二氧化氮、分子永不停息的做無規則運動
D. 如圖為研究氣體擴散的實驗裝置兩個瓶中分別重要二氧化碳碳氣體和空氣中氧化碳
二氧化氮氣體是紅棕色的．
應該將下邊瓶子裝入二氧化氮氣體，因為二氧化氮氣體的密度大於空氣的密度，本來應該在空氣的下方．
如果發現上邊瓶子內的氣體也變成了紅棕色，則說明二氧化氮氣體分子在做無規則運動，就可以證明擴散現象的存在，即二氧化氮氣體在不停地向空氣進行擴散．
故答案為：二氧化氮；一切物體的分子都在永不停息地做無規則運動．
E. 圖1-4是為「研究人體呼出的氣體中的二氧化碳含量」設計的實驗裝置
A、可用排水法收集氣體，故A錯誤；
B、對比實驗必須在相同的條件下進行，所以這是在實驗設計階段必須注意的事項，故B正確；
C、對比實驗不一定在在密閉裝置中進行，故C錯誤；
D、二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，所以注入石灰水後振盪與氣體通入石灰水的現象相同，故D錯誤．
故選：B．
F. 有沒有有關氮氣吸附實驗的分析資料
實驗六 吸收實驗
(一)丙酮填料吸收塔的操作及吸收傳質系數的測定
一、實驗目的
1、了解填料吸收塔的結構和流程；
2、了解吸收劑進口條件的變化對吸收操作結果的影響；
3、掌握吸收總傳質系數Kya的測定方法。
二、實驗內容
1、測定吸收劑用量與氣體進出口濃度y1、y2的關系;
2、測定氣體流量與氣體進出口濃度y1、y2的關系;
3、測定吸收劑及氣體溫度與氣體進出口濃度y1、y2的關系;
三、實驗原理
吸收是分離混合氣體時利用混合氣體中某組分在吸收劑中的溶解度不同而達到分離的一種方法。不同的組分在不同的吸收劑、吸收溫度、液氣比及吸收劑進口濃度下，其吸收速率是不同的。所選用的吸收劑對某組分具有選擇性吸收。
1、吸收總傳質系數Kya的測定
傳質速率式： NA=Kya·V填·△Ym (1)
物料衡算式： G空(Y1-Y2)=L(X1-X2) (2)
相平衡式： Y=mX (3)
(1)和(2)式聯立得： Kya= (4)
由於實驗物系是清水吸收丙酮，惰性氣體為空氣，氣體進口中丙酮濃度y1>10%,屬於高濃度氣體吸收，所以：
Y1= ； Y2= ；
G空—空氣的流量（由裝有測空氣的流量計測定）,Kmol/m2·h；
V填—與塔結構和填料層高度有關；
其中： (5)
； ；
L—吸收劑的流量（由裝有測吸收劑的流量計測定）, Kmol/m2·h；
m---相平衡常數（由吸收劑進塔與出塔處裝的溫度計所測溫度確定），吸收溫度：
附：流量計校正公式為：
, L/h (GN為空氣轉子流量計讀數)
單位變換： ，Kmol/m2·h；（其中，A為塔橫截面積， ）
，Kmol/m2·h；（其中，L0是水流量l/h，M0是水的摩爾質量）
2、吸收塔的操作
吸收操作的目標函數：y2 或 η=
影響y2 有：1).設備因素；2).操作因素。
1).設備因素
a、填料塔的結構
典型的填料塔結構為塔體是一圓形筒體，筒體內分層安放一定高度的填料層，填料層底端由擱柵支撐，液體分布器和液體再分布器將吸收劑均勻地分散至整個塔截面的填料上。液體靠重力自上而下流動，氣體靠壓差自下而上流動。填料的表面覆蓋著一層液膜，氣液傳質發生在氣液接觸面上。
最早的填料拉西(1914)由拉西發明，它是一段外徑和高度相等的短管，時隔多年，鮑爾環，階梯環，彈簧填料，θ環填料……不銹鋼金屬
圖1. 填料塔結構示意圖
絲網波紋填料，以及種類繁多的規整填料。評價填料特性的三個數字：
i)比表面積 a (m2/m3) 越大越好；
ii)空隙率ε 氣體阻力盡可能小，ε越大越好；
iii)單位堆積體積內的填料數目n。
b、 填料的作用
(1) 增加氣液接觸面積
應滿足：i) 80%以上的填料潤濕。
ii) 液體為分散相，氣體為連續相 (反之為鼓泡塔，失去填料的作用) 。
