一道摩尔质量计算题~在标准状况下,氢气和一氧化碳的混合气体共4.48L,测得其质量为4.3g,计算氢气和一氧化碳各多少升?各多少克?
小新二代qs7薢
在标准状况下,可求出混合气体的物质的量为0.2摩,平均摩尔质量为4.3克除以0.2摩,为21.5克每摩,然后根据十字相交法求出两气体的体积比为一比三,所以一氧化碳的体积为1.12L,氢气为3.36L.所以CO物质的量为四分之一乘0.2摩为0.05摩.CO的质量为1.075克.氢气质量用4.3减去就行了~
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化学 物质的量的有关计算...
标准状况下O3和CO2的混合气体3.36L，其质量为6.9g，该混合气体的平均摩尔质量为______，混合气体中C、O原子个数比为______．
第-1小题正确答案及相关解析
标况下，3.36L混合气体的总物质的量==0.15mol，故混合气体的平均摩尔质量==46g/mol，令O3和CO2的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者总质量与总物质的量，可得：解得，x=0.075mol、y=0.075故混合气体中C、O原子个数比=0.075mol：（0.075mol×3+0.075mol×2）=1：5，故答案为：46g/mol；1：5．习题与思考题
习题与思考题
第一章　流体流动
【例1-1】& 已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。
解：根据式1-4
pB=p'B的关系不能成立。因B及B'两点虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通着的同一种流体，即截面B-B'不是等压面。
（2）计算玻璃管内水的高度h&& 由上面讨论知，pA=p'A，而pA=p'A都可以用流体静力学基本方程式计算，即
pA=pa+ρ1gh1+ρ2gh2
pA'=pa+ρ2gh
于是&&& pa+ρ1gh1+ρ2gh2=pa+ρ2gh
简化上式并将已知值代入，得
800×0.7+1000×0.6=1000h
解得&& h=1.16m
【例1-4】&
如本题附图所示，在异径水平管段两截面（1-1'、2-2’）连一倒置U管压差计，压差计读数R=200mm。试求两截面间的压强差。
解：因为倒置U管，所以其指示液应为水。设空气和水的密度分别为ρg与ρ，根据流体静力学基本原理，截面a-a'为等压面，则
又由流体静力学基本方程式可得
pa=p1－ρgM
pa'=p2－ρg（M－R）－ρggR
联立上三式，并整理得
p1－p2=（ρ－ρg）gR
由于ρg《ρ，上式可简化为
&&&&&&& p1－p2≈ρgR
所以p1－p2≈1000×9.81×0.2=1962Pa
【例1-5】 如本题附图所示，蒸汽锅炉上装置一复式U形水银测压计，截面2、4间充满水。已知对某基准面而言各点的标高为z0=2.1m，
z4=2.0m，z6=0.7m，
试求锅炉内水面上的蒸汽压强。
解：按静力学原理，同一种静止流体的连通器内、同一水平面上的压强相等，故有
p1=p2，p3=p4，p5=p6
对水平面1-2而言，p2=p1，即
p2=pa+ρig（z0－z1）
对水平面3-4而言，
p3=p4= p2－ρg（z4－z2）
对水平面5-6有
p6=p4+ρig（z4－z5）
锅炉蒸汽压强&&& p=p6－ρg（z7－z6）
&&&&&&& p=pa+ρig（z0－z1）+ρig（z4－z5）－ρg（z4－z2）－ρg（z7－z6）
则蒸汽的表压为
p－pa=ρig（z0－z1+ z4－z5）－ρg（z4－z2+z7－z6）
& &&&&&&&&&=13600×9.81×(2.1－0.9+2.0－0.7)－1000×9.81×
&&&&&&&&&&&&
(2.0－0.9+2.5－0.7)
&&&&&&&&&&
=3.05×105Pa=305kPa
【例1-6】&
