气体混合与气体溶解度气体的混合与溶解规律
溶解化学知识点总结归纳
溶解化学知识点总结归纳一、溶解的基本概念溶解是指将固体、液体或者气体溶质溶解于液体溶剂中，形成均相的混合物。
在化学中，通常我们所说的溶解指的是固体溶质溶解于液体溶剂中的过程。
然而，溶解也可以是液体在液体中的溶解，或者气体在液体中的溶解。
在溶解中，溶质的分子或离子散布至溶剂的分子或离子之中，形成均匀的溶液。
溶解的基本概念包括两个过程，即分子间的间隙增大和新溶质加入的过程。
二、溶解过程溶解过程是指溶质分子或离子从固体或气体状态转变为溶液状态的过程。
溶解过程包括物质的分散和溶质和溶剂分子之间的相互作用两个方面。
物质的分散是指溶质的分子或离子在溶剂中得到分散，从而增大了物质的表面积，有利于溶质分子和溶剂分子之间的相互作用。
溶质和溶剂分子之间的相互作用是指分散的溶质分子或离子在溶剂中与溶剂分子之间相互作用，从而形成溶解态的过程。
在溶解过程中，需要克服固体溶质的内聚力和液体溶剂的表面张力和分子间作用力，对气体溶质来说，则还需要克服气体分子之间的相互作用力和气泡的表面张力，才能形成溶解态的过程。
三、溶解度溶解度是指在一定温度下，单位质量的溶剂能够溶解最大量的溶质的量。
溶解度可以用溶质在100克溶剂中最大溶解量的克数来表示。
溶解度与溶剂的种类、温度和压强有关。
溶解度的测定可以通过溶解物质在溶剂中的量的测定、或者通过溶解物质在溶剂中的浓度的测定。
四、影响溶解度的因素（1）温度在常温下，晶体溶质在液态溶剂中溶解，是一个热力学平衡过程，包括晶体溶质溶解和溶质溶解后形成活化态的过程。
晶体溶质在溶剂中的溶解需要吸收热量，这个过程是吸热过程，吸热过程需要一定的温度才能完成。
晶体溶质在液态溶剂中溶解的情况，溶质在溶剂中的溶解量随着温度的升高而增大。
液态溶剂中溶质的晶体在温度升高后，晶体内能的增大，分子内的正负离子间的库伦力减小，这使得晶体分子的内聚作用减小。
此外，温度升高还使液态溶剂的分子能量增大，活动度增大，从而使溶质分子向液态溶剂中扩散的能力增强。
气体的性质和用途
气体的性质和用途气体是一种物质的状态，具有独特的性质和广泛的应用。
本文将介绍气体的性质和用途，并探讨其在不同领域中的重要性。
一、气体的性质1. 可压缩性：气体分子之间的间距较大，分子之间的相互作用力较弱，因此气体具有可压缩性。
当外界施加压力时，气体分子会被压缩，体积减小。
2. 可扩散性：气体分子具有高速运动的特性，因此能够在容器中自由运动并扩散到其他区域。
3. 可混合性：不同气体可以混合在一起，形成新的气体。
混合气体的性质取决于各个组成气体的性质和比例。
4. 可溶性：气体可以溶解在液体或固体中，形成溶液。
溶解度取决于气体和溶剂之间的相互作用力。
二、气体的用途1. 工业应用气体在工业生产中有广泛的应用。
例如，氧气被用于氧化反应和燃烧过程，氮气被用于惰性气氛的创建，氢气被用于氢化反应和氢能源的生产等。
此外，气体还被用于制造和加工金属、塑料、化学品等工业产品。
2. 医疗应用气体在医疗领域中扮演着重要的角色。
例如，氧气被用于呼吸机和氧气吸入装置，为患者提供呼吸支持。
氧气还被用于氧疗、麻醉和手术过程中。
此外，一些气体如氮气和二氧化碳也被用于冷冻和冷冻保存。
3. 能源应用气体在能源领域中有重要的应用。
天然气是一种重要的燃料，被广泛用于发电、供暖和燃气炉等。
氢气被认为是一种清洁能源，可以用于燃料电池和氢能源的开发。
此外，气体还被用于储能和传输能源。
4. 环境应用气体在环境保护中发挥着重要的作用。
例如，臭氧层中的臭氧可以吸收紫外线，保护地球表面免受紫外线的伤害。
