分离过程第二版答案.docx
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分离过程第二版答案
分离过程第二版答案
【篇一:
分离过程化学习题答案】
案:
用硫酸高铁矿浸出细磨黄铜矿的过程为固膜扩散控制,在
浸出过程中,生成了致密层的硫,包覆在矿物颗粒的表面,这就是硫酸高铁矿浸出细磨黄铜矿的反应速率特别低的原因。
[fe3?
]?
tfe?
4
?
9.23?
10mol/l?
?
2?
3?
4
1?
?
1[cl]?
?
2[cl]?
?
3[cl]?
?
4[cl]
[fecl2?
]?
?
1[fe3?
][cl?
]?
3.8?
10?
3mol/l
[fecl2?
]?
?
1[fe3?
][cl?
]?
3.8?
10?
3mol/l[fecl2?
]?
?
2[fe3?
][cl?
]2?
5.0?
10?
3mol/l[fecl3]?
?
3[fe][cl]?
2.0?
10mol/l[fecl4?
]?
?
4[fe3?
][cl?
]4?
2.4?
10?
6mol/l
3?
?
3
?
4
?
fe?
3?
11?
?
n[cl]
?
n
?
9.19%
3.、已知草酸的电离常数为lgka1=-1.4,lgka2=-3.8,试计算ph=3时,溶液中c2o4-,hc2o4-,h2c2o4占草酸总量的百分数。
且[h+]=10-3mol/l,则
?
0?
11?
?
?
?
13.39%
n[h]
n
?
?
?
1[h]
1?
1?
?
?
n
?
84.49%n[h]?
2
?
2[h?
]2?
1?
?
?
?
2.12%
n[h]n
4、计算nh3在溶液中加合质子不超过1%时最低ph值,已知的加质子常数为lgkh=9.4。
解:
平衡时,kh
?
[nh?
4]
[nh][h?
]
3?
[h?
]?
[nh4]kh[nh?
1%99%?
109.4
?
4.02?
10?
12
mol/l
3]则ph=11.4
nh3
+
的稳定常数
lgk1=4.6,nh4+的加质子常数lgkh=9.4,试计算此溶液中游离的ni2+的浓度。
ph?
pkh?
lg
[nh3]
?
[nh4]
,解得[nh3]=0.16mol/l
?
[nh4]?
[nh3]?
0.2mol/l
[ni2?
]?
tni?
9
?
1.01?
10mol/ln?
1?
?
n[nh3]?
k1[oh]
解:
由lgkh=9.4可得pka=9.4
而ph=pka+lg([nh3]/[nh4+])ph=10.0[nh3]+[nh4+]=0.2mol/l∴[nh3]=0.1598mol/l
∵[ni2+]+[ni(nh3)n]+[ni(oh)+]=10-4mol/l
第二章习题
1.答案:
因为铅不仅被硫酸铅表面吸附,而且大量的被硫酸铅包藏于内,而醋酸铵不能浸取硫酸铅内部的铅,所以沉淀的铅不能全部被醋酸铵浸取。
2.答案:
baso4与caso4是化学类似物,有相同的化学构型,在大量钡盐沉淀时,有少量钙也沉淀下来,形成混晶;包藏作用会更大,因为后一种方法使溶液中有大量钡存在,会有大量钡盐析出。
5.在babr2—rabr2—h2o体系中,如果自饱和溶液中十分缓慢结晶时,满足均匀分配公式,如果自饱和溶液中迅速结晶时,满足非均匀分配公式,假若结晶系数和分配系数相等,且等于10,试计算在上述两种情况下,当babr2从溶液中结晶出一半时,rabr2结晶出来百分之几?
如果重复上述操作10次,得到的晶体中,babr2和rabr2各占原始量的百分之几?
解:
(1)自过饱和溶液中迅速结晶时,满足非均匀分配的数学表达式:
(2)自过饱和溶液中缓慢结晶时,满足均匀分配的数学表达式:
当重复10次时,(90.9%)10=38.5%(rabr2)
(0.5)10=1/1024(babr2)
6.溶液中某放射性元素在硅胶上的吸附服从freundlich公式(吸附量用毫摩尔/克,浓度用毫摩尔/升表示),式中k=0.15,n=3,把10g硅胶加入100ml该放射性元素浓度分别为0.010,0.020,0.100mol/l的溶液中,试求吸附达到平衡时,该放射性元素被吸附的百分数?