某厂要求安装一根输水量为30m3/h的管路，试选择合适的管径。
解：根据式1-20计算管径
&&&&&&& d=解：取管出口高度的0－0为基准面，高位槽的液面为1－1截面，因要求计算高位槽的液面比塔入口处高出多少米，所以把1－1截面选在此就可以直接算出所求的高度x，同时在此液面处的u1及p1均为已知值。2－2截面选在管出口处。在1－1及2－2截面间列柏努利方程：
&&&&&&& 即泵的有效功率Ne为：
&&&&&&& 解：取管出口处的水平面作为基准面。在高位槽液面1－1与管出口截面2－2间列柏努利方程
&&&&&&& 【例1-16】&
用泵输送密度为710kg/m3的油品，如附图所示，从贮槽经泵出口后分为两路：一路送到A塔顶部，最大流量为10800kg/h，塔内表压强为98.07×104Pa。另一路送到B塔中部，最大流量为6400kg/h，塔内表压强为118×104Pa。贮槽C内液面维持恒定，液面上方的表压强为49×103Pa。
现已估算出当管路上的阀门全开，且流量达到规定的最大值时油品流经各段管路的阻力损失是：由截面1―1至2―2为201J/kg；由截面2―2至3－3为60J/kg；由截面2－2至4―4为50J/kg。油品在管内流动时的动能很小，可以忽略。各截面离地面的垂直距离见本题附图。
已知泵的效率为60%，求此情况下泵的轴功率。
解：在1―1与2―2截面间列柏努利方程，以地面为基准水平面。
&& 6．为了放大所测气体压差的读数，采用如图所示的斜管式压差计，一臂垂直，一臂与水平成20°角。若U形管内装密度为804 kg/m3的95%乙醇溶液，求读数R为29mm时的压强差。
7．用双液体U型压差计测定两点间空气的压差，测得R=320mm。由于两侧的小室不够大，致使小室内两液面产生4mm的位差。试求实际的压差为多少Pa。若计算时忽略两小室内的液面的位差，会产生多少的误差？两液体密度值见图。
8．为了排除煤气管中的少量积水，用如图所示的水封设备，水由煤气管路上的垂直支管排出，已知煤气压强为1×105Pa(绝对压强)。问水封管插入液面下的深度h应为若干？当地大气压强pa=9.8×104Pa，水的密度ρ=1000 kg/m3。
9．如图示某精馏塔的回流装置中，由塔顶蒸出的蒸气经冷凝器冷凝，部分冷凝液将流回塔内。已知冷凝器内压强p1=1.04×105Pa（绝压），塔顶蒸气压强p2=1.08×105Pa（绝压），为使冷凝器中液体能顺利地流回塔内，问冷凝器液面至少要比回流液入塔处高出多少？冷凝液密度为810 kg/m3。
&&&& 10．为测量气罐中的压强pB，采用如图所示的双液杯式微差压计。两杯中放有密度为ρ1的液体，U形管下部指示液密度为ρ2。管与杯的直径之比d/D。试证：&&
&&& 13．在图示装置中，水管直径为φ57×3.5mm。当阀门全闭时，压力表读数为3.04×104Pa。当阀门开启后，压力表读数降至2.03×104Pa，设总压头损失为0.5m。求水的流量为若干m3/h？水密度ρ=1000kg/m3。
14．某鼓风机吸入管直径为200mm，在喇叭形进口处测得U型压差计读数R=25mm，指示液为水。若不计阻力损失，空气的密度为1.2kg/m3，试求管路内空气的流量。
15．用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。各部分相对位置如图所示。管路的直径均为φ76×2.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表读数为24.66×103Pa，水流经吸入管与排出管（不包括喷头）的阻力损失可分别按hf1=2u2与hf2=10u2计算。式中u为吸入管或排出管的流速。排出管与喷头连接处的压强为98.07×103Pa（表压）。试求泵的有效功率。
&&& 16．图示为30℃的水由高位槽流经直径不等的两段管路。上部细管直径为20mm，下部粗管直径为36mm。不计所有阻力损失，管路中何处压强最低？该处的水是否会发生汽化现象？
