各种气体在水中的溶解度
气体溶解度 排序
气体溶解度排序
摘要：
1.气体溶解度的定义和影响因素
2.气体溶解度的排序方法
3.实际应用中的气体溶解度排序
正文：
1.气体溶解度的定义和影响因素
气体溶解度是指在一定温度和压力下，气体在液体中溶解的最大量。
它受到温度、压力和溶剂的性质等因素的影响。
一般来说，温度升高，气体溶解度会降低；压力升高，气体溶解度会升高；而溶剂的极性越大，对气体的溶解度也越大。
2.气体溶解度的排序方法
气体溶解度的排序方法通常有以下两种：
（1）根据气体在标准状态下（0℃，101.3 kPa）在一定体积的溶剂中的溶解度进行排序。
这种方法适用于比较不同气体在同一温度和压力下的溶解度大小。
（2）根据气体在实际应用条件下（如温度和压力）的溶解度进行排序。
这种方法更接近实际应用，但需要考虑更多因素，如温度和压力对溶解度的影响。
3.实际应用中的气体溶解度排序
在实际应用中，气体溶解度的排序对于优化生产过程、提高产品质量和保
障安全具有重要意义。
例如，在制备碳酸饮料时，需要将二氧化碳气体溶解在水中。
此时，可以通过调节温度和压力，以及选择合适的溶剂，来提高二氧化碳的溶解度，从而提高饮料的品质。
另外，在环保领域，气体溶解度排序也有重要应用。
例如，在处理工业废气时，可以利用气体在液体中的溶解度差异，选择合适的吸收剂，使有害气体被吸收并转化为无害物质，从而达到净化废气的目的。
总之，气体溶解度的排序在理论研究和实际应用中都具有重要价值。
温度升高时气体的溶解度
温度升高时气体的溶解度
气体在液体中的溶解度会受到温度的影响。
通常来说,随着温度的升高,气体在液体中的溶解度会降低。
这是因为温度升高会增加气体分子的运动能量,使它们更容易从液体中逸出。
以二氧化碳在水中的溶解度为例,在0℃时,每升水可溶解约1.713克二氧化碳;而在20℃时,每升水只能溶解约0.878克二氧化碳。
可见,温度每升高20℃,二氧化碳在水中的溶解度就会减少近一半。
类似地,在碳酸饮料中,二氧化碳的溶解度也会随着温度升高而降低。
这就是为什么温暖的碳酸饮料会比冰镇的饮料"气味"更大的原因。
除了温度之外,气体的溶解度还会受到压力的影响。
一般来说,增大压力会提高气体在液体中的溶解度,而减小压力则会降低溶解度。
了解温度和压力对气体溶解度的影响,对于许多化学、生物和环境过程都有重要意义。
例如,它影响着海洋中溶解气体的分布,以及生物体内气体的运输和交换。
3溶解气体
24（2）影响光合作用产氧因素光照光合产氧随深度而变化强光表层受抑制强光表层受抑制，，次表层光合产氧最快光合产氧随季节而变化冬季约为夏季11%。
水温水生植物种类和数量 营养元素供给情况池塘不同水层光合作用日产氧量与水呼吸耗氧（Ⅰ）1977.6.251977.6.25--6.26 6.26 多云多云（Ⅱ）1977.6.281977.6.28--6.29 6.29 阴有小雨阴有小雨菲律宾蛤仔的耗氧率Q O=0.307W-0.7381.004T 20-32℃栉孔扇贝的耗氧率Q O=0.040W-0.3491.079T 20-28℃中国明对虾的耗氧率Q O=0.061W-0.1361.089T 20-30℃式中：Q O-mg/g/h；T-温度(℃)；W-湿重(g)2933393、底质耗氧-“泥”呼吸“泥”呼吸包括养殖水体底泥中含有的各种有机质分解耗氧及各生物类群呼吸耗氧影响因素影响因素：：温度温度、、底栖生物量底栖生物量、、有机物含量 {SOD}gO2.m-2.d-1=0.244exp(0.0423t ) {SOD}gO2.m-2.d-1=0.636+120X式中式中：：SOD 为底泥耗氧速率为底泥耗氧速率；； t 为温度为温度（（℃)； X 为有机质的含量为有机质的含量（（质量分数质量分数）。
）。
采泥器光合产氧是水中氧气的主要来源光合产氧是水中氧气的主要来源，，白天随光照逐渐增强白天随光照逐渐增强，表层中层底层43表层中层底层1、溶氧的日变化溶氧的日较差溶氧的日较差：：溶氧日变化中氧日变化中，，最高值与最低值之差值与最低值之差。
日较差较大说明水体中浮游植物多日较差较大说明水体中浮游植物多，，即饵料生物较为丰富较为丰富，，浮游动物和有机物质的量适中浮游动物和有机物质的量适中。
ABCDE水下溶解氧含量的与水下光照、、水体混合有关水下溶解氧含量的与水下光照45结冰前的对流混合可以到达底层水结冰前的对流混合可以到达底层水，，表层富氧水能够补充底层溶氧够补充底层溶氧，，使得底层水溶氧升高使得底层水溶氧升高；； 结冰后没有显著对流混合结冰后没有显著对流混合，，加上结冰后光照强度减弱，光合产氧减弱光合产氧减弱，，使得底层溶氧逐渐降低使得底层溶氧逐渐降低；； 融冰后对流混合增强融冰后对流混合增强，，光照增强使得底层溶氧逐渐升高升高；；春季后对流混合无法达到底部春季后对流混合无法达到底部，，溶氧又逐渐下降溶氧又逐渐下降。
