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第二节 气液相平衡 一、气体在液体中的溶解度 二、亨利定律 三、气液相平衡在吸收中的应用 * * 第五章 吸 收 一、气体在液体中的溶解度 1、有关概念 （1）相平衡 【定义】若有两个或两个以上的均相，虽然它们互相紧密接触，但它们各自的性质并不随时间而改变，此状态称为“相平衡” 。 【特点】①从热力学上看，整个物系的自由焓处于最小的状态； ②从动力学来看，相间表观传递速率为零。 气液相平衡示意图 【说明】气液相平衡是一种动态平衡。 x y （3）平衡分压 气液平衡时，气相中溶质的分压为平衡分压。 （4）相平衡关系 平衡时溶质组分在气液两相中的浓度关系为相平衡关系。 （5）溶解度曲线 气液相平衡关系用二维坐标绘成的关系曲线称为溶解度曲线。 （2）饱和浓度 气液平衡时，溶质在液相中的浓度为饱和浓度（平衡溶解度）。 对单组分物理吸收的物系，根据相律： F＝K－Φ＋2＝3－2＋2＝3 （K＝3，溶质A，惰性组分B，溶剂S，Φ＝2，气、液两相） 【结论】在温度T、总压P和气、液相组成共4个变量中，有3个自变量（独立变量），另1个是它们的函数。即： 2、相平衡的理论依据 【易溶气体】溶解度大的气体如NH3等称为易溶气体； 【难溶气体】 溶解度小的气体如O2 、CO2等气体： 介乎其间的气体称为溶解度适中的气体（如SO2等）。 【结论】不同气体在同一种吸收剂中的溶解度不同。 不同气体在同一种吸收剂中的溶解度 温度（T）、压力（P）一定 pA(yA)~xA 图 平衡分压与溶解度的关系（P、T一定） 【结论】溶质（氨）在水中的溶解度随其在气相中的分压增大而增大。 氨在水中的溶解度 【规律】当总压P、气相中溶质y一定时，吸收温度下降，溶解度大幅度提高。 【启示】吸收剂常常经冷却后进入吸收塔（在低温下吸收）。 温度对溶解度的影响（P、y一定） 总压对溶解度的影响（T、y一定） 【规律】在一定的温度下，气相中溶质组成y不变，当总压P增加时，在同一溶剂中溶质的溶解度x随之增加。 【启示】吸收操作通常在加压条件下进行。 20℃下SO2在水中的溶解度 二、亨利定律 【亨利定律】1803年英国化学家威廉.亨利研究气体在液体中的溶解度时，总结出一条经验规律 ：“在一定的温度和压强下，一种气体在液体里的溶解度与该气体的平衡分压成正比”。 【亨利定律的应用条件】 （1）总压不高（不超过5×105Pa，5atm）； （2）温度一定； （3）稀溶液。 亨利简介 威廉·亨利于1774年12月12日出生在英国的曼彻斯特市。 他们祖孙三代都是医师兼有名的化学家。发明亨利定律的亨利的名字是威廉·亨利（William Henry），他的父亲名托马斯·亨利( Thomas Henry），他的儿子名威廉·查尔斯·亨利（William Charles Henry）。他们三代是十八世纪到十九世纪的著名学者。 威廉·亨利在1795年进爱丁堡大学，一年之后。因为他父亲医务工作上需要助手，他离开了大学，在家里做实医师。到1805年他又回到爱丁堡大学，继续学业。1807年化完成了医学博士学位。 亨利定律是在1803年由威廉·亨利在英国皇家学会上宣读的一篇论文里，加以详细说明的。从此以后，这个定律就被命名为亨利定律了。 1888年，在亨利发表他的定律八十多年后，法国化学家拉乌尔（Francois－Marie 　Raoult，1830－1901）发表了他在溶液蒸气压方面的发现，这就是我们现在所称的拉乌尔定律。 亨利晚年因为严重的头痛和失眠，几乎无法工作，于1836年9月2日离开人世，终年62岁。 1、亨利定律的数学表达式 式中： pA*——溶质在气相中的平衡分压，kPa； E——亨利系数，kPa； xA ——溶质在液相中的摩尔分率。 （1）对于理想溶液，在压力不高及温度恒定的条件下，PA*～x关系在整个组成范围内都符合亨利定律，而亨利系数即为该温度下纯溶质的饱和蒸汽压，此时亨利定律与拉乌尔定律是一致的。 （2）实际的吸收操作所涉及的系统多为非理想溶液，此时亨利系数不等于纯溶质的饱和蒸汽压，且只在液相溶质组成很低时（稀溶液）才是常数。 【两点讨论】 2、亨利系数E 【作用】亨利系数是物性常数，表明一种组分溶解的难易程度。在同一溶剂中，难溶气体的E值很大，而易溶气体的E值则很小。 【影响因素】对于一定的气体溶质和溶剂，亨利系数随温度而变化。 【变化规律】温度升高则E增大（溶解度随温度升高而减小）。 【获取方法】亨利系数可由实验测定，亦可从有关手册中查得。 7.10 7.01 6.91 6.75 6.34 5.85 5.58 5.27 4.92