解:
设平衡后的浓度为xmmol/l,则c0?
x=15x,
在c0=10,20,100mmol/l时,用试差法可解得c0=10mmol/l,x=0.273,y%=97.27%c0=20mmol/l,x=1.798,y%=91.06%c0=100mmol/l,x=46.18,y%=53.82%
解:
ba%=则d?
xy
,ra%=,
ab
1
3
ra%1?
ba%ln(1?
ra%)
,?
?
1-ra%ba%ln(1?
ba%)
沉淀ba%沉淀ra%
629.76.625.70
11.350.37.945.83
22.175.5
34.189.9
43.795.1
54.598.7
64.599.5
10.8617.2025.0063.39109.535.635.505.255.515.12
【篇二:
化工分离过程_课后答案_刘家祺】
章
1.列出5种使用esa和5种使用msa的分离操作。
答:
属于esa分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。
属于msa分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取(双溶剂)、吸收、吸附。
9.假定有一绝热平衡闪蒸过程,所有变量表示在所附简图中。
求:
(1)总变更量数nv;
(2)有关变更量的独立方程数nc;(3)设计变量数ni;
(4)固定和可调设计变量数nx,
na;
(5)对典型的绝热闪蒸过程,你
将推荐规定哪些变量?
思路1:
3股物流均视为单相物流,总变量数nv=3(c+2)=3c+6独立方程数nc物料衡算式c个热量衡算式1个相平衡组成关系式c个1个平衡温度等式
1个平衡压力等式共2c+3个故设计变量ni
=nv-ni=3c+6-(2c+3)=c+3
固定设计变量nx=c+2,加上节流后的压力,共c+3个可调设计变量na=0解:
l,xi,tl,pl
习题5附图
fzi
tfpf
v,yi,tv,pv
(1)nv=3(c+2)
(2)nc物c能1相cnc=2c+3(3)ni=nv–nc=c+3(4)nxu=(c+2)+1=c+3(5)nau=c+3–(c+3)=0思路2:
输出的两股物流看成是相平衡物流,所以总变量数nv=2(c+2)独立方程数nc:
物料衡算式c个,热量衡算式1个,共c+1个设计变量数ni=nv-ni=2c+4-(c+1)=c+3
固定设计变量nx:
有c+2个加上节流后的压力共c+3个可调设计变量na:
有0
11.满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图,求:
(1)设计变更量数是多少?
(2)如果有,请指出哪些附加变
量需要规定?
解:
nxu进料c+2
压力9c+11=7+11=18
nau串级单元1合计2nvu=nxu+nau=20附加变量:
总理论板数。
16.采用单个精馏塔分离一个三组分混合物为三个产品(见附图),试问图中所注设计变量能否使问题有唯一解?
如果不,你认为还应规定哪个(些)设计变量?
解:
nxu进料c+2c+44=47
nau3+1+1+2=7nvu
=54
习题6附图
底产物
进料,顶产物
设计变量:
回流比,馏出液流率。
第二章
4.一液体混合物的组成为:
苯0.50;甲苯0.25;对二甲苯0.25(摩尔分率)。
分别用平衡常数法和相对挥发度法计算该物系在100kpa式的平衡温度和汽相组成。
假设为完全理想系。
解1:
s
p;p2s?
63.28kpa;p3s?
26.88kpa.24kpa1?
156
由式(2-36)得:
k1?
1.562;k2?
0.633;k3?
0.269
y1?
0.781;y2?
0.158;y3?
0.067;?
yi?
1.006由于?
yi1.001,表明所设温度偏高。
由题意知液相中含量最大的是苯,由式(2-62)得:
k1?
k1
?
1.553可得t?
367.78kyi
重复上述步骤:
k1?
1.553;k2?
0.6284;k3?
0.2667
y1?
0.7765;y2?
0.1511;y3?
0.066675;?
yi?
