氢气在水中的溶解度

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范文一:氢气溶解度的启示

氢气溶解度的启示 在整理和分析工作液的气质联用分析数据时,发现国内的蒽醌法固定床氢化、

采用重芳烃和磷酸三辛酯做溶剂的工艺装置,工作液中重芳烃的体积分数一般都控制在76.7%以上,这可能是为了改善萃取操作,提高工作液与水的界面张力和分配系数,降低萃余液中过氧化氢的质量浓度。但是,这样做也可能牺牲了一部份氢化效率:一是氢化效率过高会造成氢蒽醌析出,二是降低了氢气在工作液中的溶解度,进而可能影响氢化效率。虽然到目前为止,人们还没有明确,蒽醌的氢化过程溶解氢的影响,但是,从机理上讲要完成蒽醌的氢化,必须要氢气、蒽醌和钯催化剂的活性位三者同时接触才行。

要查阅氢气在蒽醌法所用溶剂的溶解度,几乎是不可能的。好在人们做了氢气在一些类似溶剂的溶解度,可供我们参考。表示气体在一种溶剂中的溶解度,可以用Ostwald参数。其含义是在达到溶解平衡时,单位体积溶剂中所含气体的体积,用L表示,L=Vg/Vl。

我国无机化学的巨著——《无机化学丛书》第一卷,给出了氢气的溶解度。

浙江大学的老师在1984年进行合成氨尾气溶剂回收的研究论文中给出了氢气在一些溶剂中的L值。

综合以上两表,可以推论:

1、氢气在同系物中的溶解度,随着-CH2数目的增加(即相对分子质量的增加)而增大,如L甲苯> L苯,L高碳醇> L正丁醇> L乙醇。

2、氢气在直链醇中的溶解度小于该醇所形成的酯,但大于在酮中的溶解度。

3、氢气在苯系物中的溶解度小于在酯和醇中的溶解度。也就是说工作液中芳烃溶解氢气的能力相对较差。

4、从另外的文献可知,氢气在溶剂中的溶解度与压力成正比,但是随着温度的升高,氢气的溶解度也是增加的。

5、氢气在有机溶剂中的溶解度小于甲烷和一氧化碳的溶解度。

氢气溶解度的启示 在整理和分析工作液的气质联用分析数据时,发现国内的蒽醌法固定床氢化、

采用重芳烃和磷酸三辛酯做溶剂的工艺装置,工作液中重芳烃的体积分数一般都控制在76.7%以上,这可能是为了改善萃取操作,提高工作液与水的界面张力和分配系数,降低萃余液中过氧化氢的质量浓度。但是,这样做也可能牺牲了一部份氢化效率:一是氢化效率过高会造成氢蒽醌析出,二是降低了氢气在工作液中的溶解度,进而可能影响氢化效率。虽然到目前为止,人们还没有明确,蒽醌的氢化过程溶解氢的影响,但是,从机理上讲要完成蒽醌的氢化,必须要氢气、蒽醌和钯催化剂的活性位三者同时接触才行。

要查阅氢气在蒽醌法所用溶剂的溶解度,几乎是不可能的。好在人们做了氢气在一些类似溶剂的溶解度,可供我们参考。表示气体在一种溶剂中的溶解度,可以用Ostwald参数。其含义是在达到溶解平衡时,单位体积溶剂中所含气体的体积,用L表示,L=Vg/Vl。

我国无机化学的巨著——《无机化学丛书》第一卷,给出了氢气的溶解度。

浙江大学的老师在1984年进行合成氨尾气溶剂回收的研究论文中给出了氢气在一些溶剂中的L值。

综合以上两表,可以推论:

1、氢气在同系物中的溶解度,随着-CH2数目的增加(即相对分子质量的增加)而增大,如L甲苯> L苯,L高碳醇> L正丁醇> L乙醇。

2、氢气在直链醇中的溶解度小于该醇所形成的酯,但大于在酮中的溶解度。

3、氢气在苯系物中的溶解度小于在酯和醇中的溶解度。也就是说工作液中芳烃溶解氢气的能力相对较差。

4、从另外的文献可知,氢气在溶剂中的溶解度与压力成正比,但是随着温度的升高,氢气的溶解度也是增加的。

5、氢气在有机溶剂中的溶解度小于甲烷和一氧化碳的溶解度。

范文二:空气在水中的溶解度

(一)空气的溶解

空气对水属于难溶气体,它在水中的传质速率受液膜阻力所控制,此时,空气的传质速率可表示为:N=KL(C*-C)=KL▲C

式中N--空气传质速率,kg/m2·h;

KL--液相总传质系数,m3/m2·h;

C*和C--分别为空气在水中的平衡浓度和实际浓度,kg/m3。

由上式可见;在一定的温度和溶气压力下(即C*为定值时),要提高溶气速率,就必须通过增大液相流速和紊动程度来减薄液膜厚度和增大液相总传质系数。增大液相总传质系数,强化溶气传质的途径是采用高效填料溶气罐,溶气用水以喷淋方式由罐顶进入,空气以小孔鼓泡方式由罐底进入,或用射流器、水泵叶轮将水中空气切割为气泡后由罐顶经溃头或孔板通入。这样,就能在有限的溶气时间内使空气在水中溶解量尽量接近饱和搜。当采用空罐时,也应采用上述的布气进水方式,而且应尽可能提高喷淋密度。

在水温一定而溶气压力不很高的条件下,空气在水中的溶解平衡可用亨利定律表示为:V=KTp

式中 V--空气在水中的溶解度,L/m3;

KT--溶解度系数,L/kPa·m3,是KT值与温度的关系如下 :