氮气转变为氮氧化物的条件以及各种气体在水中的溶解度
氮气转变为氮氧化物的条件以及各种气体在水中的溶解度
1 氮气转变为氮氧化物的条件
高温或者放电，都可以使氮气和氧气化合为NOx。
关于热力NOx的生成机理是高温下空气的N2氧化形成NO，其主成速度与燃烧温度有很大关系，当燃烧温度低于1400℃时热力NOx生成速度较慢，当温度高于1400℃反应明显加快，根据阿累尼乌斯定律，反应速度按指数规律增加。
这说明，在实际炉内温度分别不均匀的情况下，局部高温的地方会生成很多的NOx；并会对整个炉内的NOx生成量起决定性影响。
热力NOx的生成量则与空气过剩系数有很大关系，氧浓度增加，NOx生成量也增加。
当出现15％的过量空气时，NOx生成量达到最大：当过量空气超过15％时。
由于NOx被稀释，燃烧温度下降，反而会导致NOx生成减少。
热力NOx的生成还与烟气在高温区的停留时间有关，停留时间越长，NOx越多。
温度在1000~1200℃时，得到的产物主要是NO，高于1200℃时后，NO2产物才会出现。
2 各种气体在水中的溶解度详见下表
请注意：当温度在80~100℃下，CO在水中只有微量的溶解，而CO2已经没有溶解度，亦即在稍高温度CO2在水中已经不溶解。
表中的符号意义如下。
α——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。
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氧气（O2）：在20°C和标准压力下，每升水可溶解约7毫升O2。
二氧化碳（CO2）：在20°C和标准压力下，每升水可溶解约1.5升CO2。
氮气（N2）：在20°C和标准压力下，每升水可溶解约20毫升N2。
氢气（H2）：在20°C和标准压力下，每升水可溶解约1.6毫升H2。
甲烷（CH4）：在20°C和标准压力下，每升水可溶解约14毫升CH4。
乙烯（C2H4）：在20°C和标准压力下，每升水可溶解约2毫升C2H4。
氯气（Cl2）：在20°C和标准压力下，每升水可溶解约0.03毫升Cl2。
这些气体在水中的溶解度与温度和压力有关。
一般来说，温度越高，气体在水中的溶解度越低；压力越高，气体在水中的溶解度越高。
气体在液体中的溶解度
② 假如A/RT比1小得多，则虽然x2相当大，活度系数也没有 很大变化。
③ 假如A/RT很大，则虽然x2不大，也会引起活度系数随构成 而明显旳变化。
7.2 亨利定律及其热力学意义
式（7-3）中，亨利定律假设气相逸度等于分压，但这 个假设并不是必须旳。第四章已经详细讨论过气相逸度旳计 算，这个假设能够清除。
当溶液旳温度高于纯组分i旳临界温度时， pis 旳计算还
会遇到困难。在这种情况下，一般把纯组分i旳饱和压力曲线 外推到高于临界温度旳溶液温度。
如右图，虚拟液体旳饱和 蒸汽压一般由饱和蒸汽压 对热力学温度倒数旳半对 数图直线外推得到。
lg pis
虚拟流体 临界点
液体
1/T
7.1 气体旳理想溶解度
由式（7-2）表达旳理想溶解度有两个严重旳缺陷：
2
2 2,1 2
KrichevskyIlinskaya方程
导出：
ln
f2 x2
ln H ( p1s ) 2,1
A RT
x12
1
V m2
p RT
p1s
7.3 压力对气体溶解度旳影响
7.3.3 状态方程计算Krichevsky-Ilinskaya方程旳参数
假如试验数据不足，可利用状态方程计算KrichevskyIlinskaya方程旳三个参数。
解度常与它旳气相分压成正比。
pi yi p kxi
（7-3）
式中，k是百分比常数；对一定旳溶质和溶剂，k仅与温 度有关，与构成xi无关。
能满足式（7-3）旳溶解度值和分压值因系统而异，一 般旳说，对许多常见系统旳粗略规律是：分压不超出5bar或 10bar，溶解度不不小于3%（摩尔分数）。
气体的临界常数及在水中的溶解度