1.0003
在温度为367.78k时,存在与之平衡的汽相,组成为:
苯0.7765、
甲苯0.1511、对二甲苯0.066675。
(2)用相对挥发度法:
设温度为368k,取对二甲苯为相对组分。
计算相对挥发度的:
?
13?
5.807;?
23?
2.353;?
33?
1.000
解2:
(1)平衡常数法。
假设为完全理想系。
设t=95℃
苯:
lnp1s?
20.7936?
2788.5/(95?
273.15?
52.36)?
11.96;
s5
?
p1?
1.569?
10pa
甲苯:
lnp2s?
20.9065?
3096.52/(95?
273.15?
53.67)?
11.06;
?
p2s?
6.358?
104pa
对二甲苯:
lnp3s?
20.9891?
3346.65/(95?
273.15?
57.84)?
10.204;
?
p3s?
2.702?
104pa
k1?
k3?
s
p1
5
?
1.569?
10
5
sp2?
1.569;k2?
?
0.6358
p3s
?
0.2702
?
kixi?
1.596?
0.5?
0.2702?
0.25?
0.6358?
0.25?
1.011
?
1.552;解得t2=94.61℃选苯为参考组分:
k12?
1..011
lnp2s?
11.05;
p2s?
6.281?
104pap3s?
2.6654?
104pa
lnp3s?
10.19;
k2=0.6281
k3=0.2665
?
kixi?
1.552?
0.5?
0.6281?
0.25?
0.2665?
0.25?
0.9997?
1
故泡点温度为94.61℃,且y1?
1.552?
0.5?
0.776;
y2?
0.6281?
0.25?
0.157;y3?
0.2665?
0.25?
0.067
(2)相对挥发度法
设t=95℃,同上求得k1=1.569,k2=0.6358,k3=0.2702
?
13?
5.807,?
23?
2.353,?
33?
1
?
?
ixi?
5.807?
0.5?
2.353?
0.25?
1?
0.25?
3.74
?
yi?
?
?
ixi5.807?
0.52.353?
0.251?
0.25
?
?
?
?
1.0?
x3.743.743.74?
ii
5.807?
0.5
?
0.776;
3.74
故泡点温度为95℃,且y1?
y2?
2.353?
0.251?
0.25
?
0.157y3?
?
0.067
3.743.74;
11.组成为60%(mol)苯,25%甲苯和15%对二甲苯的100kmol液体混合物,在101.3kpa和100℃下闪蒸。
试计算液体和气体产物的量和组成。
假设该物系为理想溶液。
用安托尼方程计算蒸气压。
解:
在373k下
ss
苯:
lnp.t?
52.36?
p.315kpa1?
20.7936?
27881?
179
k1?
1.77
甲苯:
lnp2s?
20.9065?
3096.?
t?
53.67?
p2s?
73.834kpa
k2?
0.729
对二甲苯:
lnp3s?
20.981?
3346.?
t?
57.84?
p3s?
31.895kpa
k3?
0.315
计算混合组分的泡点tbtb=364.076k计算混合组分的露点tdtd=377.83k
373?
364.076?
1?
?
0.65
377.83?
364.076
f?
?
1?
?
?
zi?
ki?
1?
?
0.040443
1?
?
1ki?
1
f?
?
1?
?
?
?
1?
?
1ki?
1zi?
ki?
1?
2
2
?
?
