分离课后习题及答案
【注意事项】
1.因时间关系，详细复习总结的电子版没时间做了，大家抽空多看看课本，考试以课本基础知识为主，书上找不到答案的不会考。
2.这里主要总结了老师上课讲的课后题 参考 答案，以及部分往届复习的名词解释整合，大家参考记忆。
3.考试题型：6-7个名词解释，6-7个选择题（考察细节掌握，一个两分），填空，简答论述（接近50分）。
4.不考计算题，但依然会考公式的其他应用，复习时自己注意。
5.【P22】【P24】【P44-45】【P216-217】这几页的图和表必须会解读，【P191-192】这两页表必须背过，必考重点！考试没有画图题，但可能有读图题，常见的重点图示必须熟悉。
6.抓紧时间好好复习，今年监考比历届都要严，不要因小失大！！！
7.最后，祝都过。 ***感谢冯晓博、马阿敏、张雪琴三位热心的好学霸肯抽出时间为大家整理资料***
第一章 绪论
1.分离技术的三种分类方法各有什么特点？
答：（1）按被分离物质的性质分类分为物理分离法、化学分离法、物理化学分离法。
（2）按分离过程的本质分类分为平衡分离过程、速度差分离过程、反应分离过程。
（3）场流分类法
2.分离富集的目的？
答：①定量分析的试样通常是复杂物质，试样中其他组分的存在常常影响某些组分的定量测定，干扰严重时甚至使分析工作无法进行。这时必须根据试样的具体情况，采用适当的分离方法，把干扰组分分离除去，然后才能进行定量测定。②如果要进行试样的全分析，往往需要把各种组分适当的分离，而后分别加以鉴定或测定。③而对于试样中的某些痕量组分，进行分离的同时往往也就进行了必要的浓缩和富集，于是就便于测定。因此物质的化学分离和测定具有同样重要意义。
3.什么是直接分离和间接分离？
答：直接分离是将待测组分从复杂的干扰组分分离出来；间接分离是将干扰组分转入新相，而将待测组分留在原水相中。
4.阐述浓缩、富集和纯化三个概念的差异与联系？
答：富集：通过分离，使目标组分在某空间区域的浓度增大。浓缩：将溶剂部分分离，使溶质浓度提高的过程。纯化：通过分离使某种物质的纯度提高的过程。
根据目标组分在原始溶液中的相对含量（摩尔分数）的不同进行区分：
（方法 被分离组分的摩尔分数）富集 <0.1；浓缩 0.1－0.9；纯化 >0.9。
5.回收因子、分离因子和富集倍数有什么区别和联系？
答：（1）被分离物质在分离过程中损失量的多少，某组分的回收程度，用回收率来表示。
待测组分A 的回收率，用RA 表示，QA °---为富集前待测物的量；QA---富集后待测物的量。%100?= A
A A Q Q R （2）分离因子：两组分的分离程度。用SA ，
B 表示。B
A B A B A B ,//R R Q Q Q Q S A =??= A —待测组分；B —干扰组分。如果待测组分A 符合定量要求，即可认为QA ≈ Q oA ，SA,B ≈ Q oB/QB = 1/RB ，常量组分测定：SA,B ≈103；分离因子越大，分离效果越好。 （3）富集倍数：目标组分和基体组分的回收率之比，用F 表示，
M M T T M T Q Q Q Q R R F //== RT 为组分的回收率；RM 为基体的回收率； QT °为富集前待测物的量； QT 为富集后待测物的量；QM °为富集前基体的量；QM 为富集后基体的量。
第二章 分离过程中的热力学
2.气体分子吸附在固体吸附剂表面时，某吸附等温线可以由朗格缪尔吸附方程得到。试分析吸附物质的吸附平衡常数K 与该气体物质在气相的分压p 需满足什么条件才能使朗格缪尔吸附等温线近似为直线。
答：溶质吸附量q 与溶质气体分压p 的关系可以用朗格缪尔吸附方程表示：p
K p K q q A A +=1max ，式中qmax 为溶质在固相表面以单分子层覆盖的最大容量；KA 为溶质的吸附平衡常数。在低压时，p K q q p K A A max 1=，《。
第三章 分离过程中的动力学
1.简单讨论分子运动与宏观物体机械运动的差别和共同点。
答：机械运动是指宏观物体的运动，其运动规律可以用牛顿定律描述；分子迁移是指分子的运动，研究其运动规律不是研究单个分子的运动轨迹，而是研究大量分子（粒子）在统计学上的运动规律。其共同点在于它们对力的响应以及数学表达式相似：机械运动推动力=-dp/dx ，分子运动推动力=-d μ/dx ，式中p 为势能，μ为化学势，且二者具有相同的量纲。上述两式表明机械运动与分子迁移之间的确存在某种对应关系，但二者也存在重要的差
别，表现在μ比p 包含更多的内容，如可以将p 以外的场作用所转变的化学势μext 包含在μ中。μ还可包括RTlnC ，
即溶液富集与稀释对熵的影响，对宏观物体而言，RTlnC 项与p 相比可忽略不计；但对分子迁移而言，它意味着分离过程中溶质分子的迁移和扩散再分解路径上分子的统计分布。分子运动除了受使宏观物体运动的所有力的约束外，每一个分子还与临近分子发生激烈的碰撞作用。与宏观物体的机械运动相比，分子运动的摩擦阻力要大得多。
2.在无流和有流情况下，溶质分子的迁移分别用什么公式描述？对公式的物理意义做简单的阐述。 答：无流时：22dx c d D dx dc Y dt dc +-=，有流时：22)(dx
x d D dx dc v Y dt dc +'+-= 物理意义：（参考费克第一定律物理意义的形式自己描述）
3.费克扩散定律描述的是什么样的特殊条件下溶质分子的迁移？
答：费克第一定律dx
dy A x J dx dc D J -=-=)(或，是假设溶质浓度c 在扩散方向上不随时间变化，其物理意义为：扩散系数一定时，单位时间扩散通过截面积的物质的量（mol ）与浓度梯度成正比，负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反。其适用条件是：扩散物质处于稳态扩散条件下。 而费克第二定律为22dx
c d D dt dc =，为当既无外场梯度，也无内部化学势梯度时，Y=0，即存在扩散作用。物理意义：在非稳态扩散过程中，在距离x 处，浓度随时间的变化率等于该处的扩散通量随距离变化率的负值。 其适用条件是：扩散物质可以处于非稳态扩散条件下。
第四章 分子间的相互作用及溶剂特性
1.分析溶剂萃取分离过程中可能涉及的分子间相互作用的种类。
答：静电作用力、氢键、电荷转移相互作用、范德华力
2.在蒸馏分离、离子交换分离和沉淀分离过程中，涉及的最主要的分子间相互作用是什么？
答：蒸馏分离中为范德华力和氢键、离子交换分离中为静电相互作用和范德华力和电荷相互作用、沉淀分离中电荷转移相互作用
4.举例说明范德华力在分离过程中的应用。
答：色谱：利用固体表面与分子间相互作用力（范德华力、氢键）的不同，使各组分在固定相中停留时间不同，从而将不同溶质分离开来，达到分离目的。
萃取：加速溶剂萃取中，提高的温度能极大地减弱由范德华力分子和样品基质的吸引所引起的相互作用力。
6.根据自己的理解阐述疏水相互作用的机理。
答：疏水水合过程中溶质表面水分子的有序化，使形成溶质水合物过程的熵减少。即不利于非极性分子溶于水； 但实验证明水合过程同时会产生较大的负生成焓（水化焓），即热力学上有利于非极性分子溶于水。水化焓的主要来源是溶质表面水分子排列成规则的笼形而有利于形成更多的氢键，与非极性分子的类型和大小无关。
G （= H - T S ）大于零，即非极性溶质向水中迁移的过程的总自由能
是增加的。因此，能量上不利，即烃难溶于水。
7.说明溶剂选择性三角形的作用和选择溶剂的一般步骤。