气体的临界常数及在水中的溶解度气体的临界常数及在水中的溶解度Critical Constants and the Aquatic Solubilities of Gases单质气体的临界常数Critical Constants of Elementary Substance Gases序号(No.)分子式(Molecular formula)临界温度(Criticaltemperature) T c/℃临界压力(Criticalpressure)p c/(106Pa)临界密度(Critical density)ρc/(g/ml)1 Ar -122.4 4.8734 0.5332 As 530.0 34.651 -3 Br2311.0 10.334 1.264 Cs 1806.0 - 0.445 Cl2144.0 7.7003 0.5736 D2-234.9 1.6515 0.6697 F2-128.85 5.2149 0.5748 H2-240.17 1.2928 0.03149 He -267.96 0.22695 0.069810 3He -269.84 0.11449 0.041411 Hg 1462.0 18.946 -12 I2546.0 - 1.6413 K 1950.0 16.211 0.18714 Kr -63.8 5.5016 0.91915 Li 2950.0 68.897 0.10516 N2-147.0 3.3942 0.31317 Na 2300.0 35.462 0.19818 Ne -228.75 2.7559 0.48419 O2-118.57 5.0426 0.43620 O3-12.1 5.5726 0.5421 P 721.0 - -22 Ra 104.0 6.2818 -23 Rb 1832.0 - 0.3424 S 1041.0 11.753 -25 Si -3.5 4.8430 -26 Xe 16.583 5.8400 1.11无机化合物气体的临界常数分子式(Molecula r formula)临界温度(Criticaltemperature)T c/℃临界压力(Criticalpressure)p c/(106Pa)临界密度(Criticaldensity)ρc/(g/ml)分子式(Molecular formula)临界温度(Criticaltemperature)T c/℃临界压力(Criticalpressure)p c/(106Pa)临界密度(Criticaldensity)ρc/(g/ml)空气(Air)-140.6 3.76910.313HfCl4450.0 5.7752 1.05 AlBr3356.0 2.63430.510HgCl2700.0- 1.56 AlCl3490.0 2.88760.860NF3-39.2 4.5290-AsCl3318.0-0.720NH3132.411.2760.235 BBr3300.0-0.90NO-93.0 6.48440.52 BCl3178.838.704-NO2158.010.1320.55 BF3-12.3 4.9849-N2F436.2 3.7488-B2H616.6 4.0528-N2H4380.014.691-BiCl3906.011.955 1.21N2O36.417.24430.452 (CN)2127 5.9778-PH351.6 6.5351-CO-140.24 3.49850.301SF645.54 3.75890.736 CO231.07.37600.468SO2157.67.88370.525 COS102.0 5.87650.44SO3217.88.20690.63 GeCl4279.0 3.85010.65SbCl3521.0-0.84 HBr90.08.5514-SiClF334.5 3.4651-HCl51.58.30820.45SiCl2F295.8 3.4955-HCN183.6 5.39020.195SiCl3F165.3 3.5765-HI150.88.3082-SiCl4234.0 3.74880.521 HF188.0 6.48440.29SiF4-14.1 3.7184-H2O373.0922.0470.32SnCl4318.8 3.74880.742 D2O370.821.6620.36TiCl4365.0 4.66070.56H2S100.08.93640.346UF6232.6 4.6607 1.41 H2Se138.0 3.8501-ZrCl4505.0 5.76510.730有机化合物气体的临界常数Critical Constants of Organic Compound Gases序号(No. )中文名称(Chinesename)英文名称(English name)分子式(Molecularformula)临界温度(Criticaltemperature)T c/℃临界压力(Criticalpressure)p c/(106Pa)临界密度(Criticaldensity)ρc/(g/ml)1氯二氟甲烷ChlorodifluoromethaneCHClF296.0 4.97680.5252氟二氯甲烷FluorodichloromethaneCHCl2F178.5 