不同温度下空气在水中的溶解度系数

温 度(0C) 0 10 20 30 40 50

KT值(L/kPa.m3) 0.285 0.218 0.180 0.158 0.135 0.120

p--溶液上方的空气平衡分压,kPa(绝压)。

由上式可见,空气在水中的平衡溶解量与溶气压力成正比,且与温度有关。在实际操作中,由于溶气压力受能耗的限制,而且空汽溶解量与溶气利用率相比并不十分重要,因而溶气压力通常控制在490kPa(表压)以下。

溶解于水中的空气量与通入空气量的百分比,称为溶气效率。溶气效率与温度、溶气压力及气掖两相的动态接触面积有关。为了在较低的溶气压力下获得较高的溶气效率,就必须增大气液传质面积,并在剧烈的湍动中将空气分散于水。在20℃和290~490kPa(表压)的溶气压力下,填料溶气罐的平均溶气效率为70~80%,空罐为50~60%。

在一定条件下,空气在水中的实际溶解量与平衡溶解量之比,称为空气在水中的饱和系数。饱和系数的大小与溶气时间及溶气罐结构有关。在2~4min的常用溶气时间内,填料罐的饱和系数为0.7~0.8,空罐为0.8~0.7。不同溶气压力下,空气在水中的实际溶解量与溶气时间的关系如图5-4。大气压下空气在水中的平衡溶解量如表5-4。

大气压下空气在水中的平衡溶解量

温 度(0C) 0 5 10 15 20 25 30

平衡溶mg/L 37.55 32.48 28.37 25.09 22.40 20.16 18.14

解量 mL/L 29.18 25.69 22.84 20.56 18.68 17.09 15.04

范文三:三氟甲烷和氯化氢气体在不同溶剂中的溶解度

第22卷第1期 高 校 化 学 工 程 学 报 No.1 Vol.22 2008 年 2 月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Feb. 2008

文章编号:1003-9015(2008)01-0001-05

三氟甲烷和氯化氢气体在不同溶剂中的溶解度

刘 婵, 李春喜, 孟 洪, 王子镐 (北京化工大学 化学工程学院, 北京 100029)

摘 要:测定了三氟甲烷和氯化氢气体在烷烃、氯代烃、醇、酮、醚、酯等几种有机溶剂中的溶解度,比较了这两种气体在不同溶剂中的溶解度差别,讨论了采用溶剂吸收法对其混合气体进行分离的可能性。结果表明,醇类溶剂如甲醇、正丁醇和甘油对氯化氢具有较高溶解度,在较高的温度下又容易解吸,而且对低压下三氟甲烷的溶解度极低,尤其是甘油基本上不溶解三氟甲烷,使之有可能作为水吸收剂的替代溶剂用于氯化氢和三氟甲烷的分离,以大大降低吸收液对设备的腐蚀性。

关键词:三氟甲烷;氯化氢;吸收;分离;气体溶解度

中图分类号:O645.12;TQ027.32 文献标识码:A

Solubility of Trifluoromethane and Hydrochloride Gas in Different Solvents

LIU Chan, LI Chun-xi, MENG Hong, WANG Zi-hao

(College of Chemical Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China)

Abstract: In order to treat the greenhouse gas, trifluoromethane (CHF3), via incineration process, the CHF3 should be separated from the gas mixture of CHF3 and HCl, which is the tail gas produced during the production of refrigerant HCFC-22. Toward this aim, the solubility of gases CHF3 and HCl in some organic solvents, such as alkane, chlorinated solvents, alcohol, ketone, ether and esters, was measured separately. The differences of the solubility of CHF3 and HCl in different solvents were compared, and the feasibility of separating the gas mixture via absorption was discussed. The experimental results show that the alcohol solvents, such as methanol, n-butanol and glycerol, are possibly feasible for the separation of CHF3 and HCl gas mixture. Since CHF3 is almost insoluble in glycerol while HCl is highly soluble in it and thermal desorptive, the glycerol seems to be the most possibly available for the separation of CHF3 from the tail gas mixture mentioned above. Key words: trifluoromethane; hydrochloride; absorption; separation; gas solubility

1 引 言

三氟甲烷是氯仿与HF反应生产制冷剂二氟一氯甲烷(HCFC-22)的副产物,它与HCl一起作为尾气排出,其中三氟甲烷约占2.5%,氯化氢占97.5%。作为一种温室气体,CHF3的温室效应约为二氧化碳的12,100倍[1]。目前我国有十几家HCFC-22生产企业,生产规模最大的为5000 t⋅a−1,其他企业的年产量大都为数百吨或千吨左右[2],HCFC-22的产量有逐年上升的趋势。

目前,三氟甲烷的处置方法主要是焚烧法。如何将尾气中的氯化氢和三氟甲烷有效分离是一个需要迫切解决的问题。由于三氟甲烷的沸点(−82.2℃)[3]与氯化氢的沸点(−85.1℃)[4]非常接近,所以无法采用常规蒸馏方法分离。参考其它酸性气体的分离方法[5~7],以及前人对三氟甲烷在各种有机溶剂及离子液体中的溶解度[8~11]研究,作者希望通过实验寻找一种既不与氯化氢发生化学反应,又对三氟甲烷和氯化氢的溶解度有较大差异的有机溶剂,以实现这两种气体的吸收分离,同时降低吸收液对设备的腐蚀性。

收稿日期:2006-12-22;修订日期:2007-04-15。 基金项目:国家自然科学基金资助项目(20376004)。

作者简介:刘婵(1981-),女,辽宁省沈阳市人,北京化工大学硕士生。通讯联系人:李春喜,E-mail:licx@mail.buct.edu.cn

2 高 校 化 学 工 程 学 报 2008年2月

本文测定了不同温度、压力下,三氟甲烷和氯化氢气体在不同溶剂中的溶解度,讨论了对该混合气体进行吸收分离的可能性。

2 实验部分

2.1 实验装置

三氟甲烷及氯化氢的吸收装置分别见图1和图2。

2.2 实验方法

(1) 三氟甲烷的吸收:将一定质量的有机溶剂(约50 mL)放入80 mL带磁力搅拌的不锈钢吸收器5中。吸收器密封后置入控温精度±0.05℃的恒温槽中恒温至指定温度,然后通入三氟甲烷,同时打开磁力搅拌器,观察压力表读数,当压力表读数略大于设定压力时,关闭阀2,待压力表读数稳定时,重新打开阀2,继续通入三氟甲烷气体,重复这一过程,直到压力表读数稳定在所设压力值附近。记下压力表读数,关闭阀4,称量吸收三氟甲烷前后吸收器的质量变化即可得到通入三氟甲烷的质量。如此反复,可以得到加入不同质量的三氟甲烷时体系的平衡压力值。