答：作用：当分别以n d e x x x 和、为三条边作一个等边三角形时，每种溶剂在三角形中的位置正好与其n d e x x x 和、值对应。尽管溶剂种类很多，但可以归纳为有限的几个选择性组，在同一选择性族中的各种溶剂，都具有非常接近的3个选择性参数（n d e x x x 和、值），因此在分离过程中都有类似的选择性，若要通过选择溶剂改善分离，就要选择不同的溶剂。
分离过程中单一溶剂选择的一般方法：
第一步：根据相似相容规律，选择与溶质极性尽可能相等的溶剂，以使溶质在溶剂中溶解度达到最大； 第二步：在保持溶质极性不变的前提下，更换溶剂种类，调整溶剂的选择性，使分离选择性达到最佳。 分离过程中混合溶剂选择的步骤：
第一步：选择一种非极性溶剂（p '接近0）和一种极性溶剂，将二者按不同比例混合得到一系列不同极性的混合
溶剂，其极性p '可按∑'=+'+'='i
i
i p p p p φφφ 2211计算得到； 第二步：研究目标溶质在上述一系列不同极性混合溶剂中的溶解度，从其最大溶解度所对应的混合溶剂的p '值可知溶质的近似p '值；
第三步：从溶剂选择性三角形中的不同组分中挑选新的极性溶剂替换第一步中的极性溶剂，并通过此极性溶剂的比例维持混合溶剂的最佳p '值不变，最终必定能找到一种溶解性和选择性都合适的溶剂。
第五章 萃取分离法
5.用有机溶剂从水溶液中和从固体样品中萃取目标溶质的机理有何异同之处。
答：用有机溶剂从水溶液中萃取目标溶质属于液液萃取，而有机溶剂从固体样品中萃取目标溶质属于提取或浸取，广义上也可归于溶剂萃取。相同点：都是通过萃取从固体或液体混合物中提取所需要的化合物。不同点：前者是利用相似相溶原理，用液态萃取剂处理与之不互溶的组分溶液，实现组分分离的传质分离过程，后者用溶剂分离固体混合物中的组分。
7.加速溶剂萃取是通过什么途径使溶剂萃取加快的？
答：通常在较高温度（50~200℃）和较高压力（10~20MPa ）条件下用溶剂萃取固体或半固体样品。
8.固体样品的溶剂萃取方法有哪几种？从原理、设备复杂程度、适用物质对象和样品、萃取效果等方面总结各方法的特点。
答：
超声波辅助溶剂萃取微波辅助溶剂萃取加速溶剂萃取
原理利用了超声波的空化效应，即溶液中的微小气泡在
超声场作用下被激活，表现为泡核的形成、振荡、
生长、收缩乃至崩溃等一系列动力学过程以及这一
过程所以发的物理和化学效应。
利用微波加热来加速
溶剂对固体样品中目
标物的萃取。
在较高温度（50~200℃）
和较高压力
（10~20MPa）条件下用
溶剂萃取固体或半固体
样品。
设备使用专门设计的超声波发生装置，也可用实验室用
于玻璃器皿清洗和溶液脱气的普通超声波装置、
密闭型和开罐型微波
萃取装置。
加速溶剂萃取仪
适用对象及样品用于植物、果实等样品的制取。
样品基体中含有强的
微波吸收物质。
主要提取有机物，只用
于固体和半固体的样
品。
萃取效果可与微波萃取或超临界流体萃取相结合，利用产生
的协同萃取效应提高效率。
与溶剂种类，萃取效
率，时间，样品基体
性质有关。
萃取速度快，萃取效率
高，萃取选择性好。
第八章膜分离
1.膜分离技术的优点与不足。
答：优点：分离效率高；多数膜分离过程的能耗低；多数膜分离过程的工作温度在室温附近，特别适合热敏物质的处理；膜分离设备本身没有运动部件，工作温度又在室温附近，故很少需要维护，可靠度很高；膜分离过程的规模和处理能力可在很大范围内变化，效率、设备单价，运行费用等变化不大；膜分离因为分离效率高，设备体积通常比较小，可以直接插入已有的生产工艺流程，不需要对生产线进行大的改变。缺点：膜强度较差，使用寿命长，易于被玷污而影响分离效率等。
2.微滤、超滤、纳滤有哪些共性？在分离原理、膜结构、膜材料、应用对象等方面有什么特点？
答：微滤、超滤、纳滤都是以压力差为推动力的膜分离过程。
类型分离原理膜结构膜材料应用对象
微滤用于悬浮液中固液分离的机理主要
是筛分截留，吸附截留，架桥截留，
网络截留和静电截留；用于气体中悬
浮颗粒进行分离的机理有直接截留，
惯性沉积，扩散沉积和拦集作用
滤孔分布均匀；孔隙率高；膜
通量大；膜厚度薄；连续的整
体结构
可以是有机
高分子材
料，也可以
是无机材料
制药行业的过滤除
菌，电子行业高纯水
的制备等
超滤筛分作用膜孔径在微滤纳滤之间，分离
水溶液中的大分子，胶体，蛋
白质等
高分子材料
和无机材料
两大类
应用规模大，多采用
错流操作，广泛应用
于食品，医药，工业
废水处理，超纯水制
备及生物工程
纳滤物理截留或截留筛分；纳滤膜的表面
分离层由聚电解质构成
膜表面较反渗透膜表层疏松
的多，较超滤膜表层致密，多
为复合膜，即膜表面分离层和
支撑层的化学组成不同
水处理，食品加工，
医药，废水处理及石
油工业等领域
3.无机膜和有机膜各有什么优势和缺陷？
答：无机膜较有机膜有以下优点：热稳定性好；化学稳定性好；清洗方便；机械稳定性好。但无机膜制备成本高，使用寿命较有机膜短，且有机膜制备技术成熟，来源丰富，价格低廉。
5.反渗透分离法和离子交换法都是水处理的主要工业化技术，这两种技术各有什么优缺点？
答：反渗透分离法：混合物中的水分分离出来，在常温不发生相变的条件下，可以对溶质和水进行分离，适用于
对热敏感物质的分离，浓缩，与有相变的分离方法相比，能耗低；杂质去除范围广；除盐率和水的回收率均较高；装置简单，易于操作。缺点：需要定期清洗膜，清洗膜过程中用水量、酸碱量大，清洗结果也不一定如从前，压差增大，膜阻增加，使能耗增大。离子交换分离法：把混合物中的离子分离出来，与反渗透分离法相比两者目标物不同，处理量较反渗透小，分离效率低，树脂的清洗会产生大量的酸碱废液。
6.作为分离用的膜一般需要进行哪些性能表征，各种性能表征的主要方法有哪些？
答：界面性能（孔径大小与分布）、孔隙率、表面积（孔内表面积），表征方法：N2吸附法、计算方法。
8.说明膜萃取技术的原理？
答：水相和萃取相分别位于微孔膜两侧，由于微孔膜的疏水性，膜一侧的萃取相（或料液相）浸满膜的微孔，在膜的另一侧表面两相接触实现传质，无相分散行为发生。
9.液膜分离过程中的液膜是怎样形成的？其分离原理与溶剂萃取的表面相似性和本质差异是什么？
答：膜形成：乳状液膜是将含有表面活性剂和膜溶剂的油相和水相置于容器中，在高速搅拌下制成油包水型乳状液，再将此乳状液分散到另一种水溶液中，这样就得到了水包油再油包水型乳状液膜。
液膜分离过程与溶剂萃取过程具有较多的相似之处，都是由萃取与反萃取两步骤组成，但溶剂萃取中的萃取与反萃取是分步进行的，他们之间的偶合是通过外部设备实现的；而液膜分离过程的萃取与反萃取分别发生在膜两侧界面，溶质从料液相萃入膜相，并扩散到膜相另一侧，再被反萃入接收相，由此实现萃取与反萃取的“内偶合”。乳状液膜分离机理：详见课本P216（必看）
第九章电化学分离法
2.为什么前流型电泳分离法不如区带型电泳分离法的实用价值大？
答：前流型电泳分离法不需要支持体，离子迁移在溶液中进行；区带型电泳需要固体材料作为支持，离子迁移在支持体表面进行。支持体提供离子迁移通道，使离子间迁移率之差增大，迁移率增大，加强分离扩散，样品中各组分与载体之间的相互作用的差异对分离也起辅助作用。
3.试分析电渗析分离法与离子交换分离法和电泳分离法的区别与联系。
答：电渗析法是将离子交换分离法和电泳分离法相结合，兼有二者的功能。即阴阳离子交换和阴阳离子在电场中的定向迁移。区别：电渗析由阴极池，阳极池，料液池和离子交换膜四部分组成，它能将阴离子，阳离子以及沉淀颗粒三者全部分开。
4为什么要进行电极修饰？修饰电极的主要类型有哪些？
答：电极修饰可在电极表面形成某种微结构，赋予电极某种特定性质，可以选择性的在电极表面进行期望的氧化还原反应。
类型：共价键合法；吸附法；聚合物薄膜法；组合法等。