二氧化碳是一种温室气体，参与了地球的能量平衡和气候变化。
此外，气体还被用于空气净化和废气处理。
5. 日常生活应用气体在日常生活中有各种应用。
例如，液化石油气（LPG）被用于烹饪和供暖。
气体还被用于汽车的空调系统、气球的充气、焊接和切割等。
三、气体的重要性气体的性质和用途使其在各个领域中都具有重要的地位。
气体的可压缩性使其在储存和运输中更加便利。
气体的可扩散性使其在化学反应和传递物质中起到重要的作用。
第4章气体吸收
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单相中物质的分子扩散
什么是分子扩散？在一相内部有浓度差存在时， 由于分子无规则的热运动引起的物质传递，简 称扩散。扩散的快慢用扩散通量表示
扩散通量—在单位时间内单位截面积上扩散传 递的物质量；kmol/m2 s ，用 J表示。
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4.2.3 填料吸收塔的计算
4.2.3.1 吸收塔的物料衡算 4.2.3.2 吸收剂用量 4.2.3.3 填料层高度的计算 4.2.3.4 吸收塔的操作调节
4.3 吸收塔理论板层数的计算
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4.2.3 填料吸收塔的计算 4.2.3.1 吸收塔的物料衡算
全塔物料衡算（逆流吸收）
Gy 1 +Lx 2 =Gy 2+ Lx 1
13
五、解吸（脱吸）
解吸：将溶质从溶剂中释放出来的操作 常用的解吸方法：升温、减压、吹气，升温和吹气通
常同时进行。 与吸收的比较
1）设备通用 2）传质理论相同。但因为传质方向不同，推动力的表 现形式改变 3）当用吹气解吸时，与吸收中最小液气比对应，存在 最小气体用量问题。
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六、吸收剂的选择
成氨生产的氮氢混合气中的CO2和CO的净化；在接触法生 产硫酸中二氧化硫的干燥等。 ②分离气体混合物 用以得到目的产物或回收其中一些组分， 如石油裂解气的油吸收，将C2以上的组分与甲烷、氢分开； 用N－甲基吡咯烷酮作溶剂，将天然气部分氧化所得裂解 气中的乙炔分离出来；焦炉气的油吸收以回收苯等。
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工业生产中的吸收过程
体中一个或几个组分便溶解于液体中 形成溶液，而不溶解的组分则留在气 相中，从而实现其分离。
尾气V1 吸收剂 L0
吸收依据是混合气体中各组分在同一 溶剂中溶解度的不同。
混合气体总压力与各组成气体分压的关系
混合气体总压力与各组成气体分压的关系混合气体是由两种或多种不同气体组成的气体体系。
在混合气体中，各组成气体都会对总压力产生一定的贡献，这种贡献被称为分压。
混合气体总压力与各组成气体分压之间存在着一定的关系。
根据道尔顿定律，混合气体中各组成气体的分压等于该气体在相同条件下所具有的压强。
假设混合气体由n种气体组成，分别为气体1、气体2、…、气体n，其分压分别为P1、P2、…、Pn。
总压力为P，则有以下关系：P = P1 + P2 + … + Pn混合气体总压力与各组成气体分压之间的关系可以通过实验得到。
下面将介绍几种常见的实验方法。
1. 装置法装置法是一种常用的实验方法，适用于液体中溶解气体的测定。
首先，在装有溶液的容器中，用气密装置收集溶解气体，测得气体的体积为V。