(2) 氯化氢的吸收与解吸:氯化氢由氯化钠与浓硫酸反应制得[12]。在250 mL三口烧瓶中加入NaC1固体,在滴液漏斗中加入浓H2SO4,慢慢滴加即有HCl气体产生。常压下HCl气体的溶解度测定过程如下:首先将一定质量的有机溶剂加入玻璃管吸收器3,然后向反应器2中缓慢滴加浓硫酸,产生的HCl逐渐通过吸收管。每隔30 min称量一次吸收器的质量,直到质量不再变化为止,记下吸收氯化氢后有机溶剂的质量。对于高沸点的溶剂如甘油和浓硫酸可以直接通过吸附剂的增重来计算HCl的浓度;而对于沸点较低的溶剂,为防止溶剂挥发造成的称量误差,则直接采用酸碱滴定方法测定溶液中HCl的浓度。为了测定解吸温度下HCl的溶解度,先将一定质量的在低温下达到HCl吸收饱和溶液,放入带冷凝回流的试管中,将试管加热到指定的解吸温度,解吸出来的HCl用水吸收,解吸2~3 h后再分析HCl的含量,从而计算出氯化氢解吸温度下的溶解度。

Fig.1 Sketch of absorption setup of CHF3 1. trifluoromethane gas bottle 2,4. valve

3.preesure gage 5.absorption apparatus

6.constant temperature bath

图2 氯化氢吸收装置

Fig.2 Sketch of absorption setup of HCl 1. dropping funnel 2.three-way flask

3. HCl absorption apparatus 4. constant temperature bath

5. residual gas absorption apparatus

3 实验结果及讨论

为了计算三氟甲烷在溶剂中的溶解度,首先采用Antoine方程计算溶剂的气相分压,然后根据平衡气相压力计算出三氟甲烷的分压。气相体积由装置体积减去测试温度下的液相体积得到。由于实验过程中,装置的气相体积较小,因此,气相中三氟甲烷的质量很小,本文利用R-K方程估算气相空间内三氟甲烷的质量,从而得到气体的溶解度数据,其计算精度估计在1%之内。

不同温度分压下,三氟甲烷气体在不同有机溶剂中的溶解度的测定结果如图3、图4所示。可见,在恒定温度下,三氟甲烷的溶解度随其分压的升高线性增加。在273.15 K和不同气相压力下,各种溶剂对三氟甲烷的溶解度顺序为:丙酮>无水乙醚>甲醇≈碳酸二乙酯≈磷酸三甲酯>正丁醇>正己烷>氯仿>二苯醚>浓硫酸≈甘油≈氯化石蜡-52。常压下三氟甲烷在有机溶剂中的溶解度较小,在与组成为2.5%三氟甲烷+97.5%氯化氢常压混合气体相对应的分压(约2.5 kPa)下,其溶解度更是几乎可以忽略。

第22卷第1期 刘婵等: 三氟甲烷和氯化氢气体在不同溶剂中的溶解度 3

Solubility / g⋅(100g solvent)−1

Solubility / g⋅(100g solvent)−1

CHF3 pressure / kPa

图3 273.15 K三氟甲烷在不同溶剂中的溶解度 Fig.3 Solubility of CHF3 in organic solvents at 273.15 K

and varying pressures

CHF3 pressure / kPa

图4 301.15 K下三氟甲烷在不同溶剂中的溶解度 Fig.4 Solubility of CHF3 in organic solvents at 301.15 K

and varying pressures

不同温度下,常压HCl气体在不同溶剂中的溶解度测定结果如表1所示。结果表明,HCl会使一些酯类物质如碳酸二乙酯和磷酸三甲酯发生分解,生成相应的氯代烃气体,也会使丙酮发生化学变化导致丙酮的颜色加深。为便于比较,先将常温下(301.15 K) HCl在不同溶剂中的溶解度示于图5。由图可见,HCl在这些溶剂中的溶解度要比三氟甲烷高得多,且其溶解度大小次序为甲醇>丙酮>正丁醇≈无水乙醚>甘油>碳酸二乙酯>磷酸三甲酯>>二苯醚≈正己烷≈氯化石蜡-52≈氯仿≈浓硫酸。

表1 不同温度下氯化氢的常压(0.1 MPa)溶解度

Table 1 Solubility of HCl at 0.1MPa and different temperatures

Serial Solvent Desorption Solubility / g⋅(100g solvent) Assay The ratio of

number temperature Td / K / %method desorption273.15 K 301.15 K Td / K 2 Acetone③ 301.15 56.96 46.39 46.38 Weighting 18.6 3 n-butanol 363.15 51.03 39.33 18.27 Weighting 64.2 4 Aether 301.15 58.42 38.36 38.36 Titration 34.3 5 Glycerol 363.15 34.29 27.03 13.30 Weighting 61.2 6 Diethyl carbonate 363.15 14.90 7.701 −7.139① Weighting / 7 Trimethyl phosphate 363.15 26.95 5.549 −8.399② Weighting / 8 Diphenyl ether 363.15 ice 1.223 0.4627 Weighting / 9 n-hexane 333.15 1.116 0.812 0.1573 Titration 85.9 10 Paraffin chloride-52④ 363.15 1.042 0.671 0.2408 Weighting 76.9 11 Chloroform 333.15 0.9050 0.4626 0.0765 Titration 91.5 12 Oil of vitriol 363.15 0.4778 0.3235 0.1764 Weighting 63.1 Note:① forming ethylchloride gas;② forming methylchloride gas;③solution turning red;④the mass fraction of chlorine being 52%; ⑤ decrease ratio of solubility of HCl under stripping temperature versus 273.15 K