(2) 增加氣液接觸面的湍動
應滿足：i) 保證氣液逆流。
圖2. 操作線與平衡線的關系
ii) 要有適宜的液氣比，若氣速過大，液體下降速度為零，即發生液泛。填料塔的操作滿足了上述要求，填料才會起作用。
c、 液體分布器的作用
(1)較高的填料層，需分段安裝液體再分布器。
(2)克服液體向壁偏流現象，為此，每隔一定高度的填料層，要裝有液體再分布器。
(3)使填料均勻潤濕，從而增加氣液接觸面積。
2）、操作因素
本文所強調對於特定的吸收過程，改變L、t、x2三要素對改善y2所起的作用是不同的，即回答特定的吸收過程，三要素中哪一個是控制因素。
(1)、當L/G >m時，推動力△ym 由操作線某一端靠近平衡線的那一頭所決定，見圖2所示。若增加吸收劑L的流量導致解吸超負荷，解吸不徹底，所引起的後果是吸收劑進口濃度x2增加，從而使吸收後尾氣濃度y2 也增加。針對這種情況，控制操作要素是x2，降低x2，見圖2所示。
其方法有二種：
i)改善解吸塔的操作，採用一切能使解吸徹底的方法。
ii)增加新鮮吸收劑的用量。
(
2) 當L/G<m時，若適當增加吸收劑流量，其一改善了操作線的斜率，見圖3所示，△ym將增加；其二對液膜傳質分系數的提高也有一定的貢獻。如果物系屬於液膜控制，此時的控制操作要素是適當增加吸收劑的流量L。
但是，L的增加有適度的要求，一般為L/G=(1.1～2)(L/G)min,還應同時考慮再生設備的處理能力。
（3）當吸收系強放熱過程時，意味著自塔頂而下，吸收液溫度增加很大，甚至達到了解吸溫度。此時的平衡線斜率變陡，傳質推動力△ym下降，見圖4所示。如，用水來吸收SO3制H2SO4,第一步只能先製得93%的硫酸，再用93%硫酸冷卻後吸收SO3,經脫去少量水，才製得98%濃硫酸。因此，針對這種情況，控制操作要素是吸收劑溫度t，即吸收液需經中間冷卻後再吸收。
四、實驗裝置流程圖
1、設備流程圖
2、 主要設備儀表
管道加熱器，吸收塔，丙酮鼓泡器，壓力定值器，空氣壓縮機，流量計，測溫儀表
3、 主要設備參數
玻璃彈簧填料塔參數：塔徑：35mm 填料高度：240mm 定值器參考設定壓力：0.02-0.08MPa
瓷拉西環填料塔參數：塔徑：35mm 填料高度：400mm 定值器參考設定壓力：0.02-0.08MPa
4、 用氣相色譜測丙酮的操作條件（氣相色譜儀GC961T）
進樣器溫度： 150℃ 熱導池溫度： 150℃
柱箱初始溫度： 150℃ 載氣流量A： 刻度5左右
載氣流量B： 刻度5左右 電流： 80MA
進樣量（六通閥進樣）： 25ML
五、實驗步驟
1、打開吸收劑計量流量計至刻度為2 L/h。
2、打開空氣壓縮機，調節壓力定值器至刻度為0.02Mpa，此壓力足夠提供氣體流動的推動力，因為尾氣排放直接放空。
3、調節液封裝置中的調節閥使吸收塔塔底液位處於氣體進口處以下的某一固定高度。
4、調節空氣計量流量計至刻度為400 L/h。
5、待穩定10 min後，分別對氣體進、出口y1、y2取樣分析，為使實驗數據准確起見，先取y2,後取y1；取樣針筒應在取樣分析前用待測氣體洗二次，取樣量近30ml。
6、當常溫吸收實驗數據測定完後，將吸收劑進口溫度調節器打開，旋至電流刻度為1.2A，待進、出口溫度顯示均不變時，取樣分析。
注意事項：
1、 室溫大於15℃時，空氣不需加熱，即可達到配料要求。若室溫偏低，可預熱空氣使y1達到要求。
2、 各儀表讀數恆定5min以後，即可記錄或取樣分析有關數據，再按預先設計的實驗方案調節有關參數。
3、 用微量針管取樣時，應特別仔細，按老師要求操作。
六、實驗報告的內容和要求
1、 數據採集完後用計算機進行處理。
2、 取一組數據進行示例計算，計算出ΔYm、η、Kya。
3、對實驗結果進行討論和分析。
七、思考題
1、 從傳質推動力和傳質阻力兩方面分析吸收劑流量和吸收劑溫度對吸收過程的影響？