电化学修饰电极分离富集原理：离子交换型：吸引具有相反电荷的离子而富集；配位反应型：易与修饰电极表面物质发生配位反应的待测离子；共价键合型：易与修饰中心发生共价键合的被测物；疏水性富集：疏水性脂类物质；其他。
5.阳极溶出伏安法和阴极溶出伏安法分别适用哪类物质的分离？
答：阳极溶出适应于电位较正的金属阳离子的分离（先还原再氧化），阴极溶出适合阴离子的分离（先氧化再还原）。
6.控制电位库仑电位分析法与溶出伏安分离法的根本区别在哪里？
答：将还原性物质沉积在电极上一个是将沉积在电极上的沉淀物溶解进入溶液。
分离名词解释（划线为重点记忆）
分离是利用混合物中各组分在物性和化性上差异，通过适当的装置或方法，使各组分分配至不同的空间区域或在不同的时间依次分配至同一空间区域的过程。形式：组分离，单一分离(多组分相互分离、特定组分分离、部分分离)。
分离的目的：1分析操作的样品前处理；2确认对象物质结构；3获取单一纯物质或某类物质以作它用；4除掉有毒有害物质。
分离科学是从混合物中分离、富集或纯化某些组分以获得相对纯物质的规律及其应用的一门学科。
化学平衡也称分子平衡，是在分子水平上研究物质的运动规律，但它不是研究单个分子的运动，而是研究大量分子运动的统计规律，研究在平衡条件下组分分子在溶液中的空间分布状况。
化学势，在等温等压和其他物质不变的情况下，每摩尔物质i的自由能。物理意义是等T,P，其他组分不变时引入1mol组分i所引起的体系吉布斯自由能的变化。用于表示敞开体系的化学平衡。其影响因素：溶质对相的亲和势能，由溶质分子与相物质分子间相互作用力的大小决定。溶质i在该相的稀释程度，这将影响稀释过程熵的变化。
物质四态：气液固和超临界。
相平衡是从热力学的角度研究物质从一种相(聚集态)转变为另一种相的规律。引起相变条件：T P溶剂和化学反应。相图和相律是研究相平衡的重要方法。当将处于液相状态a的液态混合物恒压升温至液相线上的L1点时，液相开始产生气泡，对应混合物的温度t1称为该液相的泡点。处于气态的的气态混合物恒压降温至气相线上的G2点时，气相开始凝出露珠似的液滴，对应的温度称为该气相的露点。
萃取分离法是将样品中的目标化合物选择性的转移到另一相中或选择性的保留在原来的相中，使目标化合物与原来复杂基体相互分离的方法。
溶剂萃取是利用不同物质在互不相溶的两相(水相和有机相)间分配系数的差异，使目标物质与基体物质相互分离的方法。三步：水相中被萃取溶质与加入的萃取剂生成可萃取化合物，在两相界面萃合物因疏水分配作用进去有机相，萃合物在有机相中发生化学反应。影响因素：萃取剂浓度，酸度，金属离子浓度，盐析剂，T,萃取剂和稀释剂，第三相。
胶团萃取是被萃取物以胶团或胶体的形式从水相萃取到有机相的溶剂萃取方法。反胶团萃取机理：水壳、插入、吸附、溶解模型溶解蛋白。影响因素：表面活性剂的种类和浓度、水相PH、离子强度双水相体系指某些有机物之间，或有机物与无机盐之间，在水中以适当的浓度溶解后形成互不相溶的两相或多相体系。(两种高聚物分子间若有斥力存在，即某种分子希望在它周围的分子是同种分子而不是异种分子，则在达到平衡后可能分为两相，这种现象称为聚合物的不相容性) 。
双水相萃取被萃取物在两个水相之间的分配。影响因素：高聚物的分子量和浓度，盐类，pH，T,低分子量化合物，双水相体系的性质。
当物质处于其临界T,P以上时，即使继续加压，也不会液化，只是密度增加，具有类似液体的性质，且保留了气体的性能的流体称为超临界流体。以超临界流体作流动相，直接从固体粉末或液体样品中萃取目标物质的分离方法称为超临界流体萃取。萃取率低，选择性不高。因素：P,T,超临界流体物质与被萃取物质的极性，提携剂。
膜是两相之间的一个不连续区间，对被分离物质有选择透过的能力，它的维度是二维，厚度尺寸远远大于长和宽。膜分离以选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力(压差，浓度差，电位差)时，原料侧组分选择性的透过膜，以达到分离或提纯的目的。分为过滤式(微超纳滤)、渗析式(反渗透、透析)和液膜。
渗透是在相同外加电压下，当溶液与纯溶剂被半透膜隔开时，纯溶剂会通过半透膜使溶液浓度降低的现象。
反渗透当加在溶液上的压力超过了渗透压，溶液中溶剂会向纯溶剂方向流动的过程。～膜由活性层和多孔支撑层组成。
电泳是在电场下电解质溶液中的带电粒子向两极做定向移动的一种电迁移现象。
毛细管电泳离子或带电粒子以毛细管为分离室，以高压直流电场为驱动力，依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的液相分离分析技术。
渗析是以浓度差使溶质透过膜而分离的过程。
电渗析是离子在电厂作用下迁移和离子交换技术结合的一种方法。～装置由阴阳极料液池组成，阴阳离线交换膜。罗氏极性参数定义、三种模型及其化合物（详见课本p44）
材料科学基础课后作业及答案(分章节)
第一章 8．计算下列晶体的离于键与共价键的相对比例 (1)NaF (2)CaO (3)ZnS 解：1、查表得：X Na =0.93,X F =3.98 根据鲍林公式可得NaF 中离子键比例为：21 (0.93 3.98)4 [1]100%90.2%e ---?= 共价键比例为：1-90.2%=9.8% 2、同理，CaO 中离子键比例为：21 (1.00 3.44)4 [1]100%77.4%e ---?= 共价键比例为：1-77.4%=22.6% 3、ZnS 中离子键比例为：2 1/4(2.581.65)[1]100%19.44%ZnS e --=-?=中离子键含量 共价键比例为：1-19.44%=80.56% 10说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义．说明稳态结构与亚稳态结构之间的关系。 答：结构转变的热力学条件决定转变是否可行，是结构转变的推动力，是转变的必要条件；动力学条件决定转变速度的大小，反映转变过程中阻力的大小。 稳态结构与亚稳态结构之间的关系：两种状态都是物质存在的状态，材料得到的结构是稳态或亚稳态，取决于转交过程的推动力和阻力(即热力学条件和动力学条件)，阻力小时得到稳态结构，阻力很大时则得到亚稳态结构。稳态结构能量最低，热力学上最稳定，亚稳态结构能量高，热力学上不稳定，但向稳定结构转变速度慢，能保持相对稳定甚至长期存在。但在一定条件下，亚稳态结构向稳态结构转变。 第二章 1．回答下列问题： (1)在立方晶系的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向： (001）与[210]，(111）与[112]，(110)与 [111],(132)与[123],(322)与[236］ (2)在立方晶系的一个晶胞中画出（111)和 （112)晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。 (3)在立方晶系的一个晶胞中画出同时位于（101). (011)和（112)晶面上的[111]晶向。 解：1、 2．有一正交点阵的 a=b, c=a/2。某晶面在三个晶轴上的截距分别为 6个、2个和4个原子间距，求该晶面的密勒指数。 3．立方晶系的 ｛111}, 1110}, {123）晶面族各包括多少晶面？写出它们的密勒指数。 4．写出六方晶系的{1012}晶面族中所有晶面的密勒指数，在六方晶胞中画出[1120]、 [1101]晶向和(1012)晶面，并确定(1012)晶面与六方晶胞交线的晶向指数。 5．根据刚性球模型回答下列问题：
化工分离工程复习题及答案..