常压HCl气体在一些有机溶剂中具有很高的溶解度,且在较高温度下可以方便地解吸出来,而三氟甲烷在其中的溶解度与水中相当,例如,在101.3 kPa压力下,三氟甲烷在水中的溶解度为75 mL⋅(100 g在甲醇和丁醇中的溶解水)−1(约0.23 g⋅(100 g水)−1)[3],

度分别为2.23 g⋅(100 g)−1和1.14 g⋅(100 g溶剂)−1,而在甘油中的溶解度则远低于水中仅为10−3 g⋅(100 g溶剂)−1。目前,工业上采用水吸收法来分离三氟甲烷和氯化氢气体,得到三氟甲烷气体和盐酸溶液,盐酸经精馏得到干氯化氢,但吸收和精馏设备的腐蚀十分严重。如果采用有机溶剂吸收氯化氢,则吸收溶液的腐蚀性要比盐酸水溶液低得多,而且三氟甲烷在这些溶剂中的溶解度也与水相当。由此可以推测,丁醇和甘

Solubility of HCl / g⋅(100g solvent)−1

Serial number of solventSerial number of solvent

图5 301.15 K HCl在不同溶剂中的溶解度顺序

(溶剂的编号同表1)

Fig.5 Solubility sequence of HCl in different solvents at

301.15 K(solvent serial No. is same as in Table 1)

4 高 校 化 学 工 程 学 报 2008年2月

油有可能作为一种水的替代溶剂,实现HCl和三氟甲烷混合气体的吸收分离。HCl的饱和溶液可通过加热再生,再生后的含HCl浓度较低的有机溶剂可以循环套用。

在实际吸收过程中,通常采用常压喷淋吸收,此时混合气体中HCl和三氟甲烷的分压大致为101.3 kPa和2.5 kPa,在该条件下两种气体在不同溶剂中的溶解度之比如表2所示。

表2 各种溶剂的分离选择性和溶剂用量估算

Table 2 Separation selectivity and dosage of different solvents for the separation of CHF3 and HCl

Serial Solubility of CHF3 at 2.5 kPa / g⋅(100 g solvent)Solubility ratio of HClto CHF3 Amount of

Solvent

number 273.15 K 301.15 K 273.15 K 301.15 K solvents② / g1 Methanol 0.1564 0.0680 635.29 1002.6 128

2 Acetone 0.3289 0.2065 173.18 224.65 / 3 n-butanol 0.0384 0.0256 1328.9 1536.3 305 4 Aether 0.1977 0.1199 295.50 319.93 / 5 Glycerol 3.07×10−4 ~0 1.12×104 ∞ 476 6 Diethyl carbonate 0.1187 0.0618 125.53 124.61 / 7 Trimethyl phosphate 0.1177 0.0586 228.97 94.693 / 8 Diphenyl ether icing 7.43×10−3 icing 164.60 / 9 n-hexane 0.0232 0.0163 48.103 49.816 10430

④−4−4

10 Paraffin chloride-526.25×10 5.97×10 1661.9 1124.0 12481 11 Chloroform 0.0175 0.0117 51.714 39.54 12070

−4−4

12 Oil of vitriol 4.09×10 5.96×10 1168.2 542.79 33178 Note: ① Solubility ratio of HCl and C H F3 at specified temperature and partial pressure of 101 kPa and 2.5 kPa respectively. ② The amount of solvent required for treating 100 g of HCl gas, where the absorption temperature is assumed as 273.15 K and the stripping temperature is as specified in Table 1, for example, the amount of methanol required for treating 100 g of HCl can be calculated as 100/(0.9936-0.2102)=128 g. ③solution turning red;④the mass fraction of chlorine being 52%;

表1结果表明,丙酮、碳酸二乙酯和磷酸三甲酯会与氯化氢发生化学反应,因此不适合作为氯化氢的吸收溶剂;二苯醚、正己烷、氯化石蜡-52、氯仿和浓硫酸也不适合作为吸收剂,因为它们对HCl的吸收率很低。而醇类溶剂如甲醇、正丁醇和甘油不仅对HCl有较大的溶解度,而且在三氟甲烷分压为2.5 kPa时其溶解度极低,因此,这些溶剂对HCl的吸收具有良好的选择性,可望用于三氟甲烷和氯化氢气体的分离。

4 结 论

实验测定了三氟甲烷和氯化氢气体在烷烃、氯代烃、醇、酮、醚、酯、浓硫酸中的溶解度,结果表明:

(1) 三氟甲烷在不同溶剂中的溶解度顺序为:丙酮>甲醇>正丁醇>正己烷>氯仿>二苯醚>浓硫酸≈甘油≈氯化石蜡-52。

(2) HCl在不同溶剂中的溶解度大小次序为甲醇>丙酮>正丁醇>甘油>>二苯醚≈正己烷≈氯化石蜡-52≈氯仿≈浓硫酸。

(3) 正丁醇和甘油尤其是甘油有可能作为水的替代溶剂用于三氟甲烷和氯化氢气体的吸收分离,因为其对氯化氢具有较高的溶解度,不溶解三氟甲烷,挥发性很小,且吸收液的腐蚀性比盐酸低得多。

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范文四:气体的临界常数及在水中的溶解度

气体的临界常数包括临界温度、临界压力、临界摩尔体积等。临界温度是指在这个温度之上,无论加多大的压力都不能使气体液化的温度。临界压力是指气体在临界温度之下液化时所需的最低压力。临界摩尔体积是指气体在临界温度、临界压力之下1摩尔的体积,可以由临界密度来计算。