2、 從實驗數據分析水吸收丙酮是氣膜控制還是液膜控制，還是兩者兼有之？
3、 填料吸收塔塔底為什麼必須有液封裝置，液封裝置是如何設計的。
4、 將液體丙酮混入空氣中。除實驗裝置中用到的方法外，還可有哪幾種？
附表：
原始數據記錄表格
No 液相流量L/h 氣相流量L/h 液相進口溫度℃ 液相出口溫度℃ 氣相進口濃度mol% 氣相出口濃度mol%
1
2
3
4
5
（二）氨填料吸收塔的操作及吸收傳質系數的測定
一、實驗目的
1、了解填料吸收塔的結構和流程；
2、了解吸收劑進口條件的變化對吸收操作結果的影響；
3、掌握吸收總傳質系數Kya的測定方法。
二、實驗內容
1、測量某噴淋量下填料層(ΔP/z)--U關系曲線；
2、在一定噴淋量下，計算混合氣體中氨組分為O.02靡爾比時的傳質系數Kya。
三、實驗原理
1、總傳質系數Kya的測定
（1）
式中：v--空氣的摩爾流量 mol/h；
Kya--傳質系數 mol/m3·h；
Ω—塔的橫截面積 m2；
HOG--氣相總傳質單元高度 m。
由(7--1)可知， (2)
2、氣相總傳質單元高度的HOG的測定:
(3)
式中: Z--填料層總高度 m;
NOG--氣相總傳質單元數;
3、氣相總傳質單元數NOG的測定，
(4)
式中:y1--塔底氣相濃度;
y2--塔頂氣相依度;
ΔYm--平均濃度差。
4、氣相平均推動力ΔYm的測定：
（5）
5、吸收塔的操作和調節:
吸收操作的結果最終表現在出口氣體的組成y2上，或組分的回收率η上。在低濃度氣體吸收時，回收率可近似用下式計算:
(6)
吸收塔的氣體進口條件是由前一工序決定的，控制和調節吸收操作結果的是吸收劑的進口條件:流率L、溫度t、濃度X三個要素。
由吸收分析可知，改變吸收劑用量是對吸收過程進行調節的最常用的方法，當氣體流率G不變時，增加吸收劑流率，吸收速率NA增加，溶質吸收量增加，那麼出口氣體的組成y2減小，回收度η增大。當液相阻力較小時，增加液體的流量，傳質總系數變化較小或基本不變，溶質吸收量的增加主要是由於傳質平均推動力Δym的增加而引起的，即此時吸收過程的調節主要靠傳質系數大幅度增加，而平均推動力可能減小，但總的結果使傳質速度增大，溶質吸收量增大。
吸收劑入口溫度對吸收過程影響也甚大，也是控制和調節吸收操作的一個重要因素。降低吸收劑的溫度。使氣體的溶解度增大，相平衡常數減小。
對於液膜控制的吸收過程，降低操作溫度、吸收過程的阻力 將隨之減小，結果使吸收效果變好，y2降低，而平均推動力ΔYm或許會減小。對於氣相控制的吸收過程，降低操作溫度，過程 阻力 不變，但平均推動力增大，吸收效果同樣將變好。總之，吸收劑溫度的降低，改變了相平衡常數，對過程阻力及過程推動力都產生影響，其總的結果使吸收效果變好，吸收過程的回收度增加。
吸收劑進口濃度x2是控制和調節吸收效果的又一重要因素。吸收劑進口濃度x2降低，液相進口處的推動力增大，全塔平均推動力也將隨之增大而有利於吸收過程回收率的提高。
應當注意，當氣液兩相在塔底接近平衡( )欲降低y2，提高回收率，用增大吸收劑用量的方法更有效,見圖(a)。但是，當氣液兩相在塔頂接近平衡時( )提高吸收劑用量，即增大 並不能使y2明顯的降低，只有用降低吸收劑入塔濃度x2才是有效的,見圖（b）。
四、實驗設備、儀表及流程圖
1、設備參數:
(1)鼓風機：XGE型旋渦氣泵，型號2，最大壓力1176Kpa，最大流量:75m3/h
(2)填料塔:材質為硼酸玻璃管，內裝10X10X1.5瓷拉兩環，填料層高度Z=0.4m;
填料塔內徑D=0.075m
(3)液氨瓶一個
2、流量測量
(1)空氣轉子流量計：型號：LZB—25 流量范圍：2.5—25m3/h 精度：2.5℅
(2)水轉子流量計: 型號：LZB--6 流量范圍：6—60l/m 精度：2.5℅