化工分离过程试题库(复习重点) 第一部分填空题 1、分离作用是由于加入（分离剂）而引起的，因为分离过程是（混合过程）的逆过程。 2、分离因子是根据（气液相平衡）来计算的。它与实际分离因子的差别用（板效率）来表示。 3、汽液相平衡是处理（汽液传质分离）过程的基础。相平衡的条件是（所有相中温度压力相等，每一组分的化学位相等）。 4、精馏塔计算中每块板由于（组成）改变而引起的温度变化，可用（泡露点方程）确定。 5、多组分精馏根据指定设计变量不同可分为（设计）型计算和（操作）型计算。 6、在塔顶和塔釜同时出现的组分为（分配组分）。 7、吸收有（轻）关键组分，这是因为（单向传质）的缘故。 8、对多组分吸收，当吸收气体中关键组分为重组分时，可采用（吸收蒸出塔）的流程。 9、对宽沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（进料热焓）决定，故可由（热量衡算）计算各板的温度。 10、对窄沸程的精馏过程，其各板的温度变化由（组成的改变）决定，故可由（相平衡方程）计算各板的温度。 11、为表示塔传质效率的大小，可用（级效率）表示。 12、对多组分物系的分离，应将（分离要求高）或（最困难）的组分最后分离。 13、泡沫分离技术是根据（表面吸附）原理来实现的，而膜分离是根据（膜的选择渗透作用）原理来实现的。 14、新型的节能分离过程有（膜分离）、（吸附分离）。 15、传质分离过程分为（平衡分离过程）和（速率分离过程）两大类。 16、分离剂可以是（能量）和（物质）。 17、Lewis 提出了等价于化学位的物理量（逸度）。 18、设计变量与独立量之间的关系可用下式来表示( Ni=Nv-Nc即设计变量数=独立变量数-约束关系 ) 19、设计变量分为（固定设计变量）与（可调设计变量）。 20、温度越高对吸收越（不利） 21、萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收段）。 22、用于吸收过程的相平衡关系可表示为（V = SL）。 23、精馏有（两个）个关键组分，这是由于（双向传质）的缘故。 24、精馏过程的不可逆性表现在三个方面，即（通过一定压力梯度的动量传递），（通过一定温度梯度的热量传递或不同温度物流的直接混合）和（通过一定浓度梯度的质量传递或者不同化学位物流的直接混合）。 25、通过精馏多级平衡过程的计算，可以决定完成一定分离任务所需的（理论板数），为表示塔实际传质效率的大小，则用（级效率）加以考虑。 27、常用吸附剂有（硅胶），（活性氧化铝），（活性炭）。 28、恒沸剂与组分形成最低温度的恒沸物时，恒沸剂从塔（顶）出来。
现代分离科学与技术复习题完整版
现代分离科学与技术复 习题 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
1、名词解释1)分配系数，指一定温度下，处于平衡状态时，组分在流动相中的浓度和在固定 相中的浓度之比，以K表示。分配系数与组分、流动相和固定相的热力学性质有关，也与温度、压力有关。在不同的色谱分离机制中，K有不同的概念：吸附色谱法为吸附系数，为选择性系数（或称交换系数），凝胶色谱法为渗透参数 2)絮凝，使水或液体中悬浮微粒集聚变大，或形成絮团，从而加快的，达到固-液 分离的目的，这一现象或操作称作 3)层析分离，是利用各组分（、、分子的形状与大小、分子的电荷性与）的不 同，将多组分混合物进行分离的方法。主要是利用不同物质在固定和流动相上的亲和性差异，利用移动速度的不同进行分离。 4)吸附分离，吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能 力，使其富集在吸附剂表面，再用适当的洗脱剂将其解吸达到分离纯化的过程5)分子印迹技术分子印迹技术是指为获得在空间结构和结合位点上与某一分子 (印迹分子) 完全匹配的聚合物的实验制备技术。 6)反渗析，利用反渗透膜选择性的只能通过溶剂（通常是水）的性质，对溶液施 加压力，克服溶液的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而从溶液中分离出来的过程。 7)共沉淀分离，共分离法是富集痕量组分的有效方法之一，是利用溶液中主沉淀 物（称为）析出时将共存的某些微量组分载带下来而得到分离的方法 8)离子交换分离，通过分子中的活性离子将溶液中带相反电荷的物质吸附在离子 交换剂上，然后用适当的洗脱溶剂将吸附物质再从离子交换剂上洗脱下来，达到分离的目的。 9)沉降分离，在外力场作用下，利用分散相和连续相之间密度差，使之发生相对 运动而实现非均相混合物分离。 10)液膜分离，液膜萃取，也称液膜分离，是将第三种液体展成膜状以隔开两个液 相，使料液中的某些组分透过液膜进入接收液，从而实现料液组分的分离。 11)临界胶团浓度，分子在溶剂中缔合形成的最低浓度 12)液膜分离， 13)反相色谱，根据流动相和相对不同，液相色谱分为和反相色谱。流动相大于固 定相极性的情况，称为反相色谱。合相色谱可作反相色谱。 14)，是用一定的介质在离心管内形成一连续或不连续的密度梯度，分离是借助于 混合样品穿过密度梯度层的沉降或上浮来达到的
分离过程习题答案
第一章绪论 1.列出5种使用ESA和5种使用MSA的分离操作。 答：属于ESA分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。 属于MSA分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取（双溶剂）、吸收、 吸附。 2.比较使用ESA与MSA分离方法的优缺点。 答：当被分离组分间相对挥发度很小，必须采用具有大量塔板数的精馏塔才能分 离时，就要考虑采用萃取精馏（MSA），但萃取精馏需要加入大量萃取剂， 萃取剂的分离比较困难，需要消耗较多能量，因此，分离混合物优先选择能 量媒介(ESA)方法。 3.气体分离与渗透蒸发这两种膜分离过程有何区别？ 答：气体分离与渗透蒸发式两种正在开发应用中的膜技术。气体分离更成熟些， 渗透蒸发是有相变的膜分离过程，利用混合液体中不同组分在膜中溶解与扩 散性能的差别而实现分离。 5.海水的渗透压由下式近似计算： π=RTC/M， 式中C为溶解盐的浓度，g/cm3；M为离子状态的各种溶剂的平均分子量。若从含盐0.035 g/cm3的海水中制取纯水，M=31.5，操作温度为298K。问反渗透膜两侧的最小压差应为多少kPa? 答：渗透压π=RTC/M＝8.314×298×0.035/31.5=2.753kPa。 所以反渗透膜两侧的最小压差应为2.753kPa。 9. 假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。求： （1）总变更量数Nv; （2）有关变更量的独立方程数Nc； （3）设计变量数Ni; （4）固定和可调设计变量数Nx , Na； （5）对典型的绝热闪蒸过程，你 将推荐规定哪些变量？ 思路1： 3股物流均视为单相物流， 总变量数Nv=3(C+2)=3c+6 独立方程数Nc F zi T F P F V , yi ,Tv , Pv L , x i , T L , P L 习题5附图
分离工程课后习题答案-刘家祺
分离工程课后习题答案-刘家祺
分离工程习题 第一章 1. 列出5种使用ESA 和5种使用MSA 的分离操作。 答：属于ESA 分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。 属于MSA 分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取（双溶剂）、吸收、吸附。 5.海水的渗透压由下式近似计算：π=RTC/M ，式中C 为溶解盐的浓度，g/cm 3；M 为离子状态的各种溶剂的平均分子量。若从含盐0.035 g/cm 3的海水中制取纯水，M=31.5，操作温度为298K 。问反渗透膜两侧的最小压差应为多少kPa? 答：渗透压π=RTC/M ＝8.314×298×0.035/31.5=2.753kPa 。 所以反渗透膜两侧的最小压差应为2.753kPa 。 9.假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。求： （1） 总变更量数Nv; （2） 有关变更量的独立方程数Nc ； （3） 设计变量数Ni; （4） 固定和可调设计变量数Nx , Na ； （5） 对典型的绝热闪蒸过程，你 将推荐规定哪些变量？ 思路1： 3股物流均视为单相物流， 总变量数Nv=3(C+2)=3c+6 独立方程数Nc 物料衡算式 C 个 热量衡算式1个 相平衡组成关系式C 个 1个平衡温度等式 1个平衡压力等式 共2C+3个 故设计变量Ni =Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3 固定设计变量Nx ＝C+2,加上节流后的压力，共C+3个 可调设计变量Na ＝0 解： V -2 F z i T F P F V , y i ,T v , P v L , x i , T L , P L 习题5附图