临界温度、临界压力、临界摩尔体积是指共存的气相与液相的密度正好相等时的热力学温度、压力和摩尔体积的值。

单质气体的临界常数

Critical Constants of Elementary Substance Gases

无机化合物气体的临界常数

Critical Constants of Inorganic Compound Gases

有机化合物气体的临界常数

Critical Constants of Organic Compound Gases

表中的符号意义如下。

——吸收系数,指在气体分压等于101.325 kPa时,被一体积水所吸收的该气体体积(已折合成标准状况);

l——是指气体在总压力(气体及水气)等于101.325 kPa时溶解于1体积水中的该气体体积;

q——是指气体在总压力(气体及水气)等于101.325 kPa时溶解于100 g 水中的气体质量(单位:g)。

气体在水中的溶解度

The Aquatic Solubilities of Gases

范文五:强酸是说酸溶解在水中可以在很大的程度上电离成氢离子和酸根离子

强酸是说酸溶解在水中可以在很大的程度上电离成氢离子和酸根离子,弱酸是相对强酸来说的,指酸在溶液中部分电离,大部分在溶液中以分子状态存在。一般的酸制酸的反应实际上是个复分解反应,这个反应能不能发生除了要看酸的强弱还要考虑有没有沉淀,气体,高沸点或低沸点酸的生成。

比如用磷酸(一种中强酸)制取HI ,HBr(二者都是比盐酸强的酸)。虽然磷酸为弱酸,但由于生成了气体所以反应也可以发生。

在比如用硫酸与高氯酸钡作用生成高氯酸,虽然我们说高氯酸比硫酸酸性强,但由于生成了硫酸钡沉淀,所以反应也可以发生。

因此对于强酸制弱酸大家要理解它,不要一遇到有酸与盐反应生成另一种酸与盐时都简单的归为强酸制弱酸。

不是一定强酸制弱酸,有特殊情况:如:H2S+CuSO4=H2SO4+CuS

这个反应主要是生成了一种难溶于强酸的物质(也就是提到离子反应中的难溶物质) 弱酸制强酸有两种情形:

1)非氧化还原反应的复分解反应

诚如,楼上那位所述,酸性较强的酸能够制取酸性较弱的酸,是因为较强酸在水溶液中的电离程度大于较弱酸,电离产生的氢离子可以跟较弱酸的酸根根离子结合,形成较难电离的较弱酸分子从体系中“游离”出去,从而导致化学平衡向着生成较弱酸的方向移动。

事实上,弱酸能制取强酸的道理是相同的,也是使整个反应向总的离子浓度减小的方向进行,只不过是由于生成的盐的溶解度实在是很小。

如:CuSO4 + H2S == CuS(沉淀)+ H2SO4等等。

2)氧化还原反应

这纯粹是与反应物和产物的氧化还原性大小有关。氧化还原反应发生的规律:氧化性强的氧化剂 + 还原性强的还原剂 == 氧化性弱的氧化产物 + 还原性弱的还原产物。

如:Cl2 + H2S == S(沉淀)+ 2HCl

H2SO3 + Cl2 == H2SO4 + HCl(未配平)等等

范文六:论氯化氢的气态及其水溶液是否为电解质

论氯化氢的气态及其水溶液是否为电解质

我认为氯化氢气体本身是电解质这一点毋庸置疑,根据定义:能在水溶液中或熔融状态下导电的化合物叫做电解质,所以我们认为氯化氢气体为电解质是正确的,但是氯化氢水溶液是否为电解质,我对此有不同看法,首先定义规定能在水溶液中或熔融状态下导电的化合物叫做电解质.hcl水溶液并非为化合物,而是混合物,其次电解质与非电解质都是纯净物,且都为化合物,而盐酸作为氯化氢气体的水溶液显然不属于“纯净物”范围之内,充其量盐酸只能说是一种电解质溶液。另外氯化氢是电解质,溶于水就不再是电解质了,即盐酸不是.硝酸是电解质,因为硝酸有纯液体,而盐酸通常是它与水的混合物,最高浓度38%,也就是说盐酸虽然能导电,但是盐酸并不是电解质。 下面我们再就以上问题总结一下:

HCl代表氯化氢气体。只有纯净物才有化学式,盐酸是氯化氢溶于水后的混合物,所以不能用HCl表示。但是有时候写化学方程式,比如条件是氯化氢浓溶液,可以用HCl(浓)表示,这是为了方便而表示,并不说明HCl就是盐酸。

Q2.第一个观念是正确的。物质的分类分为纯净物和混合物,混合物即是两种或两种以上的物质混合,所以盐酸不是纯净物,而是混合物。

Q3.电解质的基础是纯净物。盐酸是氯化氢的水溶液,是混合物,当然就不是电解质,只能说氯化氢是电解质。

综上所述:我认为气态氯化氢是电解质,但是氯化氢的水溶液不是电解质。 高一(班) 孔德政论氯化氢的气态及其水溶液是否为电解质

我认为氯化氢气体本身是电解质这一点毋庸置疑,根据定义:能在水溶液中或熔融状态下导电的化合物叫做电解质,所以我们认为氯化氢气体为电解质是正确的,但是氯化氢水溶液是否为电解质,我对此有不同看法,首先定义规定能在水溶液中或熔融状态下导电的化合物叫做电解质.hcl水溶液并非为化合物,而是混合物,其次电解质与非电解质都是纯净物,且都为化合物,而盐酸作为氯化氢气体的水溶液显然不属于“纯净物”范围之内,充其量盐酸只能说是一种电解质溶液。另外氯化氢是电解质,溶于水就不再是电解质了,即盐酸不是.硝酸是电解质,因为硝酸有纯液体,而盐酸通常是它与水的混合物,最高浓度38%,也就是说盐酸虽然能导电,但是盐酸并不是电解质。 下面我们再就以上问题总结一下:

HCl代表氯化氢气体。只有纯净物才有化学式,盐酸是氯化氢溶于水后的混合物,所以不能用HCl表示。但是有时候写化学方程式,比如条件是氯化氢浓溶液,可以用HCl(浓)表示,这是为了方便而表示,并不说明HCl就是盐酸。

Q2.第一个观念是正确的。物质的分类分为纯净物和混合物,混合物即是两种或两种以上的物质混合,所以盐酸不是纯净物,而是混合物。

Q3.电解质的基础是纯净物。盐酸是氯化氢的水溶液,是混合物,当然就不是电解质,只能说氯化氢是电解质。

综上所述:我认为气态氯化氢是电解质,但是氯化氢的水溶液不是电解质。 高一(班) 孔德政

范文七:一度电,电解水生成多少@@氢气

电解水的电极电压是 1.23V,一度电等於 3.6 百万焦耳,因此消耗电量1 度可生产氢30.395g

三峡水电站大坝高程185米,蓄水高程175米,水库长600多公里,安装32台单机容量为70万千瓦的水

三峡水电站

电机组,现为全世界最大的水力发电站。日发电量可突破4.3亿度电!占全国日发电量的

左右)。1949年,中国总发电量仅为43亿度。M1=4.3*10^8/(24*60*60)=4976.85度/秒 以下是中国国家统计局周四公布的2009年全年及12月发电量一览表 (单位均为十亿度):

12月 同比% 上月 环比% 1-12月 同比%

火力发电量 303.024 /30.7/ 275.953 /9.8 /2,981.422 /7.2

水力发电量 36.005 / -3.6 / 36.474 / -1.3 / 554.495 / 4.3

核能发电量 5.452 / -4.0 / 5.509 / -1.0 / 69.263 / 1.3

M2=(69.263*10*10^8)/(365*24*60*60)=2196.31 度/秒

总发电量* 349.780 / 25.9 / 323.409 / 8.2 / 3,650.623 / 7.0

M总=(3650.623*10*10^8)/ (365*24*60*60)= 115760.50度/秒

*注:总发电量中还包括未列举的其他部分小规模发电量.(完)

对比=4976.85/115760.49=0.042994.3%

1年=365*24*60*60=31536000

氧气重量=30.395g*115760.50度/秒=3518540.40g/s=3518.54kg/s=3.51854t/s 全国总电量=2981.422+554.495+69.263=3605.18十亿度=3.6*10^12 平均一年每人用电量=3.6*10^12/(12*10^8)=3000度/年

平均一月每人用电量=3000/12=250度/日

范文八:不同压力空气中的氧在纯水中的饱和溶解度表

不同压力空气的氧在中水中纯的饱溶和度表解? 同压力不气空中的在纯水氧的饱中溶解和度表 压/力温度0 (℃) 1 3 42 56 7 98 10 1 11 12 34 1151 67118 91 0 020.9M(a) P21.3 91258 12.24.1 192 11.61.11. 3 11.10 1027. 510.8410.23 9 99. 9.57 95. 9.231 .91 1.819 .81 8.53 873.6 .188 .08 30.9051 365 .1.32 19.29 12.385 21.6 21.91411. 4 16135 .11.7 00.801 1.55 01.2091 .060 98.1 9.6 2.94 9120. .90 8.813 .8568 .48 0.100 4.17 13399 .13.1 6132. 52.119 1.25 12.72 51.19 51.1651 .38 11.11 11.840 0.1591 .36 0101.3 9.919 7. 09.9 4.39 0.1198 9.40. 101325 (准大标气 压 14.6)4 4.1231 383. 3.45 113.9 012.75 1.2241 .2111 1.8 11.13 151.25 0.1991 0.75 0.51 110.28 1.0069. 5 8.9649.45 .29 9.6020 105(M.aP) 1.150 416. 94.103 3.91 1235. 6312. 121.8 12.5671 .22411. 59 1.17 61.391 1.11 301.88 10.5 60.4111 .091 99.79 .779.57 9 .37

12 2 223 2 45 22627 8 292 30 31 2 33 334 5 33637 3 8934 04 12 44

7.86 7372.7. 567.4 37.2 9.167 7.3 60.196.79 .67 6.665 645 ..63 64.24 .16 36.40 594.5.84 .57 54.66 5.6 55.4 7.539

8

31 .8.617 .9 7.8957 .71 75. 7743 7..03 .78 71.6 06.4 698.3 67. 6.0066 49 ..6936 2. 6.19 9.0685. 99 58.9 .850 57.1

8.

7 86.0 8642 .8.2 871. 73.9 7.884 7.0 7.775 .474 7.23 .27 070. 679.6 684 ..7466 .6 365.3 642 ..63 3622 6..1 3.06

8.3098 73. 8.75 .4818 .5 8211.7.9 6.78 276.9 755 ..427 7.307. 8 7.01 669.46 83. 67. 62.6 61.1 5.61 6.314 .26 6.11

19

20 ..930 885.8.70 85. 4.398 824. 8.1 70.96 7.8 37.9 67.757.4 4.37 73.2 7.09 0698 ..678 .667 .6666. 5 6.55 463.

5

44 544 64 74 849 50℃)

(530 ..5125.1 25. 0 4.49 468.7 4.97

.526 553 5.43.5. 3 5.42 6.15 7509.

.945 58.45. 74 .5565 .57 .47 5.39

6.05 5.229 582 .573.5 .56 55. 55.74

6.

256.15 6 .6 5.9065. 8 57.7 7568

.