17．图示一冷冻盐水的循环系统。盐水的循环量为45 m3/h，管径相同。流体流经管路的压头损失自A至B的一段为9m，自B至A的一段为12m。盐水的密度为1100 kg/m3，试求：
& &&（1）泵的功率，设其效率为0.65；
&&& （2）若A的压力表读数为14.7×104Pa，则B处的压力表读数应为多少Pa？
18．在水平管路中，水的流量为2.5l/s，已知管内径d1=5cm，d2=2.5cm及h1=1m，若忽略能量损失，问连接于该管收缩面上的水管，可将水自容器内吸上高度h2为多少？水密度ρ=1000 kg/m3。
19．密度850 kg/m3的料液从高位槽送入塔中，如图所示。高位槽液面维持恒定。塔内表压为9.807×103Pa，进料量为5m3/h。进料管为φ38×2.5mm的钢管，管内流动的阻力损失为30J/kg。问高位槽内液面应比塔的进料口高出多少？
20．有一输水系统如图所示。输水管径为φ57×3.5mm。已知管内的阻力损失按hf=45×u2/2计算，式中u为管内流速。求水的流量为多少m3/s？欲使水量增加20%，应将水槽的水面升高多少？
21．水以3.77×10－3m3/s的流量流经一扩大管段。细管直径d=40mm，粗管直径D=80mm，倒U型压差计中水位差R=170mm，求水流经该扩大管段的阻力损失hf，以mH2O表示。
22．贮槽内径D为2m，槽底与内径d0为32mm的钢管相连，如图所示。槽内无液体补充，液面高度h1=2m。管内的流动阻力损失按hf=20u2计算。式中u为管内液体流速。试求当槽内液面下降1m所需的时间。
23．90℃的水流入内径为20mm的管内，欲使流动呈层流状态，水的流速不可超过哪一数值？若管内流动的是90℃的空气，则这一数值又为多少？
24．由实验得知，单个球形颗粒在流体中的沉降速度ui与以下诸量有关：
颗粒直径d；流体密度ρ与粘度μ，颗粒与流体的密度差ρa－ρ；重力加速度g。试通过因次分析方法导出颗粒沉降速度的无因次函数式。
25．用φ168×9mm的钢管输送原油，管线总长100km，油量为60000kg/h，油管最大抗压能力为1.57×107Pa。已知50℃时油的密度为890kg/m3，油的粘度为0.181Pa·s。假定输油管水平放置，其局部阻力忽略不计，试问为完成上述输送任务，中途需几个加压站？
所谓油管最大抗压能力系指管内输送的流体压强不能大于此值，否则管子损坏。
26．每小时将2×104kg的溶液用泵从反应器输送到高位槽（见图）。反应器液面上方保持26.7×103Pa的真空度，高位槽液面上方为大气压。管路为φ76×4mm钢管，总长50m，管线上有两个全开的闸阀，一个孔板流量计（ζ=4）、五个标准弯头。反应器内液面与管出口的距离为15m。若泵的效率为0.7，求泵的轴功率。溶液ρ=1073 kg/m3，μ=6.3×10－4Pa·s，ε=0.3mm。
27．用压缩空气将密闭容器（酸蛋）中的硫酸压送到敞口高位槽。输送流量为0.1m3/min，输送管路为φ38×3mm无缝钢管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，在压送过程中设位差不变。管路总长20m，设有一个闸阀（全开），8个标准90°弯头。求压缩空气所需的压强为多少（表压）？硫酸ρ为1830kg/m3，μ为0.012Pa·s，钢管的ε为0.3mm。
28．粘度为0.03 Pa·s、密度为900 kg/m3的液体自容器A流过内径40mm的管路进入容器B。两容器均为敞口，液面视作不变。管路中有一阀门，阀前管长50m，阀后管长20m（均包括局部阻力的当量长度）。当阀全关时，阀前、后的压力表读数分别为8.82×104Pa和4.41×104Pa。现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m。试求：
&&& （1）管路的流量；
&&& （2）阀前、阀后压力表的读数有何变化？
29．如图所示，某输油管路未装流量计，但在A、B两点的压力表读数分别为pA=1.47×106Pa，pB=1.43×106Pa。试估计管路中油的流量。已知管路尺寸为φ89×4mm的无缝钢管。A、B两点间的长度为40m，有6个90°弯头，油的密度为820 kg/m3，粘度为0.121 Pa·s。