分离科学思考题答案 2范文
分离科学思考题答案 一、名词解释 截留率:指溶液经超滤处理后被膜截留的溶质量占溶液中该溶质总量的百分率。 水通量:纯水在一定压力温度0.35MPa25℃下试验透过水的速度。 浓差极化:电极上有电流通过时电极表面附近的反应物或产物浓度变化引起的极化。 分配系数:物质在两种不相混的溶剂中平衡时的浓度比HLB值:表面活性剂亲水-亲油性平衡的定量反映。 萃取因素:影响双水相萃取的因素包括聚合物体系无机盐离子体系PH体系温度及细胞温度的影响。 带溶剂:易溶于溶剂中并能够和溶质形成复合物且此复合物在一定条件下又容易分解的物质也称为化学萃取剂。 结晶:.物质从液态溶液或溶融状态或气态形成晶体。 晶核:过饱和溶液中形成微小晶体粒子是晶体生长必不可少的核心。 重结晶:利用杂质和洁净物质在不同溶剂和温度下的溶解度不同将晶体用合适的溶剂再次结晶以获得高纯度的晶体操作。 双水相萃取:利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异进行的分离操作。 超临界流体萃取:利用超临界流体作为萃取剂对物质进行溶解和分离。 离子交换技术:通过带电的溶质分子与离子交换剂中可交换的离子进行交换而达到分离纯化的方法。 膜污染:指处理物料中的微粒胶体或溶质大分子与膜存在物理化学作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附沉积造成膜孔径变小或堵塞使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变化现象。 凝聚值:胶粒发生凝聚作用的最小电解质浓度。 精馏:利用液体混合物中各组分挥发度的差异及回流手段来实现分离液体混合物的单元操作。 最小回流比:当回流比减小到某一数值后使两操作线的交点d落在平衡曲线上时图解时不论绘多少梯级都不能跨过点d表示所需的理论板数为无穷多相应的回流比即为最小回流比萃取精馏:向原料液中加入第三组分称为萃取剂或溶剂以改变原有组分间的相对挥发度而得到分离。 共沸精馏:体系中加入一个新的组分称为共沸剂共沸剂与待分离的组分形成新的共沸物用精馏的方法使原体系中的组分得到分离。 凝聚:指在投加的化学物质铝、铁的盐类作用下胶体脱稳并使粒子相互聚集成1mm大小块状凝聚体的过程。 絮凝:指使用絮凝剂天然的和合成的大分子量聚电解质将胶体粒子交联成网形成10mm大小絮凝团的过程。其中絮凝剂主要起架桥作用错流过滤称切向流过滤:在压力推动下悬浮液以高速在管状滤膜的内壁作切向流动利用流动的剪切作用将过滤介质表面的固体滤饼移走而附着在滤膜上的滤饼很薄因而能在长时间内保持稳定不变的过滤速度。 比移值:在薄层色谱中被测物质移动的相对距离。 二、简答题 1.简述进行料液予处理的目的并说明常用的料液预处理方法目的:促进从悬浮液中分离固形物的速度提高固液分离的效率方法:凝聚和絮凝加热法调节悬浮液的PH值杂蛋白的去
分离课后习题及答案.
【注意事项】 1.因时间关系，详细复习总结的电子版没时间做了，大家抽空多看看课本，考试以课本基础知识为主，书上找不到答案的不会考。 2.这里主要总结了老师上课讲的课后题 参考 答案，以及部分往届复习的名词解释整合，大家参考记忆。 3.考试题型：6-7个名词解释，6-7个选择题（考察细节掌握，一个两分），填空，简答论述（接近50分）。 4.不考计算题，但依然会考公式的其他应用，复习时自己注意。 5.【P22】【P24】【P44-45】【P216-217】这几页的图和表必须会解读，【P191-192】这两页表必须背过，必考重点！考试没有画图题，但可能有读图题，常见的重点图示必须熟悉。 6.抓紧时间好好复习，今年监考比历届都要严，不要因小失大！！！ 7.最后，祝都过。 ***感谢冯晓博、马阿敏、张雪琴三位热心的好学霸肯抽出时间为大家整理资料*** 第一章 绪论 1.分离技术的三种分类方法各有什么特点？ 答：（1）按被分离物质的性质分类分为物理分离法、化学分离法、物理化学分离法。 （2）按分离过程的本质分类分为平衡分离过程、速度差分离过程、反应分离过程。 （3）场流分类法 2.分离富集的目的？ 答：①定量分析的试样通常是复杂物质，试样中其他组分的存在常常影响某些组分的定量测定，干扰严重时甚至使分析工作无法进行。这时必须根据试样的具体情况，采用适当的分离方法，把干扰组分分离除去，然后才能进行定量测定。②如果要进行试样的全分析，往往需要把各种组分适当的分离，而后分别加以鉴定或测定。③而对于试样中的某些痕量组分，进行分离的同时往往也就进行了必要的浓缩和富集，于是就便于测定。因此物质的化学分离和测定具有同样重要意义。 3.什么是直接分离和间接分离？ 答：直接分离是将待测组分从复杂的干扰组分分离出来；间接分离是将干扰组分转入新相，而将待测组分留在原水相中。 4.阐述浓缩、富集和纯化三个概念的差异与联系？ 答：富集：通过分离，使目标组分在某空间区域的浓度增大。浓缩：将溶剂部分分离，使溶质浓度提高的过程。纯化：通过分离使某种物质的纯度提高的过程。 根据目标组分在原始溶液中的相对含量（摩尔分数）的不同进行区分： （方法 被分离组分的摩尔分数）富集 <0.1；浓缩 0.1－0.9；纯化 >0.9。 5.回收因子、分离因子和富集倍数有什么区别和联系？ 答：（1）被分离物质在分离过程中损失量的多少，某组分的回收程度，用回收率来表示。 待测组分A 的回收率，用RA 表示，QA °---为富集前待测物的量；QA---富集后待测物的量。%100?= A A A Q Q R （2）分离因子：两组分的分离程度。用SA ， B 表示。B A B A B A B ,//R R Q Q Q Q S A =??= A —待测组分；B —干扰组分。如果待测组分A 符合定量要求，即可认为QA ≈ Q oA ，SA,B ≈ Q oB/QB = 1/RB ，常量组分测定：SA,B ≈103；分离因子越大，分离效果越好。 （3）富集倍数：目标组分和基体组分的回收率之比，用F 表示， M M T T M T Q Q Q Q R R F //== RT 为组分的回收率；RM 为基体的回收率； QT °为富集前待测物的量； QT 为富集后待测物的量；QM °为富集前基体的量；QM 为富集后基体的量。
材料科学基础习题与答案
- 第二章 思考题与例题 1. 离子键、共价键、分子键和金属键的特点，并解释金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高的原因 2. 从结构、性能等方面描述晶体与非晶体的区别。 3. 何谓理想晶体何谓单晶、多晶、晶粒及亚晶为什么单晶体成各向异性而多晶体一般情况下不显示各向异性何谓空间点阵、晶体结构及晶胞晶胞有哪些重要的特征参数 4. 比较三种典型晶体结构的特征。（Al 、α-Fe 、Mg 三种材料属何种晶体结构描述它们的晶体结构特征并比较它们塑性的好坏并解释。）何谓配位数何谓致密度金属中常见的三种晶体结构从原子排列紧密程度等方面比较有何异同 5. 固溶体和中间相的类型、特点和性能。何谓间隙固溶体它与间隙相、间隙化合物之间有何区别（以金属为基的）固溶体与中间相的主要差异（如结构、键性、性能）是什么 6. 已知Cu 的原子直径为A ，求Cu 的晶格常数，并计算1mm 3Cu 的原子数。 （ 7. 已知Al 相对原子质量Ar （Al ）=，原子半径γ=，求Al 晶体的密度。 8 bcc 铁的单位晶胞体积，在912℃时是；fcc 铁在相同温度时其单位晶胞体积是。当铁由 bcc 转变为fcc 时，其密度改变的百分比为多少 9. 何谓金属化合物常见金属化合物有几类影响它们形成和结构的主要因素是什么其性能如何 10. 在面心立方晶胞中画出[012]和[123]晶向。在面心立方晶胞中画出（012）和（123）晶面。 11. 设晶面（152）和（034）属六方晶系的正交坐标表述，试给出其四轴坐标的表示。反之，求（3121）及（2112）的正交坐标的表示。（练习），上题中均改为相应晶向指数，求相互转换后结果。 12.在一个立方晶胞中确定6个表面面心位置的坐标，6个面心构成一个正八面体，指出这个八面体各个表面的晶面指数，各个棱边和对角线的晶向指数。 13. 写出立方晶系的{110}、{100}、{111}、{112}晶面族包括的等价晶面，请分别画出。