5.16730.5223氯仿Chloroform CHCl3263.4 5.47120.54氟三氯甲烷FluorotrichloromethaneCCl3F198.0 4.40740.5545四氯化碳CarbontetrachlorideCCl4283.2 4.55940.5586三氟甲烷Fluoroform CHF325.74 4.83600.5257二溴甲烷MethylenebromideCH2Br2331.07.1937-8二氯甲烷DichloromethaneCH2Cl2237.0 6.6871-9氯代甲烷Chloromethane CH3Cl143.1 6.67900.353 10氟甲烷Fluoromethane CH3F44.55 5.87650.300 11甲烷Methane CH4-82.60 4.60490.162 12甲醇Methanol CH3OH239.438.09540.272 13甲硫醇Methanethiol CH3SH196.87.23420.332 14甲胺Methylamine CH3NH2156.97.4571-15二甲胺Dimethylamine(CH3)2NH164.5 5.3094-16溴三氟甲烷BromotrifluoromethaneCBrF367.0 3.97170.7217氯三氟甲烷ChlorotrifluoromethaneCClF328.9 3.92100.57918全氟甲烷haneCF4-45.6 3.73870.63019二氯二氟甲烷DichlorodifluoromethaneCCl2F2111.80 4.12470.55820三氟乙烯TrifluoroetheneC2HF3271.0 5.0153-21乙腈Acetonitrile C2H3N274.7 4.83290.237 22乙炔Acetylene C2H235.18 6.13890.231 23乙醛Aldehyde CH3CHO188.0--241,2-二氯乙烯1,2-DichloroetheneC2H2Cl2243.3 5.5118-251,1-二氟乙烯1,1-DifluoroetheneC2H2F230.1 4.43270.417261-氯-1,1-二氟乙烷1-Chloro-1,1-difluoroethaneC2H3ClF2137.1 4.12370.43527乙烯Ethene C2H49.2 5.03150.218281,1-二氟乙烷1,1-DifluoroethaneC2H4F2113.5 4.49550.36529环氧乙烷Epoxy ethane C2H4O196.07.19370.314 30乙酸Acetic acid C2H4O2321.3 5.77520.35131乙酸酐Aceticanhydride(CH3CO)2O296.0 4.6812-32溴乙烷Bromoethane C2H5Br230.7 6.23110.50733氯乙烷MonochloroethaneC2H5Cl187.2 5.2686-34乙烷Ethane C2H632.28 4.87950.203 35乙醇Ethanol C2H5OH243.1 6.37910.276 36乙硫醇Ethanethiol C2H5SH226.0 5.49150.300 37乙胺Ethylamine C2H5NH2183.0 5.6232-381,2,2-三氯-1,1,2-三氟乙烷1,2,2-Trichloro-1,1,2-trifluoroethaneC2Cl3F3214.1 3.41440.57639全氟乙烯yleneC2F433.3 3.94330.58 40丙炔Propyne C3H4129.23 5.62730.245 41丙腈Propanenitrile C3H5N291.2 4.18450.240 42丙烯Propylene C 3H691.8 4.62020.233 43环丙烷Cyclopropane C3H6124.65 5.4945-44丙酮Acetone C3H6O236.5 4.78230.278 45甲酸甲酯Methyl formate C2H4O2214.0 6.00350.349 46甲酸乙酯Ethyl formate C3H6O2235.3 4.73770.323 47甲酸丙酯Propyl formate C4H8O2264.9 4.06090.309 48甲酸异丁酯i-Butyl formate C5H10O2278.0 3.88050.29 49甲酸戊酯Amyl formate C6H12O2303.0--50乙酸甲酯Methyl acetate C3H6O2233.7 4.69410.325 