化工结晶练习题

化工结晶练习题
结晶是化工领域中常见的分离和纯化技术，通过控制温度、溶液浓
度及其他工艺条件，使溶液中的溶质以固态结晶的形式析出，从而得
到纯净的晶体产品。

本文将介绍一些常见的化工结晶练习题，旨在帮
助读者巩固对结晶过程的理解和应用。

第一题:
某化工厂生产过程中产生了一种含单组分溶质A的溶液。

该溶液的
浓度为30%(质量分数)，厂方希望通过结晶过程将溶质A提纯至
60%(质量分数)。

请问，需要添加多少量的溶剂B来达到目标浓度？
解答:
设需要添加的溶剂B的质量为x g。

在结晶前的溶液中，溶质A的
质量为0.3(1-x) g，溶剂A的质量为0.7(1-x) g。

在结晶后的溶液中，溶
质A的质量为0.6(1-x) g，溶剂A的质量为0.4(1-x) g。

根据质量守恒原理，可得以下方程：
0.3(1-x) = 0.6(1-x) + x
解方程可得：x = 0.3
因此，需要添加的溶剂B的质量为0.3 g。

第二题:
有一种晶体物质在含水溶液中具有较好的溶解性，但在饱和溶液中
降温时可以结晶析出。

该晶体在25°C下的饱和溶解度为40 g/100 mL，
而在10°C下饱和溶解度为20 g/100 mL。

现有150 mL饱和溶液，冷却
至10°C后，晶体会结晶出多少量？
解答:
根据题目所给信息，可以计算出溶液中晶体物质的质量。

在25°C 下，150 mL饱和溶液中晶体物质的质量为40 g/100 mL * 150 mL = 60 g。

在10°C下，150 mL饱和溶液中晶体物质的质量为20 g/100 mL * 150
mL = 30 g。

因此，冷却至10°C后，会析出30 g的晶体。

第三题:
某种物质在水中的饱和溶解度随温度的变化情况如下：
温度(°C) 饱和溶解度(g/100 mL)
10 30
20 40
30 60
40 80
50 100
请根据上述数据，绘制该物质在水中的溶解度随温度变化的曲线图。

解答:
根据所给数据，将温度作为横坐标，饱和溶解度作为纵坐标，绘制出温度与溶解度的散点图。

然后，通过插值法或拟合曲线的方法，得到温度与溶解度之间的关系曲线。

最终可绘制出溶解度随温度变化的曲线图。

第四题:
一窖剩余液体，含有5%(质量分数)的溶质A和95%(质量分数)的溶剂B。

为了提高溶质A的纯度，决定通过结晶法对溶液进行处理。

溶液被均匀分成两份，一份在加热过程中因挥发物的流失溶质A浓度降至1%；另一份在加热过程中挥发物流失的同时又补充了溶剂B，使溶质A的浓度保持不变，但溶液总量减少了16.5%。

请问，在加热过程中挥发掉的溶剂B占总溶液的百分比是多少？
解答:
假设初始溶液总量为100 g，其中溶质A的质量为5 g，溶剂B的质量为95 g。

第一份溶液在加热过程中，溶液总量减少16.5%，即减少16.5 g。

由于溶质A的浓度降至1%，可得溶液总量中溶质A的质量为1 g。

根据质量守恒原理，溶剂B的质量变为原来的95-1=94 g。

挥发掉的溶剂B占总溶液的百分比为16.5/100 * 100%=16.5%。

第二份溶液在加热过程中，溶液总量减少16.5%，即减少16.5 g，溶质A的质量保持不变，还是为5 g。

根据质量守恒原理，溶剂B的质
量变为原来的95-16.5=78.5 g。

挥发掉的溶剂B占总溶液的百分比为16.5/100 * 100%=16.5%。

因此，在加热过程中挥发掉的溶剂B占总溶液的百分比为16.5%。