30．欲将5000kg/h的煤气输送100km，管内径为300mm，管路末端压强为14.7×104Pa（绝压），试求管路起点需要多大的压强？
设整个管路中煤气的温度为20℃，λ为0.016，标准状态下煤气的密度为0.85kg/m3。
31.一酸贮槽通过管路向其下方的反应器送酸，槽内液面在管出口以上2.5m。管路由φ38×2.5mm无缝钢管组成，全长（包括管件的当量长度）为25m。由于使用已久，粗糙度应取为0.15mm。贮槽及反应器均为大气压。求每分钟可送酸多少m3？酸的密度ρ=1650 kg/m3，粘度μ=0.012Pa·s。（提示：用试差法时可先设λ=0.04）。
32．水位恒定的高位槽从C、D两支管同时放水。AB段管长6m，内径41mm。BC段长15m，内径25mm。BD长24m，内径25mm。上述管长均包括阀门及其它局部阻力的当量长度，但不包括出口动能项，分支点B的能量损失可忽略。试求：
&&& （1）D、C两支管的流量及水槽的总排水量；
&&& （2）当D阀关闭，求水槽由C支管流出的水量。设全部管路的摩擦系数λ均可取0.03，且不变化，出口损失应另行考虑。
33．用内径为300mm的钢管输送20℃的水，为了测量管内水的流量，采用了如图所示的安排。在2m长的一段主管路上并联了一根直径为φ60×3.5mm的支管，其总长与所有局部阻力的当量长度之和为10m。支管上装有转子流量计，由流量计上的读数知支管内水的流量为2.72m3/h。试求水在主管路中的流量及总流量。设主管路的摩擦系数λ为0.018，支管路的摩擦系数λ为0.03。
&&第二章　液体搅拌
第三章　流体输送设备
【例2－1】& 离心泵特性曲线的测定
附图为测定离心泵特性曲线的实验装置，实验中已测出如下一组数据：
泵进口处真空表读数p1=2.67×104Pa(真空度)
泵出口处压强表读数p2=2.55×105Pa(表压)
泵的流量Q=12.5×10－3m3/s
功率表测得电动机所消耗功率为6.2kW
吸入管直径d1=80mm
压出管直径d2=60mm
两测压点间垂直距离Z2－Z1=0.5m
泵由电动机直接带动，传动效率可视为1，电动机的效率为0.93
实验介质为20℃的清水
试计算在此流量下泵的压头H、轴功率N和效率η。
解：（1）泵的压头&&& 在真空表及压强表所在截面1－1与2－2间列柏努利方程：
&&& （1）管路特性曲线方程
在贮水池水面与水塔水面间列柏努利方程
&&& 1．拟用一泵将碱液由敞口碱液槽打入位差为10m高的塔中，塔顶压强为5.88×104Pa（表压），流量20m3/h。全部输送管均为φ57×3.5mm无缝钢管，管长50m（包括局部阻力的当量长度）。碱液的密度ρ=1500kg/m3，粘度μ=2×10－3Pa·s。管壁粗糙度为0.3mm。试求：
9．热水池中水温为65℃。用离心泵以40m3/h的流量送至凉水塔顶，再经喷头喷出落入凉水池中，达到冷却目的。已知水进喷头前需维持49×103Pa（表压）。喷头入口处较热水池水面高6m。吸入管路和排出管路的压头损失分别为1m和3m。管路中动压头可忽略不计。试选用合适的离心泵。并确定泵的安装高度。当地大气压强按101.33×103Pa计。
10．将某减压精馏塔釜中的液体产品用离心泵输送至高位槽，釜中真空度为6.67×104Pa（其中液体处于沸腾状态，即其饱和蒸汽压等于釜中绝对压强）。泵位于地面上，吸入管总阻力为0.87m液柱。液体的密度为986kg/m3，已知该泵的允许汽蚀余量Δh=4.2m，试问该泵的安装位置是否适宜？如不适宜应如何重新安排？&
&&&&&&& Ret&
核算沉降流型
&&& 2）求滤饼的压缩性指数s& 将附表3中三次实验的K－Δp数据在对数坐标上进行标绘，得到本题附图2中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个点。由此三点可得一条直线，在图上测得此直线的斜率为1－s=0.7，于是可求得滤饼的压缩性指数为s=1－0.7=0.3。