51乙酸乙酯Ethyl acetate C4H8O2250.1 3.84910.308 52乙酸丙酯Propyl acetate C5H10O2276.2 3.36280.269 53乙酸丁酯n-Butyl acetate C6H12O2306.0--54乙酸异丁酯i-Butyl acetate C6H12O2288.0--55丙酸甲酯MethylpropionateC4H8O2257.4 4.00410.31256丙酸乙酯EthylpropionateC5H10O2272.9 3.36170.29657丙酸丙酯PropylpropionateC6H12O2305.0--58丙酸异丁酯i-ButylpropionateC7H14O2319.0--59丁酸甲酯Methyl-n-butyrateC5H10O2281.3 3.47320.30060丁酸乙酯Ethyl-n-butanoateC6H12O2293.0 3.03960.2861戊酸Valeric acid C5H10O2378.0--62异丙醇i-Propanol C3H8O235.16 4.76400.27363甲基乙基醚Methyl ethyletherC3H8O164.7 4.39720.27264三甲基胺Trimethylamine C3H9N160.1 4.07300.233 65丙胺n-Propylamine C3H9N233.8 4.7417-66丁腈Butyronitrile C4H7N309.1 3.7893-67丁烯Butylene C4H8146.4 4.02240.234 68邻乙基甲苯o-Ethyltoluene C9H12380.0 3.14110.28 69间乙基甲苯m-Ethyltoluene C9H12363.0 3.14110.28 70对乙基甲苯p-Ethyltoluene C9H12363.0 3.14110.28 71正丁酸n-Butyric acid C4H8O2355.0 5.26860.304 72丁烷Butane C4H10152.1 3.81970.228 73乙醚Ethyl ether C4H10O193.55 3.63730.265 74正丁醇n-Butanol C4H10O289.78 4.41240.270 75正丁胺n-Butyl amine C4H10N251.0 4.1541-76二乙胺Diethylamine C4H11N223.5 3.70830.24377全氟丁烷OctafluorobutaneC4F10113.2 2.32320.62978吡啶Pyridine C5H5N346.8 5.63330.312 79环戊烷Cyclopentane C5H10238.5 4.50770.27 802-戊酮2-Pentanone C5H10O290.8 3.89060.286 81正戊烷n-Pentane C5H12196.5 3.37900.237822,2-二甲基丙烷2,2-DimethylpropaneC5H12160.60 3.19860.23883溴苯Phenyl bromide C6H5Br397.0 4.51880.485 84氯苯Chlorobenzene C6H5Cl359.2 4.51880.365 85碘苯Phenyl iodide C6H5I448.0 4.51880.581 86苯Benzene C6H6288.94 4.89780.302 87苯酚Phenol C6H5OH421.1 6.12980.41 88苯胺Aniline C6H5NH2426.0 5.30910.3489全氟苯OctafluorobenzeneC6F6243.57 3.3042-90甲基环戊烷MethylcyclopentaneC6H12259.6 3.78930.26491环己烷Cyclohexane C6H12280.3 4.07300.273 92正己烷n-Hexane C6H14234.2 2.96860.23393丁烷taneC6H14215.58 3.08010.240 94三乙基胺Triethylamine C6H15N262.0 3.03960.26 95苯甲醛Benzaldehyde C6H5CHO352.0 2.1783-96甲苯Toluene C 7H8318.57 4.61510.292 97邻甲苯酚o-Cresol C7H8O424.4 5.00520.384 98间甲苯酚m-Cresol C7H8O432.6 4.55940.346 99对甲苯酚p-Cresol C7H8O431.4 5.14700.391100甲基环己烷MethylcyclohexaneC7H14299.1 