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内容举例: 第五章、蒸发(不挥发溶质)一、概述及蒸发二、溶液沸点升高与温度差损失三、多效蒸发及流程 一、概述及蒸发器: 单效蒸发与多效蒸发:单效蒸发与多效蒸发在操作中一般用冷凝方法将二次燕汽不断地移出,否则蒸汽与沸腾溶液趋于平衡,使蒸发过程无法进行。若将二次蒸汽直接冷凝,而不利用其冷凝热的操作称为单效蒸发。若将二次蒸汽引到下一蒸发器作为加热蒸汽,以利用其冷凝热,这种串联蒸发操作称为多效燕发。 常见蒸发器类型及原理(书P302) 循环形(非膜式)蒸发器: 中央循环管式(或标准式)蒸发器 悬筐式蒸发器 外热式蒸发器 强制循环蒸发器 (单程型)膜式蒸发器: 升膜蒸发器 降膜蒸发器 升-降膜蒸发器 刮板搅拌薄膜蒸发器 直接加热蒸发器 二、 溶液沸点升高与温度差损失: 溶液的沸点: 溶液中含有不挥发的溶质,在相同条件下,其蒸气压比纯水的低,所以溶液的沸点就比纯水的要高,两者之差称为因溶液蒸气压下降而引起的沸点升高。 例如,常压下20%(质量百分数)NaOH水溶液的沸点为108.5℃,而水的沸点为100℃,此时溶液沸点升高8.5度。 由于有沸点升高现象,使同条件下蒸发溶液时的有效温度差下降8.5℃,正好与溶液沸点升高值相等,故沸点升高又称为温度差损失。 温度差损失:(书P310) 温度差损失不仅仅是因为溶液中含有了不挥发性溶质引起的,蒸发器内的操作压力高于冷凝嚣以克服二次蒸汽从蒸发器流到冷凝器的阻力损失、蒸发器的操作需维持一定的液面等因素都会造成温度差损失。 因溶液蒸气压下降而引起的温度差损失△’ 因加热管内液柱静压力而引起的温度差损失△’’ 由于管路流动阻力而引起的温度差损失△’’’ 三、多效蒸发及流程:(书P322,搞清楚前后黏度、压强、温度 P1>P2>P3 T1>T2>T3 溶液的沸点必纯溶剂的高,冷凝液的沸点高于二次蒸汽。 第六章 蒸馏(液体混合物挥发度不同) 一、平衡关系 二、精馏原理及流程 三、精馏过程计算 一:平衡关系: 用饱和蒸气压和相平衡常数表示的气液平衡关系:由拉乌尔定律得出,p-溶液上方组分平衡分压,Pa。p’-在溶液温度下纯组分的饱和蒸气压,Pa。x-溶液中组分的摩尔数。下标A表示易挥发组分,B表示难挥发组分。Xb=(1-Xa) 泡点方程式 露点方程式 道尔顿分压定律得出。 挥发度 对于理想溶液 。VB同理表示 相对挥发度:易挥发组分的挥发度与难挥发组分的挥发度之比 相图:(t-x-y图)(x-y图) 3、相平衡方程式: 4、简单蒸馏流程特点:简单蒸馏是将原料液一次加入蒸馏釜中,在恒压下加热使之部分汽化,产生的蒸气进入冷凝器中冷凝,随着过程的进行,釜液中易挥发组分含量不断降低,当釜液组成达到规定值时,即停止蒸馏操作,釜液一次排出。 二、精馏原理及流程: 原理:液体混合物经多次部分汽化和冷凝后,便可得到几乎完全的分离。 流程:原料液经预热器加热到指定温度后.送入精馏塔的进料板,在进料板上与自塔上部下降的回流液体汇合后,逐板溢流,最后流人塔底再沸器中。在每层板上,回流液体与上升蒸气互相接触,进行传热传质过程。操作时,连续地从再沸器取出部分液体作为地底产品(釜残掖),部分液体汽化,产生上升蒸气,依次通过各层塔板。塔顶蒸气进人冷凝器中被全部冷凝,并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体,其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品(馏出液)。 通常,将原料液进入的那层板称为加料板,加料板以上的塔段称为精馏段加料板以下的塔段(包括加料板)称为提馏段。 三、精馏过程计算: 总物料衡算 F=D+W 易挥发组分衡算 FxF=Dy+Wx 塔顶易挥发组分的回收率 塔釜难挥发组分的回收率 回流比: 最小回流比 R=(1.1~2.0)Rmin 操作线远离平衡线, R L 进料热状况的影响及q线方程 并由此得到 L,=L+qF 及 V'=V+(q-1)F 进料热状况对q值及q线的影响: q 线方程 必过点e( , ) 操作线方程: 精馏段操作线方程: 总物料衡算 V=L 易挥发组分衡算 Vyn+1=Lxn+DxD 操作线方程 必过点a( , ) 提馏段操作线方程: 总物料衡算 易挥发组分衡算 L,xm,=V,ym+1,+WxW 操作线方程 必过点C( , ) 或 平衡线方程:
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