1. （2013上海模拟）某同学用如图所示实验装置测定果蝇幼虫的呼吸速率．实验所用毛细管横截面积为1mm2，实
A、图中X为NaOH溶液，NaOH的作用是吸收呼吸产生的二氧化碳，软管夹关闭后液滴将向左移动回．所以A描述错误．答
B、20min～30min内毛细管中液滴移动的距离变化是130-65=65mm，体积变化是65mm×1mm2=65mm3，平均吸收速率为6.5mm3/min．所以B描述正确．
C、若将试管充入N2，将X换为清水试管中积累了大量二氧化碳和N2，抑制了果蝇的无氧呼吸．所以C描述错误．
D、增设的对照实验应是不加果蝇，并将该装置置于相同的环境中．所以D描述错误．
故应选B．
2. 8. 图中的实验装置用于测量大麦种子的呼吸速率，
用甲装置的结果加上乙装置（校正值）的结果，除以4，这是10克大麦种子的，再除内以10就是所要的结容果。
（50+20）/4=17.5；
17.5/10=1.75（mm3·g-1·h-1）。
答案是：大麦种子25℃条件下4h内的平均速率为1.75（mm3·g-1·h-1）。
3. 化工原理吸收试验m是什么
一、实验目的
1．了解填料吸收塔的结构和流程；
2．了解吸收剂进口条件的变化对吸收操作结果的影响；
3．掌握吸收总传质系数Kya的测定方法
4. 学会使用GC
二、实验原理
吸收操作是分离气体混合物的方法之一，在实际操作过程中往往同时具有净
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化与回收双重目的。因而，气体出口浓度y2是度量该吸收塔性能的重要指标，但影响y2的因素很多，因为吸收传质速率NA由吸收速率方程式决定。
(一). 吸收速率方程式：
吸收传质速率由吸收速率方程决定 ：
或
式中： Ky 气相总传系数，mol/m3.s；
A 填料的有效接触面积，m2；
Δym 塔顶、塔底气相平均推动力，
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V填 填料层堆积体积，m3；
Kya 气相总容积吸收传质系数，mol/m2.s。
从前所述可知，NA的大小既与设备因素有关，又有操作因素有关。
(二).影响因素：
1．设备因素：
V填与填料层高度H、填料特性及放置方式有关。然而，一旦填料塔制成，V填就为一定值。
2．操作因素：
a．气相总容积吸收传质系数Kya
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根据双膜理论，在一定的气温下，吸收总容积吸收传质系数Kya可表示成：
又有文献可知：和，综合可得，显然Kya与气体流量及液体流量均有密切关系。比较a、b大小，可讨论气膜控制或液膜控制。
b．气相平均推动力Δym
将操作线方程为：的吸收操作线和平衡线方程为：y＝mx的平衡线在方格纸上作图，从图5-1中可得知：
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图5-1 吸收操作线和平衡线
其中 ；，，另外，从图5-1中还可看出，该塔是塔顶接近平衡。
(三). 吸收塔的操作和调节：
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吸收操作的结果最终表现在出口气体的组成y2上，或组分的回收率η上。在低浓度气体吸收时，回收率η可近似用下式计算：
吸收塔的气体进口条件是由前一工序决定的，控制和调节吸收操作结果的是吸收剂的进口条件：流率L、温度t、浓度x2三个因素。
由吸收分析可知，改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用方法，当气体流率G不变时，增加吸收剂流率，吸收速率NA增加，溶质吸收量L增加，那
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么出口气体的组成y2减小，回收率η增大。
当液相阻力较小时，增加液体的流量，传质总系数Kya变化较小或基本不变，溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力Δym的增大而引起，即此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。
当液相阻力较大时增加液体的流量。传质系数Kya大幅度增加，而平均推动力可能减小，但总的结果使传质速率NA增大，溶质吸收量增大。
吸收剂入口温度对吸收过程影响也甚大，也是控制和调节吸收操作的一个重要因素。降低吸收剂的温度，使气体的
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溶解度增大，相平衡常数减小。
对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力将随之减小，结果使吸收效果变好，y2降低，而平均推动力Δym或许会减小。对于气相控制的吸收过程，降低操作温度，过程阻力不变．但平均推动力Δym增大，吸收效果同样将变好。总之，吸收剂温度的降低，改变了相平衡常数，对过程阻力及过程推动力都产生影响，其总的结果使吸收效果变好，吸收过程的回收率增加。