3.47730.2851013-乙基戊烷3-Ethyl pentane C7H16267.42 2.89060.241 102乙苯Ethyl benzene C8H10343.94 3.60900.284 103邻二甲苯o-Xylene C8H10357.1 3.73260.243 104间二甲苯m-Xylene C8H10343.82 3.49550.282 105对二甲苯p-Xylene C8H10343.0 3.51070.2821062,3-二甲苯酚2,3-DimethylphenolC8H11O449.7 4.86330.261072,4-二甲苯酚2,4-DimethylphenolC8H11O434.4 4.35700.241082,5-二甲苯酚2,5-DimethylphenolC8H11O449.9 4.86360.261092,6-二甲苯酚2,6-DimethylphenolC8H11O427.8 4.25570.241103,4-二甲苯酚3,4-DimethylphenolC8H11O456.7 4.96490.271113,5-二甲苯酚3,5-DimethylphenolC8H11O442.4 3.64770.20112N,N-二甲基苯胺N,N-DimethylanilineC8H11N411.0 3.6272-113正辛烷n-Octane C8H18295.61 2.48630.232 1141-辛烯1-Octene C8H16293.4--1151-辛醇1-Octanol C8H17OH385.0-0.266 1162-辛醇2-Octanol C8H18O364.0--117己烷xaneC8H18276.65 2.52480.2391182,2,3-三甲基戊烷2,2,3-TrimethylpentaneC8H18290.28 2.72950.2621191,2,3-三甲基苯1,2,3-TrimethylbenzeneC9H12257.96 2.95340.252120丙苯n-PropylbenzeneC9H12365.15 3.19960.273121丁苯n-butylbenzene C10H14387.3 2.88660.270 122正壬烷n-Nonane C9H20321.41 2.3100-1231-壬醇1-Nonanol C9H19OH404.0-0.264 124正庚烷n-Heptane C7H16267.027.000.232 125光气Phosgene COCl2182.0 5.67390.52126二硫化碳CarbonbisulfideCS2279.07.90290.44表中的符号意义如下。
气体溶解度
气体的溶解度气体的溶解度大小，首先决定于气体的性质，同时也随着气体的压强和溶剂的温度的不同而变化。
例如，在20℃时，气体的压强为101 kPa，1 L水可以溶解气体的体积是：氨气为702 L，氢气为0.018 19 L，氧气为0.031 02 L。
氨气易溶于水，是因为氨气是极性分子，水也是极性分子，而且氨气分子跟水分子还能形成氢键，发生显著的水合作用，所以，它的溶解度很大；而氢气、氧气是非极性分子，所以在水里的溶解度很小。
当压强一定时，气体的溶解度随着温度的升高而减小。
这一点对气体来说没有例外，因为当温度升高时，气体分子运动速率加大，容易自水面逸出。
当温度一定时，气体的溶解度随着气体的压强的增大而增大。
这是因为当压强增大时，液面上的气体的浓度增大，因此，进入液面的气体分子比从液面逸出的分子多，从而使气体的溶解度变大。
而且，气体的溶解度和该气体的压强(分压)在一定范围内成正比(在气体不跟水发生化学变化的情况下)。
例如，在20℃时，氢气的压强是101 kPa，氢气在1 L水里的溶解度是0.018 19 L；同样在20℃，在2×101 kPa时，氢气在1 L水里的溶解度是0.018 19 L×2＝0.036 38 L。
气体的溶解度有两种表示方法，一种是在一定温度下，气体的压强(或称该气体的分压，不包括水蒸气的压强)是101 kPa时，溶解于1体积水里，达到饱和的气体的体积(并需换算成在0 ℃时的体积)，即这种气体在水里的溶解度。
另一种气体的溶解度的表示方法是，在一定温度下，该气体在100 g水里，气体的总压强为101 kＰa(气体的分压加上当时水蒸气的压强)所溶解的质量，用这种方法表示气体的溶解度就可和教材中固体溶解度的定义统一起来。
气体物质的溶解性和溶解度的关系固体物质的溶解度1．概念在一定温度下，某固态物质在100g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量，叫做这种物质在这种溶剂里的溶解度。