分离工程课后习题答案刘家祺
分离工程习题 第一章 1.列出5种使用ESA和5种使用MSA的分离操作。 答：属于ESA分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。 属于MSA分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取（双溶剂）、吸收、吸附。 5.海水的渗透压由下式近似计算：π=RTC/M，式中C为溶解盐的浓度，g/cm3；M为离子状态的各种溶剂的平均分子量。若从含盐0.035 g/cm3的海水中制取纯水，M=31.5，操作温度为298K。问反渗透膜两侧的最小压差应为多少kPa? 答：渗透压π=RTC/M＝8.314×298×0.035/31.5=2.753kPa。 所以反渗透膜两侧的最小压差应为2.753kPa。 9.假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。求： （1）总变更量数Nv; （2）有关变更量的独立方程数Nc； （3）设计变量数Ni; （4）固定和可调设计变量数Nx , Na； （5）对典型的绝热闪蒸过程，你将推荐规定哪些变量？ 思路1： 3股物流均视为单相物流， 总变量数Nv=3(C+2)=3c+6 独立方程数Nc 物料衡算式C个 热量衡算式1个 相平衡组成关系式C个 1个平衡温度等式 1个平衡压力等式共2C+3个 故设计变量Ni =Nv-Ni=3C+6-(2C+3)=C+3 固定设计变量Nx＝C+2,加上节流后的压力，共C+3个 可调设计变量Na＝0 解： （1）Nv = 3 ( c+2 ) （2）Nc 物 c
能 1 相 c 内在(P，T) 2 Nc = 2c+3 （3）Ni = Nv – Nc = c+3 （4）Nxu = ( c+2 )+1 = c+3 （5）Nau = c+3 –( c+3 ) = 0 思路2： 输出的两股物流看成是相平衡物流，所以总变量数Nv=2(C+2) 独立方程数Nc：物料衡算式C个，热量衡算式1个,共C+1个 设计变量数Ni=Nv-Ni=2C+4-(C+1)=C+3 固定设计变量Nx:有C+2个加上节流后的压力共C+3个 可调设计变量Na：有0 11.满足下列要求而设计再沸汽提塔见附图，求： （1）设计变更量数是多少？ （2）如果有，请指出哪些附加变量需要规定？ 解：N x u 进料c+2 压力9 c+11=7+11=18 N a u 串级单元 1 传热 1 合计 2 N V U = N x u+N a u = 20 附加变量：总理论板数。 16.采用单个精馏塔分离一个三组分混合物为三个产品(见附图),试问图中所注设计变量能否使问题有唯一解?如果不,你认为还应规定哪个(些)设计变量? 解: N X U进料c+2 压力40+1+1 c+44 = 47 N a u3+1+1+2 = 7 N v u = 54 设计变量：回流比，馏出液流率。 第二章 4.一液体混合物的组成为：苯0.50；甲苯0.25；对二甲苯0.25(摩尔分率)。分别
分离工程习题解答
［例2-3］ 求含正丁烷（1）0.15、正戊烷（2）0.4、和正已烷（3）0.45（摩尔分数）之烃类混合物在0.2MPa 压力下的泡点温度。B. 露点温度 a. 解：因各组分都是烷烃，所以汽、液相均可看成理想溶液， K i 只取决于温度和压力。如计算要求不高，可使用烃类的 p －T －K 图（见图 2-1）。 假设 T ＝ 50℃， p ＝0.2MPa ，查图求 K i ， 组分 xi Ki yi=Kixi 正丁烷 0.15 2.5 0.375 正戊烷 0.40 0.76 0.304 正已烷 0.45 0.28 0.126 说明所设温度偏低,选正丁烷为K G ,95.0805 .076 .03==∑=i G y K K 。查p-t-k 图t 为58.7, 再设 T ＝ 58.7℃，重复上述计算得 故泡点温度为 58.7℃。 解：B. 露点温度, 假设 T ＝ 80℃， p ＝0.2MPa ，查图求 K i ， 组分 xi Ki yi/Ki=xi 正丁烷 0.15 4.2 0.036 正戊烷 0.40 1.6 0.25 正已烷 0.45 0.65 0.692 1978.0≠=∑=∑∴i i i K y x 选正戊烷为参考组分，则 56.1978.06.14=?=∑?=i G x K K 由56.14=K ,查图2-1a 得t=78℃ K 1=4，K 2=1.56， K 3=0.6， 1053.175.0267.00375.0≈=++=∑ =∑∴i i i K y x
故混合物在78℃。 ［例2-7］ 进料流率为 1000kmol/ h的轻烃混合物，其组成为：丙烷 (1)30% ；正丁烷 (2)10% ；正戊烷 (3)15% ；正已烷 (4)45%( 摩尔 ) 。求在50 ℃和 200kPa 条件下闪蒸的汽、液相组成及流率。 解：该物系为轻烃混合物，可按理想溶液处理。由给定的T 和p ，从p - T - K 图查K i ，再采用上述顺序解法求解。 (1)核实闪蒸温度 假设50℃为进料泡点温度，则 假设50℃为进料的露点温度，则 说明进料的实际泡点和露点温度分别低于和高于规定的闪蒸温度，闪蒸问题成立。 (2)求Ψ ，令Ψ 1 =0.1(最不利的初值) =0.8785 因f (0.1)>0，应增大Ψ 值。因为每一项的分母中仅有一项变化，所以可以写出仅含未知数Ψ 的一个方程: 计算R - R 方程导数公式为：
分离工程习题解答模板
［例2-3］ 求含正丁烷( 1) 0.15、 正戊烷( 2) 0.4、 和正已烷( 3) 0.45( 摩尔分数) 之烃类混合物在0.2MPa 压力下的泡点温度。B. 露点温度 a. 解: 因各组分都是烷烃, 因此汽、 液相均可看成理想溶液, K i 只取决于温度和压力。如计算要求不高, 可使用烃类的 p －T －K 图( 见图 2-1) 。 假设 T ＝ 50℃, p ＝0.2MPa, 查图求 K i , 组分 xi Ki yi=Kixi 正丁烷 0.15 2.5 0.375 正戊烷 0.40 0.76 0.304 正已烷 0.45 0.28 0.126 说明所设温度偏低,选正丁烷为K G ,95.0805 .076 .03==∑=i G y K K 。查p-t-k 图t 为58.7, 再设 T ＝ 58.7℃, 重复上述计算得 故泡点温度为 58.7℃。 解: B. 露点温度, 假设 T ＝ 80℃, p ＝0.2MPa, 查图求 K i ,
组分 xi Ki yi/Ki=xi 正丁烷 0.15 4.2 0.036 正戊烷 0.40 1.6 0.25 正已烷 0.45 0.65 0.692 1978.0≠=∑ =∑∴i i i K y x 选正戊烷为参考组分, 则 56.1978.06.14=?=∑?=i G x K K 由56.14=K ,查图2-1a 得t=78℃ K 1=4, K 2=1.56, K 3=0.6, 1053.175.0267.00375.0≈=++=∑ =∑∴i i i K y x 故混合物在78℃。 ［例2-7］ 进料流率为 1000kmol/ h 的轻烃混合物, 其组成为: 丙烷 (1)30% ; 正丁烷 (2)10% ; 正戊烷 (3)15% ; 正已烷 (4)45%( 摩尔 ) 。求在 50 ℃和 200kPa 条件下闪蒸的汽、 液相组成及流率。
材料科学基础课后习题答案第二章
第2章习题 2-1 a ）试证明均匀形核时，形成临界晶粒的△ G K 与其临界晶核体积 V K 之间的关系式为 2 G V ； b ）当非均匀形核形成球冠形晶核时，其△ 所以 所以 2-2如果临界晶核是边长为 a 的正方体，试求出其厶G K 与a 的关系。为什么形成立方体晶核 的厶G K 比球形晶核要大？ 解：形核时的吉布斯自由能变化为 a ）证明因为临界晶核半径 r K 临界晶核形成功 G K 16 故临界晶核的体积 V K 4 r ； G V )2 2 G K G V b ）当非均匀形核形成球冠形晶核时, 非 r K 2 SL G V 临界晶核形成功 3 3( G ；7(2 3cos 3 cos 故临界晶核的体积 V K 3（r 非）3（2 3 3cos 3 cos V K G V 1 ( 3 卸2 3 3cos cos )G V 3 3(書 (2 3cos cos 3 ) G K % G K 与V K 之间的关系如何? G K
G V G v A a3G v 6a2 3 得临界晶核边长a K G V