3、濃度測量：
(1)塔底吸收液濃度分析：定量化學分析儀一套。
(2)塔頂尾氣濃度分析：吸收瓶、量氣瓶、水準瓶一套。
4、實驗裝置及流程圖
五、實驗方法及步驟
1、測量某噴淋量下填料層(ΔP/Z)一U關系曲線
先打開水的調節閥，使水的噴淋量為40L/h，後啟動鼓風機，用空氣調節閥調節進塔的空氣流量，按空氣流量從小到大的順序讀取填料層壓降ΔP，轉子流量計讀數和流量計處空氣溫度，並注意觀察塔內的操作現象，一旦看到液泛現象時記下對應的空氣轉子流量計讀數。在對數坐標紙上標出液體噴淋量為40L/h時(ΔP/Z)一U關系曲線，確定液泛氣速與觀察的液泛氣速相比較。
2、測一定空氣流量和水流量下的氨氣的吸收效果
選擇適宜的空氣流量和水流量(建議水流量為30L/h)，計算向進塔空氣中送入的氨氣流量，使混合氣體中氨組分為0.02左右摩爾比。待吸收過程基本穩定後，記錄各流量計讀數和溫度，記錄塔底排出液的溫度，並分析塔頂尾氣及塔底吸收液的濃度。
3、尾氣分析方法
a、排出兩個量氣管內空氣，使其中水面達到最上端的刻度線零點處，並關閉三通旋塞。
b、用移液管向吸收瓶內裝入5ml濃度為0.005M左右的硫酸並加入1一2滴甲基橙指示液。
c、將水準瓶移至下方的實驗架上，緩慢地旋轉三通旋塞，讓塔頂尾氣通過吸收瓶，旋塞的開度不宜過大，以能使吸收瓶內液體以適宜的速度不斷循環為限。
從尾氣開始通入吸收瓶起就必需始終觀察瓶內液體的顏色，中和反應達到終點時立即關閉三通旋塞，在量氣管內水面與水準瓶內水面齊平的條件下讀取量氣管內空氣的體積。
若某量氣管內已充滿空氣，但吸收瓶內未達到終點，可關閉對應的三通旋塞，讀取該量氣管內的空氣體積，同時啟用另一個量氣管，繼續讓尾氣通過吸收瓶。
d、用下式計算尾氣濃度Y2
因為氨與硫酸中和反應式為:
所以到達化學計量點(滴定終點時)，被滴物的摩爾數 和滴定劑的摩爾數 之比為：
式中： ， ---分別為NH3和空氣的摩爾數
---硫酸溶液體積摩爾濃度，mol溶質/L溶液
---硫酸溶液的體積，mL
---量氣管內空氣總體積，mL
T0---標態時絕對溫度，2.73K
T---操作條件下的空氣絕對溫度，K。
4、塔底吸收液的分析方法
a、當尾氣分析吸收瓶達終點後即用三角瓶接取塔底吸收液樣品，約200ml並加蓋。
b、用移液管取塔底溶液I0mL置於另一個三角瓶中，加入2滴甲基橙指示劑。
c、將濃度約為0.1N的硫酸置於酸滴定管內，用以滴定三角瓶中的塔底溶液至終點。
5、 水噴淋量保持不變，加大或減小空氣流量，相應地改變氨流量，使混合氣中的氨濃度與第一次傳質實驗時相同，重復上述操作，測定有關數據。
注意事項：
1、啟動鼓風機前，務必先全開放空閥2。
2、做傳質實驗時，水流量不以超過40L/h，否則尾氣的氨濃度極低，給尾氣分析帶來麻煩。
3、兩次傳質實驗所用的進氣氨濃度必須一樣。
六、數據記錄與處理
1、干填料時ΔP/z一U關系測定
L=0 填料層高度Z=0.4m 塔徑D=0.075m
序號 填料層高度ΔP(mmH2O) 單位高度填料層壓降ΔP/Z(mmH2O) 空氣轉子流量計讀數(m3/h) 空氣流量計處空氣溫度t(℃) 對應空氣的流量Vh(m3/h) 空塔氣速u(m/s)
1
2
3
……
2、噴淋量為40L/h,ΔP/Z---U關系測定
序號 填料層高度ΔP(mmH2O) 單位高度填料層壓降ΔP/Z(mmH2O) 空氣轉子流量計讀數(m3/h) 空氣流量計處空氣溫度t(℃) 對應空氣的流量Vh(m3/h) 空塔氣速u(m/s) 塔內的操作現象
1
2
3
…
Vh=V轉 公式計算：
式中:V轉一一空氣轉子流量計讀數m3/h，
t一一空氣轉子流量計處空氣溫度 ℃
3、傳質實驗
被吸收的氣體混合物：空氣+氨混合氣；吸收劑：水；填料種類：瓷拉西環；填料尺寸：10XI0XI.5mm;填料層高度：0.4m；塔內徑:75mm