然后，将气体收集容器与一个气压计连接，测得气体的压力为P。
根据装置法的实验结果，可以得到混合气体总压力与溶解气体分压之间的关系。
2. 气体收集法气体收集法是一种常见的实验方法，适用于气体反应的测定。
在气体收集法中，通常使用气密容器将反应生成的气体收集起来，并测得气体的体积为V。
然后，将气体收集容器与一个气压计连接，测得气体的压力为P。
通过气体收集法实验的结果，可以得到混合气体总压力与反应生成气体分压之间的关系。
3. 气体溶解法气体溶解法是一种常用的实验方法，适用于气体在溶液中的溶解度测定。
在气体溶解法中，将气体通入一定体积的溶液中，并测得溶液中溶解气体的质量为m。
然后，将气体通入的容器与一个气压计连接，测得气体的压力为P。
通过气体溶解法实验的结果，可以得到混合气体总压力与溶解气体分压之间的关系。
混合气体总压力与各组成气体分压的关系在多种实际应用中都具有重要意义。
例如，在化学反应中，混合气体的分压决定了反应的速率和平衡位置。
在气体收集和气体溶解实验中，混合气体的总压力和分压可以用来计算气体的摩尔分数和溶解度。
此外，在空气污染和气象观测中，混合气体的总压力和分压可以用来评估气体的浓度和变化趋势。
溶解度与物质的溶解特性
溶解度与物质的溶解特性物质的溶解是指溶质分子或离子在溶剂中逐渐分散和混合的过程，溶解度是指在特定条件下溶质能溶解在溶剂中的最大量。
溶解度和物质的溶解特性之间存在着密切的关系，物质的溶解特性直接影响其溶解度的大小和溶解过程的速率。
本文将从溶解度的概念、影响溶解度的因素以及不同物质的溶解特性等方面进行论述。
一、溶解度的概念溶解度是指在一定温度和压力下，在溶剂中能够溶解的物质的最大量。
通常以溶质在100克溶剂中溶解的质量来表示，单位为克/100克溶剂。
溶解度与冷却和浓缩过程有关，通常在饱和溶液的实验条件下确定。
二、影响溶解度的因素1. 温度：一般来说，溶解度随着温度的升高而增加。
这是因为在高温下，溶质分子或离子的热运动增强，与溶剂分子之间的相互作用减弱，使溶质更容易分散和溶解在溶剂中。
2. 压力：对于固体和液体溶质在液体溶剂中的溶解度，压力的变化对其溶解度影响较小。
但是对于气体溶质在液体溶剂中的溶解度，压力的升高会导致溶解度的增加，这与亨利定律有关。
3. 溶剂的性质：不同溶剂具有不同的溶解能力。
如极性溶剂对极性溶质有较好的溶解能力，而非极性溶剂对非极性溶质有较好的溶解能力。
4. 溶质的性质：溶质的分子或离子的大小、极性、电荷等性质对其溶解度有影响。
例如，小分子具有较大的溶解度，而大分子则溶解度较小；极性分子在极性溶剂中溶解度较高，而非极性分子在非极性溶剂中溶解度较高。
三、不同物质的溶解特性1. 无机盐的溶解特性：无机盐通常以离子的形式溶解在水中。
根据溶解度的大小，可以将无机盐分为可溶性盐和不溶性盐。
可溶性盐在水中能够完全溶解，形成电离的离子，而不溶性盐仅在水中溶解极少量。
2. 有机物的溶解特性：有机物通常是以分子的形式溶解在溶剂中。
有机物的溶解度主要受分子间相互作用力的影响。
极性有机物在极性溶剂中溶解度较高，而非极性有机物则在非极性溶剂中溶解度较高。
3. 气体的溶解特性：气体在液体中的溶解度受溶剂和气体压力的影响。
气液相平衡关系
4．2气液相平衡关系本节教学要求1、重点掌握的内容：相平衡的影响因素及相平衡关系在吸收过程中的应用；2、熟悉的内容：溶解度、平衡状态、平衡分压、亨利定律。
4.2.1 相组成表示方法1．质量分率与摩尔分率质量分率：质量分率是指在混合物中某组分的质量占混合物总质量的分率。