0.414
【篇三:
化工分离过程_课后答案刘家祺】
s=txt>分离过程例题与习题集
叶庆国钟立梅主编
化工学院化学工程教研室
前
言
化学工程与工艺专业所在的化学工程与技术一级学科属于山东省“重中之重”学科,一直处于山东省领先地位,而分离工程是该专业二门重要的必修专业课程之一。
该课程利用物理化学、化工原理、化工热力学、传递过程原理等基础基础知识中有关相平衡热力学、动力学、分子及共聚集状态的微观机理,传热、传质和动量传递理论来研究化工生产实际中复杂物系分离和提纯技术。
传统的教学方法的突出的弊端就是手工计算工程量大,而且结果不准确。
同时由于现代化化学工业日趋集成化、自动化、连续化,学生能学到的东西越来越少。
所以,传统的教学模式不能满足现代化工业生产对高水平工业工程师的需求,开展分离工程课程教学方法与教学手段课题的研究与实践,对我们的学生能否承担起现代化学工业的重任,与该课程的教学质量关系重大,因此对该门课程进行教学改革具有深远意义。
分离工程课程的改革主要包括多媒体辅助教学课件的开发、分离工程例题与习题集、分离工程试题库的编写等工作。
目前全国各高校化学工程与工艺专业使用的教材一般均为由化学工程与工艺专业委员会组织编写的化工分离过程(陈洪钫主编,化学工业出版社),其他类似的教材已出版了十余部。
这些教材有些还未配习题,即便有习题,也无参考答案,而至今没有一本与该课程相关的例题与习题集的出版。
因此编写这样一本学习参考书,既能发挥我校优势,又符合形势需要,填补参考书空白,具有良好的应用前景。
分离工程学习指导和习题集与课程内容紧密结合,习题贯穿目前已出版的相关教材,有解题过程和答案,部分题目提供多种解题思路及解题过程,为学生的课堂以及课后学习提供了有力指导。
编者2006年3月
第一章绪论.......................................................................................1第二章单级平衡过程........................................................................5第三章多组分精馏和特殊精馏.......................................................18第四章气体吸收..............................................................................23第五章液液萃取..............................................................................26第六章多组分多级分离的严格计算................................................27第七章吸附.....................................................................................33第八章结晶.....................................................................................34第九章膜分离.................................................................................35第十章分离过程与设备的选择与放大............................................36
第一章绪论
1.列出5种使用esa和5种使用msa的分离操作。
答:
属于esa分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。
属于msa分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取(双溶剂)、吸收、吸附。
2.比较使用esa与msa分离方法的优缺点。
答:
当被分离组分间相对挥发度很小,必须采用具有大量塔板数的精馏塔才能分离时,就要考虑采用萃取精馏(msa),但萃取精馏需要加入大量萃取剂,萃取剂的分离比较困难,需要消耗较多能量,因此,分离混合物优先选择能量媒介(esa)方法。
3.气体分离与渗透蒸发这两种膜分离过程有何区别?
答:
气体分离与渗透蒸发式两种正在开发应用中的膜技术。
气体分离更成熟些,渗透蒸发是有相变的膜分离过程,利用混合液体中不同组分在膜中溶解与扩散性能的差别而实现分离。
所以反渗透膜两侧的最小压差应为2.753kpa。
5.假定有一绝热平衡闪蒸过程,所有变量表示在所附简图中。
求:
(1)总变更量数nv;
(2)有关变更量的独立方程数nc;
(3)设计变量数ni;(4)固定和可调设计变量数nx,
na;
(5)对典型的绝热闪蒸过程,你
将推荐规定哪些变量?
思路1:
3股物流均视为单相物流,总变量数nv=3(c+2)=3c+6独立方程数nc物料衡算式c个
fzitfpf
pv
习题5附图
l,xi,tl,pl
热量衡算式1个
相平衡组成关系式c个1个平衡温度等式
1个平衡压力等式共2c+3个故设计变量ni
=nv-ni=3c+6-(2c+3)=c+3
固定设计变量nx=c+2,加上节流后的压力,共c+3个可调设计变量na=0解:
(1)nv=3(c+2)
(2)nc物
能相
内在(p,t)
c1c2
nc=2c+3
(3)ni=nv–nc=c+3(4)nxu=(c+2)+1=c+3(5)nau=c+3–(c+3)=0思路2:
输出的两股物流看成是相平衡物流,所以总变量数nv=2(c+2)独立方程数nc:
物料衡算式c个,热量衡算式1个,共c+1个设计变量数ni=nv-ni=2c+4-(c+1)=c+3
固定设计变量nx:
有c+2个加上节流后的压力共c+3个可调设计变量na:
有0
6.满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图,求:
(1)设计变更量数是多少?
塔顶产物
(2)如果有,请指出哪些附加变
量需要规定?
解:
nxu
进料,进料
压力串级单元传热合计
c+29112
nau
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