吸收剂进口浓度x2是控制和调节吸收
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效果的又一重要因素。吸收剂进口浓度的降低，液相进口处的推动的增大，全塔平均推动力也将随之增大而有利于吸收过程回收率的提高。
应当注意，当气液两相在塔底接近平衡（L/G＜m）（见图5－2a）欲降低y2，提高回收率，用增加吸收剂用量的方法更有效。但是当气液两相在塔顶接近平衡时（L/G＞m）（见图5－2b）提高吸收剂用量，即增大L/G并不能使y2明显的降低，只有用降低吸收剂入塔浓度x2才是有效的。
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a b
图5 - 2 L/G大小对操作的影响
三、实验要点
1．单元操作 ----- 吸收单元操作的特点；回收率η的影响因素；
2．实验结果 ----- 双膜理论、分析吸收过程属于气膜控制或液膜控制；
3．实验测量 ----- 气体转子流量计的读数以及校正；
4．实验流程 ----- 液泛现象及预防，液封的作用及控制；
5．实验设备 ----- 填料吸收塔的结构及操
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作及填料介绍。
四、实验装置示意图及流程
五、实验步骤
(一).设备：
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本实验装置是空气―丙酮混合气―水吸收系统，吸收塔为填料吸收塔，气体是经定值器将压力恒定的室温空气，进入丙酮容器鼓泡而出，得到的丙酮已达饱和的混合气，吸收剂为自来水，用色谱分析的方法，测定混合气进口浓度y1及混合气出口浓度y2。
(二).测试准备：
1.接通气路，打开水流量计开关，再打开定值器开关，将压力恒定在0.02MPa左右，然后，打开气体转子流量计，把水和气的转子流量计调节至测试时的最大值，仔细检查设备是否有漏液、液泛等不正常现象，如果一切正常，即可开始调试。
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2．测试：
在上面的步骤完成后，用分别改变水流量、空气流量（均由小至大）、及水温（升高）的方法，测数组数据。每改变一次水流量或空气流量，均需间隔数分钟取样，或出口水温基本恒定。取样时，先取y1再取y2。
3. 注意事项：
气体流量不能超过600 L/h，液体流量不能超过7L/h，否则有可能液泛。液封的液位高低由后面的阀门控制。
六、实验操作原则及内容
(一).实验操作原则：
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1．先开水的开关，后开气的开关，并测量空气的温度。？
2．y1每次都要测量，且要先测y2，后测y1，防止影响吸收的平衡。
3．注意控制液封的水位，且要防止液泛。
4．加热温度要小于50℃，。（电压95伏左右）
5．改变控制条件时，要经过10 ~ 15 min时间稳定。
(二).实验内容：
1．在空气流量恒定条件下，改变清水
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流量，测定气体进出浓度y1、y2，计算组分回收率η，传质推动力面Δym和传质系数Kya。
2．在清水流量恒定条件下，改变空气流量，测定气体进出口浓度y1、y2，计算组分回收率η，传质推动力面Δym和传质系数Kya。
3．在空气流量和清水流量恒定条件下，改变清水温度，测定气体进出口浓度y1、y2，计算组分回收率η，传质推动力面Δym和传质系数Kya。
七、实验数据记录及数据处理
(一). 设备参数：
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填料：瓷质拉西环； 气液接触方式：气 ~ 液逆流；
(二). 操作参数：
定值器压力：0.02-0.04MPa ( 表压 )
(三).原始数据记录：
1．常数：
填料塔直径D：40 mm；填料塔高度H：220 mm；
色谱仪系数：0.18；室温：10℃；气压：101.3KPa
2．实验数据记录：
序号
气体流量
G / (L/h)
水流量
L / (L/h)
气体进口浓度
色谱峰高
气体出口浓度
色谱峰高
水进口
温度/℃
水出口
温度/℃
混合气
温度/℃
1
2
3
4
5
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(四)计算结果
序号
气体流量G
Kmol / m2.h
水流量L
Kmol / m2.h
x1
Δym
η
Kya
1
2
3
4
5
八、实验数据处理中注意事项说明：
1．气体流量计在0.02MPa下使用，与气体流量计标定时的状态不同，故需校正：
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2．吸收剂的进口温度由半导体温度计测得，需计算全塔平均温度，来查得各组的m值。全塔平均温度为：
3．色谱仪上读得的峰面积正比于取样气相浓度，进出口峰面积之比，等于气体进出口浓度y1， y2之比。