临界形核功 将两式相比较 可见形成球形晶核得临界形核功仅为形成立方形晶核的 1/2。 2-3为什么金属结晶时一定要有过冷度？影响过冷度的因素是什么？固态金属熔化时是否 会出现过热？为什么？ 答：金属结晶时要有过冷度是相变热力学条件所需求的， 只有△ T>0时，才能造成固相的自 由能低于液相的自由能的条件，液固相间的自由能差便是结晶的驱动力。 金属结晶需在一定的过冷度下进行，是因为结晶时表面能增加造成阻力。固态金属熔 化时是否会出现过热现象，需要看熔化时表面能的变化。如果熔化前后表面能是降低的， 则 不需要过热；反之，则可能出现过热。 如果熔化时，液相与气相接触，当有少量液体金属在固体表面形成时，就会很快覆盖 在整个固体表面(因为液态金属总是润湿其同种固体金属 )。熔化时表面自由能的变化为： G 表面 G 终态 G 始态 A( GL SL SG ) 式中G 始态表示金属熔化前的表面自由能； G 终态表示当在少量液体金属在固体金属表面形成 时的表面自由能；A 表示液态金属润湿固态金属表面的面积；b GL 、CSL 、CSG 分别表示气液相 比表面能、固液相比表面能、固气相比表面能。因为液态金属总是润湿其同种固体金属，根 据润湿时表面张力之间的关系式可写出：b SG 》6GL + (SL 。这说明在熔化时，表面自由能的变 化厶G 表w o ,即不存在表面能障碍，也就不必过热。实际金属多属于这种情况。如果固体 16 3 3( G v )2 1 32 3 6 2 (G v )2 b K t K 4 G V )3 G V 6( 4 G v )2 64 3 96 3 32 r K 2 ~G ?， 球形核胚的临界形核功 (G v )2 (G v )2 (G v )2 G b K 2 G v )3 16 3( G v )2
化工分离工程试题答卷及参考答案
MESH方程。 一、填空(每空2分,共20分) 1. 如果设计中给定数值的物理量的数目等于 设计变量，设计才有结果。 2. 在最小回流比条件下，若只有重组分是非分 配组分，轻组分为分配组分，存在着两个 恒浓区，出现在精镏段和进料板 位置。 3. 在萃取精镏中，当原溶液非理想性不大时， 加入溶剂后，溶剂与组分1形成具有较强正 偏差的非理想溶液，与组分2形成 负偏差或理想溶液，可提高组分1对2的 相对挥发度。 4. 化学吸收中用增强因子表示化学反应对传质 速率的增强程度，增强因子E的定义是化学吸 收的液相分传质系数（k L）/无化学吸收的液相 分传质系数（k0L）。 5. 对普通的N级逆流装置进行变量分析，若组 分数为C个，建立的MESH方程在全塔有 NC+NC+2N+N=N(2C+3) 个。 η； 6. 热力学效率定义为= 实际的分离过程是不可逆的，所以热力学效 率必定于1。 7. 反渗透是利用反渗透膜选择性的只透过 溶剂的性质，对溶液施加压力，克服溶 剂的渗透压，是一种用来浓缩溶液的膜 分离过程。 二、推导(20分) 1. 由物料衡算，相平衡关系式推导图1单 级分离基本关系式。 ——相平衡常数； 式中： K i ψ——气相分 率（气体量/进料量）。 2. 精馏塔第j级进出物料如图1，建立
三、简答(每题5分,共25分) 1.什么叫相平衡相平衡常数的定义是什么 由混合物或溶液形成若干相，这些相保持物理平衡而共存状态。热力学上看物系的自由焓最小；动力学上看相间表观传递速率为零。 K i =y i /x i 。 2.关键组分的定义是什么；在精馏操作中， 一般关键组分与非关键组分在顶、釜的 分配情况如何 由设计者指定浓度或提出回收率的组分。 LK绝大多数在塔顶出现，在釜中量严格控制； HK绝大多数在塔釜出现，在顶中量严格控制； LNK全部或接近全部在塔顶出现； HNK全部或接近全部在塔釜出现。 3.在吸收过程中，塔中每级汽、液流量为 什么不能视为恒摩尔流 吸收为单相传质过程，吸收剂吸收了气体中的溶质而流量在下降过程中不断增加，气体的流量相应的减少，因此气液相流量在塔内都不能视为恒定。 4.在精馏塔中设中间换热器为什么会提高 热力学效率 在中间再沸器所加入的热量其温度低于塔 底加入热量的温度，在中间冷凝器所引出的 热量其温度高于塔顶引出热量的温度，相对 于无中间换热器的精馏塔传热温差小，热力 学效率高。 5.反应精馏的主要优点有那些 （1）产物一旦生成立即移出反应区；（2）反应区反应物浓度高，生产能力大；（3）反应热可由精馏过程利用；（4）节省设备投资费用；（5）对于难分离物系通过反应分离成较纯产品。 四、计算(1、2题10分，3题15分，共35分) 1. 将含苯（mol分数）的苯（1）—甲苯（2）混合物在下绝热闪蒸，若闪蒸温度为94℃，用计算结果说明该温度能否满足闪蒸要求 已知：94℃时P 1 0= P 2 0= 2. 已知甲醇（1）和醋酸甲酯（2）在常压、54℃ 下形成共沸物，共沸组成X 2 =(mol分率), 在此条件下：kPa P kPa p98 . 65 , 24 . 9002 1 = =求 该系统的活度系数。 3. 气体混合物含乙烷、丙烷、丁烷（均为摩尔分数），用不挥发的烃类进行吸收，已知吸收后丙烷的吸收率为81%，取丙烷在全塔的平均吸收因子A=，求所需理论板数；若其它条件不变，提高平均液汽比到原来的2倍，此时丙烷的吸 收率可达到多少。
分离课后习题及答案
第一章绪论1.分离技术的三种分类方法各有什么特点？ 答：（1）按被分离物质的性质分类分为物理分离法、化学分离法、物理化学分离法。 （2）按分离过程的本质分类分为平衡分离过程、速度差分离过程、反应分离过程。（3）场流分类法 2.分离富集的目的？ 答：①定量分析的试样通常是复杂物质，试样中其他组分的存在常常影响某些组分的定量测定，干扰严重时甚至使分析工作无法进行。这时必须根据试样的具体情况，采用适当的分离方法，把干扰组分分离除去，然后才能进行定量测定。②如果要进行试样的全分析，往往需要把各种组分适当的分离，而后分别加以鉴定或测定。③而对于试样中的某些痕量组分，进行分离的同时往往也就进行了必要的浓缩和富集，于是就便于测定。因此物质的化学分离和测定具有同样重要意义。 3.什么是直接分离和间接分离？ 答：直接分离是将待测组分从复杂的干扰组分分离出来；间接分离是将干扰组分转入新相，而将待测组分留在原水相中。 4.阐述浓缩、富集和纯化三个概念的差异与联系？ 答：富集：通过分离，使目标组分在某空间区域的浓度增大。浓缩：将溶剂部分分离，使溶质浓度提高的过程。纯化：通过分离使某种物质的纯度提高的过程。 根据目标组分在原始溶液中的相对含量（摩尔分数）的不同进行区分： （方法被分离组分的摩尔分数）富集<0.1；浓缩0.1－0.9；纯化>0.9。 5.回收因子、分离因子和富集倍数有什么区别和联系？
答：（1）被分离物质在分离过程中损失量的多少，某组分的回收程度，用回收率来表示。 待测组分A 的回收率，用RA 表示，QA °---为富集前待测物的量；QA---富集后待测物的量。%100?= A A A Q Q R （2）分离因子：两组分的分离程度。用SA ， B 表示。B A B A B A B ,//R R Q Q Q Q S A =??= A —待测组分；B —干扰组分。如果待测组分A 符合定量要求，即可认为QA ≈ QoA ，SA,B ≈ QoB/QB = 1/RB ，常量组分测定：SA,B ≈103；分离因子越大，分离效果越好。 （3）富集倍数：目标组分和基体组分的回收率之比，用F 表示， M M T T M T Q Q Q Q R R F //== RT 为组分的回收率；RM 为基体的回收率； QT °为富集前待测物的量； QT 为富集后待测物的量；QM °为富集前基体的量；QM 为富集后基体的量。 第二章 分离过程中的热力学 2.气体分子吸附在固体吸附剂表面时，某吸附等温线可以由朗格缪尔吸附方程得到。试分析吸附物质的吸附平衡常数K 与该气体物质在气相的分压p 需满足什么条件才能使朗格缪尔吸附等温线近似为直线。 答：溶质吸附量q 与溶质气体分压p 的关系可以用朗格缪尔吸附方程表示：p K p K q q A A +=1max ，式中qmax 为溶质在固相表面以单分子层覆盖的最大容量；KA 为溶质的吸附平衡常数。在低压时，p K q q p K A A max 1=，《。 第三章 分离过程中的动力学 1.简单讨论分子运动与宏观物体机械运动的差别和共同点。
材料科学基础课后习题答案