實 驗 項 目 1 2
空氣流量 空氣轉子流量計讀數m3/h轉子流量計處空氣溫度℃流量計處空氣的體積流量m3/h
氨流量 氨轉子流量計讀數m3/h轉子流量計處氨溫度℃流量計處氨的體積流量m3/h
水流量 水轉子流量計讀數L/h水流量
塔頂Y2的測定 測定用硫酸的濃度M mol/L測定用硫酸的體積mL量氣管內空氣總體積mL量氣管內空氣溫度℃
塔底X1測定 滴定用硫酸的濃度mol/L滴定用硫酸的體積mL樣品的體積mL
相平衡 塔底液相的溫度℃相平衡常數m
實 驗 項 目 1 2
塔底氣相濃度Y1,kmol氨/kmol空氣
塔頂氣相濃度Y2,kmol氨/kmol空氣
塔底液相濃度X1,kmol氨/kmol水
Y1* kmol氨/kmol空氣
平均濃度差ΔYm，kmol氨/kmol空氣
氣相總傳質單元數NOG
氣相總傳單元高度HOG m
空氣的摩爾流量V kmol/h
氣相總體積吸收系數Kya kmol氨/m3·h
回收率ηA
物料衡量 氣相給出的氨量G氣=V(Y1-Y2)液相得到的氨量G液=L(X1-X2)kmol氨/h對於G氣的相對誤差Er
G. 對處理難溶氣體的吸收實驗裝置
由收集裝置可知，當該氣體的密度比空氣小時，可以把集氣瓶中的空氣順利排出；吸收裝置中，導管連接了一個漏斗，目的是為了防止倒吸，說明該氣體易溶於水．
故選C．
H. 如圖為「探究人體呼出的氣體成分」的實驗裝置示意圖，請據圖回答下列問題：（1）在此探究實驗中，用於吸
答：通過認復真觀察實驗裝置來判制斷A瓶與B瓶，哪一個是吸氣入口，哪一個是出氣出口，B裝置中長玻璃管直接插入石灰水中，可以理解為出氣口，如果是進氣口的話，石灰水就被吸入到口中了，那麼A裝置就為吸氣口．
（1）明確了A裝置為進氣口，B裝置為出氣口，驗證的是人體呼出的氣體成分，那麼A裝置是吸入的空氣，起對照作用．
（2）人體呼出的氣體二氧化碳增多，氧氣減少，本實驗裝置只能驗證二氧化碳的含量不能驗證氧的多少；B裝置為出氣口，為人體呼出的氣體，根據二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁的特性，石灰水明顯變渾濁的是B瓶．人體呼出較多的二氧化碳最根本的原因是全身的組織細胞進行呼吸作用分解產生的，通過血液循環運輸到肺部毛細血管，二氧化碳透過毛細血管壁、肺泡壁進入肺泡，後隨呼氣的過程排出體外．
故答案為：（1）A
（2）B；二氧化碳；組織細胞；毛細血管；肺泡；呼氣 |
I. （7分）實驗室常用下列裝置研究氣體的製取和性質，根據所學知識回答下列問題。 （1）寫出實驗室用A裝置
2KMnO 4  2KCl + 3O 2 ↑）⑵ E；，用排水法收集的氣體純度高，集氣瓶殘留的少量水能吸收鐵燃燒時放出的熱量，防止熔化物濺落下來炸裂集氣瓶。⑶反應物是固體和液體，反應不需要加熱。（其它答案合理給分）⑷ 3．5g（1分）
J. 如圖所示為研究氣體擴散的實驗裝置，兩個瓶中分別裝有二氧化氮氣體和空氣，其中二氧化氮氣體的密度大於空
二氧化來氮氣體源是紅棕色的．
應該將下邊瓶子裝入二氧化氮氣體，因為二氧化氮氣體的密度大於空氣的密度，本來應該在空氣的下方．
如果發現上邊瓶子內的氣體也變成了紅棕色，則說明二氧化氮氣體分子在做無規則運動，就可以證明擴散現象的存在，即二氧化氮氣體在不停地向空氣進行擴散．
故答案為：二氧化氮，一切物體的分子都在永不停息地做無規則運動． |
與研究氣體吸附的實驗裝置相關的資料
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2KCl + 3O 2 ↑）⑵ E；，用排水法收集的氣體純度高，集氣瓶殘留的少量水能吸收鐵燃燒時放出的熱量，防止熔化物濺落下來炸裂集氣瓶。⑶反應物是固體和液體，反應不需要加熱。（其它答案合理給分）⑷ 3．5g（1分）