4. 丙酮的安托因方程系数
P：mmHg
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A：6.75.30
B：1030.96
C：209.83
t：℃ （5~45℃）
九、实验数据处理结果的讨论及要求
1．在空气流量恒定条件下，改变清水流量，讨论组分回收率η，传质推动力面Δym和传质系数Kya的变化规律。
2．在清水流量恒定条件下，改变空气流量，讨论组分回收率η，传质推动力面Δym和传质系数Kya的变化规律。
3．从实验数据分析水吸收丙酮是气膜
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控制还是液膜控制，还是两者兼而有之。
十、思考题
1．从传质推动力和传质阻力两方面分析吸收剂流量和吸收温度对吸收过程的影响？
2．从实验数据分析水吸收丙酮是气膜控制还是液膜控制，还是两者兼而有之？
3．填料吸收塔塔底为什么必须有液封装置，液封装置是如何设计的。
4．将液体丙酮混入空气中，除实验装置鼓泡器中用到的方法外
4. 图甲是植物水培法实验装置示意图，图乙是根据“在适宜温度下，探究完全培养液中氧浓度与根对K+吸收速率之
（1）原生质层包括液泡膜、细胞膜以及液泡膜和细胞膜之间的细胞质，所以具备明显的原生质层的条件是具有明显的大液泡，据图分析，根的根冠和根毛具有明显的大液泡；一个完整的植物细胞中不属于原生质层的结构有细胞壁和细胞核．
（2）根部吸收矿质元素是一个主动运输的过程，需要ATP提供能量，所以要向培养液中通入空气，以促进根的有氧呼吸，为矿质元素的吸收提供更多的能量．
（3）由实验结果可知，培养液中氧气含量在一定范围内，氧气含量越高，呼吸作用越强，K+吸收速率越快，说明K+的吸收方式要消耗能量，属主动运输；K+的吸收不仅消耗能量而且需要载体，d点以后，增加溶液中氧气含量，受载体数量的制约K+吸收速率不再加大．
（4）若利用紫色洋葱表皮做植物细胞的质壁分离与复原实验，细胞内的白色部分应是外界溶液进入的结果，在质壁分离过程中细胞液浓度是在逐渐增加，吸水能力应是增强的，分离后的细胞在复原时应属于对照组．
故答案为：
（1）根冠和根毛细胞壁和细胞核
（2）促进根部有氧呼吸，加快无机盐离子吸收
（3）细胞膜上K+载体数量有限
（4）外界溶液增强对照组
5. 如图所示装置用于测定蝗虫呼吸作用的速率，图中的NaOH溶液能够充分吸收瓶中的CO2气体．据图回答问题：（
（来1）蝗虫呼吸是吸收氧气呼出二氧化碳源，所以该装置是测定蝗虫呼吸作用过程中吸收O2的速率；
（2）蝗虫呼吸吸收氧气呼出二氧化碳，氧气蝗虫被吸收掉，蝗虫因氧气缺乏，变的呼吸困难或死亡，NaOH溶液吸收了二氧化碳，故容器内气体压强也变小，U形管内液面会有变化左边上升右边下降；
（3）活的蝗虫与死的蝗虫进行对比，实验效果更明显．
故答案为：
（1）测定蝗虫呼吸过程吸收氧气的速率
（2）向左移动（或左侧液面升高）
（3）对照
6. 研究性学习小组同学用下图甲所示实验装置测定果蝇幼虫的呼吸速率．实验开始时，打开软管夹，将装置放入25
（1）分析实验装置可知，X的作用是吸收细胞呼吸释放的二氧化碳，该物质是NaOH，由于细回胞呼吸消耗氧气答释放二氧化碳，释放的二氧化碳被NaOH吸收，试管中的气压下降，毛细管内的液滴向左移动．
（2）由表格实验数据可知，在20min～30min内，液滴移动的距离是130-65=65mm，毛细管横截面积为1mm2，所以氧气减少的体积是65mm×1mm2=65mm3，在20min～30min时氧气的平均吸收速率为65mm3÷10min=6.5mm3/min．
（3）此实验没有对着实验，应设置一对照实验消除偶然因素对实验结果的影响，可以增加一相同的实验装置，将活的果蝇换成死的果蝇作为对照．
故答案应为：
（1）NaOH左
（2）6.5（3）将活的果蝇换成死的果蝇，其他条件保持不变
7. 如图中的实验装置用于测量大麦种子的呼吸速率．实验开始时，用夹子夹紧橡皮管并使图中U形管内两侧有色液
（1）分析图示及题干可知，该实验通过测定吸收O2的速率来衡量呼吸速率，故在两个装置中都加入了NaOH溶液，其目是吸收呼吸产生的二氧化碳，从而排除无关变量的干扰．
（2）装置A中的种子是活的，可进行呼吸作用；消耗O2，而产生CO2，由于装置中的NaOH溶液能与CO2反应，故装置A中有色液体的变化量表示大麦种子呼吸作用消耗氧的体积．
（3）在实验的两个装置中，设置B装置的目的是排除由物理因素引起的气体热膨胀对实验结果的干扰，起对照作用．故应对装置B中对大麦种子进行灭菌处理，防止种子表面的细菌等微生物的呼吸作用产生或吸收的气体影响实验结果；环境温度上升会引起装置中的气体膨胀，从而导致装置B中有色液体的变化．
（4）用装置A的结果加上装置B（校正值）的结果是80mm3/g，这是10克大麦种子的，再除以10就是所要的结果（O2吸收速率：80mm3/10g=8mm3g-1h-1）．
故答：
（1）吸收呼吸产生的二氧化碳
（2）大麦种子呼吸作用消耗氧的体积
（3）灭菌是防止细菌呼吸作用产生或吸收的气体影响实验结果由于环境温度上升而引起的气体膨胀对照（排除由物理因素引起的气体热膨胀对实验结果的干扰）
（4）O2吸收速率=80mm3/10g=8mm3g-1h-1