《材料科学基础》课后习题答案 第一章材料结构的基本知识 4. 简述一次键和二次键区别 答：根据结合力的强弱可把结合键分成一次键和二次键两大类。其中一次键的结合力较强，包括离子键、共价键和金属键。一次键的三种结合方式都是依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层，从而使原子间相互结合起来。二次键的结合力较弱，包括范德瓦耳斯键和氢键。二次键是一种在原子和分子之间，由诱导或永久电偶相互作用而产生的一种副键。 6. 为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高？ 答：材料的密度与结合键类型有关。一般金属键结合的固体材料的高密度有两个原因：（1）金属元素有较高的相对原子质量；（2）金属键的结合方式没有方向性，因此金属原子总是趋于密集排列。相反，对于离子键或共价键结合的材料，原子排列不可能很致密。共价键结合时，相邻原子的个数要受到共价键数目的限制；离子键结合时，则要满足正、负离子间电荷平衡的要求，它们的相邻原子数都不如金属多，因此离子键或共价键结合的材料密度较低。 9. 什么是单相组织？什么是两相组织？以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影响。 答：单相组织，顾名思义是具有单一相的组织。即所有晶粒的化学组成相同，晶体结构也相同。两相组织是指具有两相的组织。单相组织特征的主要有晶粒尺寸及形状。晶粒尺寸对材料性能有重要的影响，细化晶粒可以明显地提高材料的强度，改善材料的塑性和韧性。单相组织中，根据各方向生长条件的不同，会生成等轴晶和柱状晶。等轴晶的材料各方向上性能接近，而柱状晶则在各个方向上表现出性能的差异。对于两相组织，如果两个相的晶粒尺度相当，两者均匀地交替分布，此时合金的力学性能取决于两个相或者两种相或两种组织组成物的相对量及各自的性能。如果两个相的晶粒尺度相差甚远，其中尺寸较细的相以球状、点状、片状或针状等形态弥散地分布于另一相晶粒的基体内。如果弥散相的硬度明显高于基体相，则将显著提高材料的强度，同时降低材料的塑韧性。 10. 说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义，说明稳态结构和亚稳态结构之间的关系。 答：同一种材料在不同条件下可以得到不同的结构，其中能量最低的结构称为稳态结构或平衡太结构，而能量相对较高的结构则称为亚稳态结构。所谓的热力学条件是指结构形成时必须沿着能量降低的方向进行，或者说结构转变必须存在一个推动力，过程才能自发进行。热力学条件只预言了过程的可能性，至于过程是否真正实现，还需要考虑动力学条件，即反应速度。动力学条件的实质是考虑阻力。材料最终得到什么结构取决于何者起支配作用。如果热力学推动力起支配作用，则阻力并不大，材料最终得到稳态结构。从原则上讲，亚稳态结构有可能向稳态结构转变，以达到能量的最低状态，但这一转变必须在原子有足够活动能力的前提下才能够实现，而常温下的这种转变很难进行，因此亚稳态结构仍可以保持相对稳定。 第二章材料中的晶体结构 1. 回答下列问题： （1）在立方晶系的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向： 32）与[236] （001）与[210]，（111）与[112]，（110）与[111]，（132）与[123]，（2 （2）在立方晶系的一个晶胞中画出（111）和（112）晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。 解：（1）
小学三年级科学课后练习题(附答案)
小学三年级科学课后练习题 第一节水到哪里去了？ 1、想一想，用湿抹布擦黑板，过一会就干了，这是什么现象？ 答：蒸发 2、水是我们常见的（ A ） A、液体 B 气体C固体 3水的三种形态？ 固体液体气体 4水和水蒸气的相同点和不同点? 相同点：无色无味透明 不同点：水是液体，水没有固定形状，但有一定体积。 水蒸气是气体，没有固定形状和体积。 5举例说出生活中蒸发现象？ 下雨天地面有积水，通过阳光的照射水慢慢消失了。 洗的衣服，放在外面晾晒，慢慢就变干了。 6影响蒸发快慢的因素有哪些？ 1 温度 2 风 3 空气接触面积 第二节水沸腾了 1、水沸腾的温度是（A ） A 100℃ B 98℃ C 0℃ 2、给水加热后，水的体积会（A） A 变大 B 没有变化 C 变小 3、水沸腾时大量气泡（A） A 上升 B 下降C不变 4、水加热后变成水蒸气，水的温度（A ）蒸发（C ） A、越高 B 越低C越快 5、说一说烧开水的过程，说一说水中气泡会发生哪些变化？ 烧开水时，气泡由少变多，由小变大，到水面破裂。 6水沸腾后继续加热，水的温度（ B ） A 升高 B 不变C降低 第三节水结冰了 1、当环境温度（B ）0℃，水的温度下降到（C ）时，水开始结冰。 A 高于 B 低于 C 0℃D10℃ 2、（C ）的变化会使水的形态发生变化， A颜色 B 容器 C 温度 3、冰是怎样的物体？ 无色无味透明，坚硬有一定的体积，不会流动。 4、水结冰时，温度（A ），说明水向周围（）热量。 A 降低，放出 B 降低吸收 C 升高吸收
第四节冰融化了 1、冰开始融化的温度是（） A、﹣5℃ B 10℃ C 0℃ 2、冰融化成水的这个变化过程是（）变成（）。 A 液态固态 B 气态液态 C 固态液态 3、冰融化的过程中温度（）但要向外界（）大量的热量。 A不变B变化 C 吸收D放出 4、冰块周围的温度升高，会使（）。 A冰融化的速度变慢B冰融化的速度变快 C 冰融化的速度没有变化 5、冰融化成水，他的体积增大了（）。 6、冰融化成水后，他的状态发生了变化（） 7、水和水蒸气、冰的相同点不同点？ 第五课谁能溶解多少物质？ 1、不能溶解在水中的物质有（）？ A食盐B沙子 C 碱D味精 2、因为牛奶能溶解在水中，所以它（） A 有沉淀 B 能均匀分布在水中 C 能过滤出来 3、酒精能溶解在水中，水不能溶解在酒精中（） A 对 B 错 4、不是所有的物质都能溶解在水中。（） A 对 B 错 5在相同的水中，等量的食盐小苏打在水中的溶解能力是（） A 相同的 B 不同的、 第六课加快溶解
材料科学基础(武汉理工大学,张联盟版)课后习题及答案 第二章
第二章答案 2-1略。 2-2（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求该晶面的晶面指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的晶面指数。 答：（1）h:k:l==3:2:1,∴该晶面的晶面指数为（321）； （2）h:k:l=3:2:1，∴该晶面的晶面指数为（321）。 2-3在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数：（001）与[]，（111）与[]，（）与[111]，（）与[236]，（257）与[]，（123）与[]，（102），（），（），[110]，[]，[] 答：
2-4定性描述晶体结构的参量有哪些？定量描述晶体结构的参量又有哪些？ 答：定性：对称轴、对称中心、晶系、点阵。定量：晶胞参数。 2-5依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类？其特点是什么？ 答：晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。 离子键的特点是没有方向性和饱和性，结合力很大。共价键的特点是具有方向性和饱和性，结合力也很大。金属键是没有方向性和饱和性的的共价键，结合力是离子间的静电库仑力。范德华键是通过分子力而产生的键合，分子力很弱。氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键，具有饱和性。 2-6等径球最紧密堆积的空隙有哪两种？一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？ 答：等径球最紧密堆积有六方和面心立方紧密堆积两种，一个球的周围有8个四面体空隙、6个八面体空隙。 2-7n个等径球作最紧密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？不等径球是如何进行堆积的？ 答：n个等径球作最紧密堆积时可形成n个八面体空隙、2n个四面体空隙。 不等径球体进行紧密堆积时，可以看成由大球按等径球体紧密堆积后，小球按其大小分别填充到其空隙中，稍大的小球填充八面体空隙，稍小的小球填充四面体空隙，形成不等径球体紧密堆积。 2-8写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。 答：面心立方格子的单位平行六面体上所有结点为：（000）、（001）（100）（101）（110）（010）（011）（111）（0）（0）（0）（1）（1）（1）。