范文九:不同压力空气中的氧在纯水中的饱和溶解度表

不同压力空气中的氧在纯水中的饱和溶解度表 压力/温 度 0(℃) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 0.09(MP a) 12.93 12.58 12.24 11.92 11.61 11.31 11.02 10.75 10.48 10.23 9.99 9.75 9.52 9.31 9.11 8.91 8.71 8.53 8.36 8.18 8.03 7.86 7.72 7.56 7.43 7.29 7.16 7.03 6.91 6.79 6.67 6.56 6.45 6.34 13.65 13.29 12.93 12.58 12.26 11.94 11.64 11.35 11.07 10.80 10.55 10.29 10.06 9.81 9.62 9.41 9.20 9.01 8.83 8.65 8.48 8.31 8.16 7.99 7.85 7.71 7.57 7.43 7.30 7.18 7.06 6.94 6.83 6.70 14.37 13.99 13.61 13.25 12.91 12.57 12.25 11.95 11.65 11.38 11.11 10.84 10.59 10.36 10.13 9.91 9.70 9.49 9.30 9.11 8.94 8.76 8.60 8.42 8.27 8.13 7.98 7.84 7.70 7.57 7.44 7.32 7.20 7.07 0.095 0.100 压 ) 14.64 14.23 13.83 13.45 13.09 12.75 12.42 12.11 11.81 11.53 11.25 10.99 10.75 10.51 10.28 10.06 9.85 9.64 9.45 9.26 9.02 8.90 8.73 8.57 8.41 8.25 8.11 7.96 7.82 7.69 7.55 7.42 7.30 7.18 15.10 14.69 14.30 13.92 13.56 13.21 12.87 12.56 12.24 11.95 11.67 11.39 11.13 10.88 10.65 10.41 10.19 9.97 9.77 9.57 9.37 9.20 9.03 8.85 8.70 8.54 8.39 8.24 8.10 7.96 7.83 7.69 7.57 7.44 0.101325( 标 准 大 气 0.105(MPa)

34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50(℃)

6.24 6.13 6.04 5.94 5.84 5.74 5.66 5.56 5.47 5.39 5.30 5.21 5.12 5.04 4.96 4.87 4.79

6.60 6.49 6.39 6.29 6.19 6.08 5.99 5.89 5.80 5.71 5.62 5.53 5.43 5.34 5.26 5.17 5.09

6.96 6.84 6.74 6.63 6.53 6.42 6.33 6.22 6.13 6.03 5.94 5.84 5.74 5.65 5.57 5.47 5.39

7.06 6.94 6.83 6.72 6.61 6.51 6.41 6.31 6.21 6.11 6.02 5.92 5.82 5.73 5.65 5.55 5.47

7.33 7.20 7.09 6.98 6.87 6.76 6.66 6.55 6.45 6.35 6.25 6.15 6.06 5.96 5.87 5.77 5.68

范文十:氨在水中的溶解度

第五章

吸收

吸收:利用各组分溶解度不同而分离气体混 合物的单元操作。 5.1 化工中吸收操作 5.1.1 吸收介绍及分类 应用: (1)制取某种气体的溶液 如:H2O+NO2→HNO3 H2O+HCl →盐酸 H2O+HCHO → 福尔马林溶液

(2)分离混合气体以获得一定的组分 例:硫酸处理焦炉气以回收其中的氨 洗油处理焦炉气以回收其中的芳烃 液态烃处理裂解气以回收其中的乙烯、丙烯 (3)环境污染的防治 用碱液吸收以除去锅炉排放废气中的SO2 用丙酮脱除裂解气中的乙炔

吸收与精馏的主要差别: (1)不能直接得到较纯的溶质组分 (2)液相温度远低于沸点,无显著的气化现象,为单向传质 过程 吸收过程中涉及三个(类)组分 吸收质(溶质) - 能溶解、被吸收的组分 惰性组分(载体) -不被吸收的组分 吸收剂 - 吸收操作所用的溶剂 吸收了溶质后的溶液为吸收液

吸收:气相中吸收质的实际分压高于与液相成 平衡的吸收质分压,吸收质由气相向液相 转移。 吸收的逆过程为解吸,用于吸收质与吸收剂分离 解吸:气相中吸收质的实际分压低于与液相成平 衡的吸收质分压,吸收质由液相向气相转 移。 解吸和吸收原理相同,处理方法相同,传质方向 不同

分类:

⎧物理吸收 吸收质和吸收剂之间不发生显著的化学反应, ⎪ 吸收能否进行及进行限度,决定于气液平衡关系 ⎨ ⎪化学吸收 吸收质和吸收剂之间有显著的化学反应 ⎩

⎧低浓度吸收 溶质在气液两相中摩尔 分率均较低 (

⎧单组分吸收 ⎨ ⎩多组分吸收

气体中只有一个组分进 入液相 气体中有两个或多个组 分进入液相

⎧等温吸收 热效应很小或吸收质含 量很小,T升高不明显 ⎨ ⎩非等温吸收 溶解热效应,化学反应 热大液相温度会升高

工业生产中的吸收过程以低浓度吸收为主。 本章主要讨论单组分低浓度的等温物理吸收过程。 本章主要讨论单组分低浓度的等温物理吸收过程。

1

5.1.2吸收操作 工业上一般吸收和解吸作为一个整体 吸收一般采用气液逆流接触 : 气体从塔底进入 液体从塔顶喷淋而下 可使全塔平均传质推动力最大(类似传热) 若要求用的吸收塔高度太高,可 采用串联 或并联操作

洗油脱除煤气中粗苯流程简图

液体 气体

液体

气体

气体

气体

液体

液体

液体

气体、液体均为串联

气体串联,液体并联

板式塔 吸收设备:塔式常见

溶剂 气体

湿壁塔

气体 溶剂

填料塔

气体 溶剂

塔设备内气液接触方式: 级式接触:板式塔 连续接触:湿壁塔、填料塔

气体 溶液 气体

气体

溶液

级式接触设备

微分接触设备

2

吸收操作分

离气体混合物应解决的问题: (1) 选择合适的溶剂 (2) 提供适当的传质设备 (3) 溶剂的再生

5.1.3 吸收剂的选择 (1) 溶解度 吸收剂对溶质组分的溶解度越大,传质 推动力越大,吸收速率越快,吸收剂的耗用量越 少。 (2) 选择性 吸收剂对混合气体中的其它组分溶解度 甚微,否则不能实现有效的分离。