对于混合物中的A 组分有mm w A A = （4-1） 式中 A w ——组分A 的质量分率；A m ——混合物中组分A 的质量，kg ；m ——混合物总质量，kg 。
1N B A =⋅⋅⋅++w w w （4-2）摩尔分率：摩尔分率是指在混合物中某组分的摩尔数n A 占混合物总摩尔数n 的分率。
对于混合物中的A 组分有 气相：nn y A A = （4-3） 液相：n n x A A =（4-4） 式中 A y 、A x ——分别为组分A 在气相和液相中的摩尔分率；A n ——液相或气相中组分A 的摩尔数，n ——液相或气相的总摩尔数。
1N B A =⋅⋅⋅++y y y （4-5） 1N B A =⋅⋅⋅++x x x （4-6） 质量分率与摩尔分率的关系为：NN B B A A A A x /M w /M w /M w /M w A ⋅⋅⋅++= （4-7） 式中 B A M M 、——分别为组分A 、B 的分子量。
2．摩尔比摩尔比是指混合物中某组分A 的摩尔数与惰性组分B （不参加传质的组分）的摩尔数之比，其定义式为BA A n n Y = （4-8）B A A n n X =（4-9） 式中 A Y 、A X ——分别为组分A 在气相和液相中的摩尔比；摩尔分率与摩尔比的关系为XX x +=1 （4-10） YY y +=1 （4-11） -x x X 1= （4-12） -yy Y 1= （4-13） 【例5-1】 在一常压、298K 的吸收塔内，用水吸收混合气中的SO 2。
已知混合气体中含SO 2的体积百分比为20%，其余组分可看作惰性气体，出塔气体中含SO 2体积百分比为2%，试分别用摩尔分率、摩尔比和摩尔浓度表示出塔气体中SO 2的组成。
化工原理教学课件第四章(吸收)第0节
是变化的。如用水吸收混于空气中氨的过程，氨作
为溶质可溶于水中，而空气与水不能互溶（称为惰
性组分）。随着吸收过程的进行，混合气体及混合
液体的摩尔数是变化的，而混合气体及混合液体中 的惰性组分的摩尔数是不变的。此时，若用摩尔分 率表示气、液相组成，计算很不方便。为此引入以 惰性组分为基准的摩尔比来表示气、液相的组成。
度的大小，m 值越大，则表明该气体的溶解度越小；反之，
则溶解度越大。
若系统总压为P，由理想气体分压定律可知
同理
p=Py
将上式代入式2-1可得
将此式与式2-5比较可得： (2-6) 将式2-6代入式2-4，即可得H～m的关系为： (2-7)
(4) Y ～X关系
式2-5是以摩尔分率表
示的亨利定律。在吸收过程中，混合物的总摩尔数
摩尔比的定义如下：
X＝(液相中溶质的摩尔数)/(液相中溶剂的摩尔数)＝ Y＝(气相中溶质的摩尔数)/(气相中惰性组分的摩尔数)＝ (2-8)
上述二式也可变换为:
(2-10) (2-11)
(2-9)
将式2-10和2-11代入式2-5可得：
整理得 (2-12) 当溶液组成很低时， <<1，则式2-12可简化为 (2-13)
的饱和组成。
气体在液体中的溶解度可通过实验测定。由实验结果 绘成的曲线称为溶解度曲线，某些气体在液体中的溶解度 曲线可从有关书籍、手册中查得。
图片2-3、图片2-4和图片2-5分别为总压不很高时氨、 二氧化硫和氧在水中的溶解度曲线。从图分析可知： （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最大 ，氧在水中的溶解度最小。这表明氨易溶于水，氧难溶于 水，而二氧化硫则居中。 （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。
化工原理28气体吸收
煤气中的芳烃,可采用洗油吸收方法回收芳烃获得粗苯.
