浓度一定时，溶液上方分压越大的物质越难溶。 •对于同一种气体，分压一定时，温度T越高，溶解度越小。 •对于同一种气体，温度T一定时，分压P越大，溶解度越大。 •加压和降温对吸收操作有利。
（3）比质量分数与比摩尔分数的换算关系
WA

mA mB

nAM A nBM B

XA
MA MB
式中 M A、M 分B 别为混合物中、组分的千摩尔质量， kg/kmol 。
在计算比质量分数或比摩尔分数的数值时，通常 以在操作中不转移到另一相的组分作为组分。在吸收 中，组分是指吸收剂或惰性气，组分是指吸收质。
H是温度的函数，H值随温度升高而减小。
易溶气体H值大，难溶气体H值小。
H与E的关系
设溶液的密度为 kg / m3 ，浓度为 C总kmol / m3，则

C总 M
M M AxA MS xS
对于稀溶液，M M S , S H C总 s
E MsE
2) 气液相中溶质的摩尔分数表示的亨利定律
Y * mX
亨利定律的几种表达形式也可改写为
x* P , c* HP E
x* y , X * Y
m
m
例：在常压及20℃下，测得氨在水中的平衡数据为：
0.5gNH3/100gH2O浓度为的稀氨水上方的平衡分压为400Pa， 在该浓度范围下相平衡关系可用亨利定律表示，试求亨利系
数E，溶解度系数H，及相平衡常数m。（氨水密度可取为
• 5.在乙醇和水的混合液中，已知乙醇的质量分率 为0.95，则其摩尔分率为_________,摩尔比 __ _, 质量比 （附乙醇的分子量：46kg/kmol）
习题分析
6.在乙醇和水的混合液中，已知乙醇的质量分 率为0.95，则其摩尔分率、摩尔比、 质量 比分别为多少？（附乙醇的分子量： 46kg/kmol）
1000kg/m3）
解：由亨利定律表达式知：E p* x
x 0.5 /17
0.00527
0.5 /17 100 /18
∴亨利系数为 E
又 y* mx，而
p
x y*


400 7.59
0.00527
p 400 P 1.01105
104 Pa 0.00395
∴相平衡常数 m 0.00395 0.75
WA

wA wB
wA 1 wA
KgA / KgB
（2）比摩尔分数 混合物中某两个组分的摩尔数之 比称为比摩尔分数，用符号（或）表示。即：
XA

xA xB
xA 1 xA
kmolA/kmolB
如果混合物是双组分气体混合物时，上式则用与 的关系表示为：
YA

yA yB
yA 1 yA
kmolA/kmolB
三、亨利定律
1、亨利定律
p* Ex
E——亨利常数，单位与压强单位一致 。 E值取决于物系的特性及温度；温度T上升，E值增大； 在同一溶剂中，E值越大的气体越难溶。
2、亨利定律的其他表示形式
1）用溶质A在溶液中的摩尔浓度和气相中的分压表示的亨 利定律
p* c H
H——溶解度系数 ，单位：kmol/m3·Pa或kmol/m3·atm。
a) 摩尔比定义：
X

液相中溶质的摩尔数 液相中溶剂的摩尔数

x 1 x
Hale Waihona Puke Baidu
Y

气相中溶质的摩尔数 气相中惰性组分的摩尔数

1
y
y
x X ,y Y 1 X 1Y
由 y* mx得,
Y * mx 1Y* 1 x
Y * mx 1 (1 m)x
当溶液浓度很低时，X≈0， 上式简化为：
尔比为( ) A．0.75； B.0.25； C.3； D.0.33
习题分析
• 3.在标准大气压下,20℃时氨在空气中的分压为 152mmHg,此时氨在混合气中的摩尔分率 y=________,摩尔比Y=_______。
• 4.若空气和氨的混合气总压100Kpa,氨的体积分率 是20%,则氨的摩尔分率是 ,比摩尔分率 ,分 压是 Kpa.
0.00527
p* c H
c

0.5 /17 0.5 100
0.293kmol/ m3
1000
∴溶解度系数为：
H 0.293 7.33104 kmol/ m3 Pa 400
或由各系数间的关系求出其它系数
H s
EM s

1000 7.59 104
18
7.32104 kmol/ m3 Pa
，有
cA

nA V

pA RT
式中 cA ——混合物中组分的物质的量浓度，kmol/m3。
习题分析
1、空气和二氧化碳的混合气体中,二氧化碳的体积 分率20%,则( )
A、空气对二氧化碳的质量比为0.2 B、二氧化碳对空气的摩尔比为0.25 C、空气对二氧化碳的质量比为0.38 D、二氧化碳对空气的摩尔比为0.2 2、某溶液中乙醇的质量分率为46%,则乙醇对水的摩
y* mx
m——相平衡常数 ，是温度和压强的函数。 温度升高、总压下降则m值变大， m值越大，表明气体的溶解度越小。
m与E的关系：
由分压定律知 ：p P y
y* p P
由亨利定律：p* E x y E x P
即： m E P
3）用摩尔比Y和X分别表示气液两相组成的亨利定律
第六章 吸收
第二节 气液相平衡
一 吸收中的相组成表示法
在吸收操作中气体的总量和液体的总量都随操作的进 行而改变，但惰性气体和吸收剂的量始终保持不变。 因此，在吸收计算中，相组成以比质量分数或比摩尔 分数表示较为方便。
1．比质量分数与比摩尔分数
（1）比质量分数 混合物中某两个组分的质量之比 称为比质量分数，用符号表示。即：