(3) 挥发度 在操作温度下,吸收剂的蒸汽压要低, 即挥发度要小,以减少吸收剂的损失量。 (4) 粘度 操作温度下粘度越低,塔内的流动阻力越 小,扩散系数越大,有助于传质速率的提高 (5) 其它 无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发 泡、冰点低、价廉易得,且化学性质稳定

5.2 气液相平衡关系 吸收操作极限:气液两相达平衡 F=C-ϕ+2=3-2+2=3 体系四个变量中,只有3个独立变量 ∴T、P、气相组成、液相组成四个变量中,有三个为独立变 量,另一个为它们的函数 当总压P和温度T一定时,气相组成只是液相组成的单值 函数,此即为平衡关系

吸收过程中,除吸收质外其它气体组分均视为不溶解,则 气相中惰性组分量可视为不变,同时由于单向传质,液相 吸收剂的量也可视为不变。 ∴常用比摩尔分率表示气液相浓度

YA = X

A

气相中 A 组分物质的量 惰性组分物质的量 液相中 A 组分物质的量 吸收剂物质的量

= =

yA 1-yA xA 1- xA

5.2.1溶解度曲线 平衡状态下气相中的溶质分压称为平衡分压或饱 和分压,液相中的溶质组成称为平衡组成或饱和 组成。 气体在液体中的溶解度,就是指气体在液体中的 饱和组成。

=

3

SO2在水中的溶解度曲线 氨在水中的溶解度曲线

(1)在同一溶剂(水)中,相同的温度和溶质分压下,不同 气体的溶解度差别很大,其中氨在水中的溶解度大,二氧 化硫在水中的溶解度小。 (2)对同一溶质,在相同的气相分压下,溶解度随温度的 升高而减小。 (3)对同一溶质,在相同的温度下,溶解度随气相分压的 升高而增大。

∴加压和降温有利于吸收操作,因为加压和降温 可提高气体溶质的溶解度。反之则利于解吸操作。

5.2.2亨利定律 难溶气体和大多数气体的稀溶液,气液平衡关系呈线性。 易溶气体在一定浓度范围内,气液平衡关系可视为线性。 (1)P*~x 关系 稀溶液上方的溶质分压与该溶质在液相中的摩尔分率成正 比,其比例系数即为亨利系数。 PA* = E xA

溶解度系数H 与亨利系数E 的关系:

x= cV cV +

在同一溶剂中,难溶气体的E值很大,而易溶气 体的E值则很小;一般的,温度升高E 增大,体 现了气体的溶解度随温度升高而减小的变化趋 势。 (2)P*~c关系 溶解度系数 H 也是温度的函数。对于一定的溶质 和溶剂,H 值随温度升高而减小。

易溶气体的H 值很大,而难溶气体的H 值则很小(与E相反) c p* = H

ρV − cVM A

MS

=

ρ + c ( MS − M A )

S

cM S

p* = E

cM

ρ + c(M

S

−M

A

)

MS 1 = E H ρ + c( M S − M A )

V — 溶液的体积 m3, c — 浓度 kmol(A)/m3, ρ — 溶液的密度 kg/m3, MA ,MS — 溶质A和溶剂S的摩尔质量

4

E=

ρ

HM S

⇒ YA =

*

mX A 1 + (1 − m ) X A

稀溶液,c值很小,可简化为 (3) y~x 关系

y* = mx

m= E p

X Y* =m 1+ Y * 1+ X

当溶液组成很低时, (1-m)X

⇒ Y A = mX A

*

(4) Y~X 关系

x=

X 1+ X

y=

Y 1+ Y

∴当液相中溶质组成足够低时,平衡关系在Y~X图 中也可近似地表示成一条通过原点的直线,其斜 率为m。

5.2.3 相平衡与吸收过程的关系 (1)由气液相平衡关系判明过程进行方向和限度

a 若pA>液相浓度xA对应的平衡分压pA*, 进行吸收

b 随吸收过程进行,气相中被吸收组分↓,pA ↓ ,而溶液浓度↑,pA*↑,当pA=pA*时,吸 收过程达极限

pA=pA*

pA pA* xA

xA

c若气相中被吸收组分的分压pA低于液相浓度xA对 应的平衡分压pA*,即pA

pA*

(3) 根据气液平衡关系选择操作条件

同一物系 T ↑,E和m ↑,气体溶解度↓ ∴吸收操作在较低温度下进行有利 溶解热效应大的物系,需在吸收过程中采取冷却措施,提 高压力也有利于吸收,但动力消耗及设备强度要求提高 ∴需权衡设备和操作费用 一般工业用常压吸收,为避免加压吸收,可用化学吸收法 解决

xA

(2)判明吸收操作的难易程度,并据以选择适宜 的吸收剂

T、P一定,被溶解气体在气相中平衡分压越小,溶解度 越大,气体越易被吸收 E,m越大,气体溶解度越小,越难吸收 ∴选择吸收剂,需考虑到吸收质与吸收剂构成的物系E值较 小

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(4)计算过程的推动力,分析过程进行的难易 推动力=实际操作浓度-平衡浓度 以气相浓度表示 △YA=YA-YA* 液相浓度表示 △XA=XA* -XA 实际操作浓度偏离平衡浓度越远,推动力越大, 传质速率越快

本章仅限于: 微分接触式吸收设备; 以下简单情况: (1) 单组分吸收,其余组分溶解度较低,可视 为惰性组分; (2) 溶剂蒸汽压低,气体中不含溶剂蒸汽。

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