二、吸收操作分类
*物理吸收与化学吸收 *等温吸收与非等温吸收 *单组分吸收与多组分吸收 *定态吸收与非定态吸收（过程参数是否随时间而变） 本章讨论所作的基本假定： 单组分、低浓度、连续定态逆流、等温物理吸收
三、吸收操作的经济性
吸收操作费用主要包括： ①气、液两相流经吸收设备的能量消耗； ②溶剂的挥发损失和变质损失；
=
0
dz dz dz
—d —PA = - —d P—B
dz
dz
—d C—A= - —d —CB
dz
dz
DAB = DBA = D
若选择固定的，垂直扩散方向的截面为基准，观察 扩散传质的速率。对于定态分子扩散则有
NA= JA
同理有
NB= JB
由以上讨论可知，等摩尔逆向扩散过程传质速率的大小主
要是分子扩散的贡献。
有总体流动时的传质速率： 对于B组分有： NB = JB+NBM =0
即： JB= - NBM
且
NAM
PA
——— = ———
NBM
PB
JB= -NBM = - JA
对于A组分，其传递速率 ：
即：
NA = JA + NAM = JA + NBM PA / PB NA =（1+ PA / PB）JA
NA=
dCA JA= - DAB———
dZ 式中：
JA— 组分A沿Z方向的扩散通量kmol/m2 ·s； CA— 组分A在混合物中摩尔浓度kmol/ m3 ; DAB—组分A在A、B混合中的扩散系数，m2/s 。
同理，对B组分的扩散可表示为
dCB JB= - DBA———
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气体混合与气体溶解度气体的混合与溶解规
律
一、引言
在日常生活中，我们经常遇到气体的混合与溶解现象。无论是空气
的成分、汽车尾气的污染物、可乐中的二氧化碳溶解度等，都涉及到
气体的混合与溶解规律。本文将探讨气体混合与溶解度的基本规律，
为了表达清晰，我们将从气体的混合开始讲解。
二、气体的混合规律
1. 压强与分压
当不同气体混合在一起时，每种气体都对容器施加一定的压强。这
种压强称为分压。根据道尔顿分压定律，每种气体的分压等于该气体
在混合气体中所占比例乘以总压强。举例来说，当氧气和氮气混合在
一起时，氧气占总混合气体的比例越大，氧气的分压就越高。
2. 饱和蒸汽压
饱和蒸汽压是气体溶解度的重要指标。当气体与液体接触时，气体
会溶解到液体中并形成饱和溶液，此时气体与液体之间的蒸汽压达到
平衡。饱和蒸汽压随着温度的升高而增加，因为温度升高会增加气体
分子的运动速度，进而增加气体分子逸出液体的几率。
三、气体溶解度的影响因素
1. 温度
气体的溶解度与温度呈反比关系。随着温度的升高，气体分子的运
动速度增加，离开溶液的几率也增加，导致溶解度降低。相反，降低
温度会使得气体分子运动缓慢，更容易被液体吸附，因此溶解度会增
加。
2. 压强
根据亨利定律，溶解度与气体的分压成正比。当气体分压增加时，
气体分子逸出液体的速率减小，从而溶解度增加。这也是为何在汽水
罐上方封闭后，压强会增加，二氧化碳溶解度增加，使得汽水泡沫更
多的原因。
3. 溶质性质
不同气体的溶解度取决于其性质。一些气体具有较大的极性，如氨
气，它们与极性溶剂的相互作用比非极性气体更强，所以溶解度较高。
而一些非极性气体如氧气，与溶剂相互作用较小，因此溶解度相对较
低。
四、应用及实际案例
1. 气体的分离与提纯
利用气体混合的不同分压，我们可以通过分离技术将混合气体分离
为纯净的单一气体。例如，通过液态空分技术可以将液氧与液氮分离，
在工业上得到纯净的氧气和氮气。
2. 汽车尾气的净化
汽车尾气中包含大量的有害气体，如一氧化碳、氮氧化物等。通过
尾气净化装置，利用气体混合和溶解原理，可以将这些有害气体转化
为无害气体，减少对环境的污染。
3. 气体溶解度对生物体的影响
水中的氧气溶解度对于水生生物非常重要。水中溶解的氧气可以供
鱼类呼吸，但随着水温的升高，氧气溶解度降低，可能导致水生生物
缺氧甚至死亡。因此，在水体管理中需要关注气体溶解度的变化，保
护水生生物的生存。
五、结论
通过混合与溶解规律的探讨，我们了解到气体的混合与溶解度受到
多个因素影响。温度、压强和溶质性质都会对气体溶解度产生影响。
深入了解气体的混合与溶解规律，有助于我们应用于实际生活中，例
如分离气体混合、净化尾气等。同时，我们也需要关注气体溶解度对
生物体的影响，保护生态环境和生物多样性。无论是在工业生产还是
环境保护中，深入研究和了解气体混合与溶解规律都有着重要的意义。