【例3-7】对例3-6中的悬浮液用具有26个框的BMS20/635-25板框压滤机进行过滤。在过滤机入口处滤浆的表压为3.39×105Pa，所用滤布与实验时的相同，浆料温度仍为25℃。每次过滤完毕用清水洗涤滤饼，洗水温度及表压与滤浆相同而其体积为滤液体积的8%。每次卸渣、清理、装合等辅助操作时间为15min。已知固相密度为2930kg/m3，又测得湿饼密度为1930kg/m3。求此板框压滤机的生产能力。
解：过滤面积A=（0.635）2×2×26=21m2
滤框总容积=（0.635）2×0.025×26=0.262m3
已知1m3滤饼的质量为1930kg，设其中含水xkg，水的密度按1000
kg/m3考虑，则
&&& 并流操作&&&&&&&&
80&&&&& 50 &&&&&&&&
&&& 逆流操作&&&&&&&&
50 &&&&&&&&
&&& 传热面积&&&&&&&&
80&&&&& 50&&&& 根据以上数据，即可标绘得到如图5-1所示的t-x-y图。
（2）利用相对挥发度计算气液平衡数据& 因苯—甲苯混合液为理想溶液，故其相对挥发度可用式5-12计算，即
（2）气液混合物进料& ①与上述的①项相同；②与上述的②项相同；①和②两项的结果如本题附图2所示。
③由q值定义知，q=1/3，故
&&&& q线斜率=解：乙醇水系统的平衡曲线有下凹部分，求最小回流比自a点（xD、xD）作平衡线的切线ag并延长与y轴相交于c点。截距
&&&&&&& 在x-y直角坐标图上绘平衡曲线和对角线，如本题附图2所示。依xD=0.8，xF1=0.6，xF2=0.2及xw=0.02分别作铅垂线，与对角线分别交于a、e1、e2及c四点，按原料F1之加料口以上塔段操作线的截距（0.267），在y轴上定出点b，连ab，即为精馏段操作线。过点e1作铅垂线（q1线）与ab线交于点d1，再按两股进料板之间塔段的操作线方程的截距（0.1），在y轴上定出点【例7-2】&
已知湿空气的总压为101.3kPa相对湿度为50%，干球温度为20℃。试用I-H图求解：
&&& （a）水气分压p；
（b）湿度H；
（c）焓I；
（d）露点td；
（e）湿球温度tW；
（f）如将含500kg/h干空气的湿空气预热至117℃，求所需热量Q。
解：见本题附图。
由已知条件：pt=101.3kPa，当t0=15℃、H0=0.0073kg/kg绝干空气时，
&&&&& I1=（1.01+1.88H0）t0+r0H0=34kJ/kg绝干空气
当t1=90℃、H1=H0=0.0073kg/kg绝干空气时，同理可得I1=110kJ/kg绝干空气。
&&&&&&& I1′=csθ1+X1cwθ1=1.156×15+0.15×4.187×15=26.76kJ/kg绝干料
同理&&& I2′=1.156×40+0.01×4.187×40=47.91kJ/kg绝干料
围绕本例附图1的干燥器作焓衡算，得
LI1+GcI1′=LI2+GcI2′+QL
L（I1-I2）=Gc（I2′-I1′）+QL
将已知值代入上式，得
L（110-I2）=248（47.91-26.76）+3.2×3600
L（110-I2）=16770&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&(a)
根据式（7-11）可以写出空气离开干燥器时焓的计算式为
I2=（1.01+1.88H2）t2+2490H2
I2=（1.01+1.88H2）×50+2490H2=50.5+2584H2&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
绝干空气消耗量L=×100
/（kJ·kg-1绝干气）
<span lang=EN-US style='font-size:12.0
font-family:楷体_GB
3．将某湿空气（t0=25℃，H0=0.0204kg水/kg绝干气），经预热后送入常压干燥器。试求：
（1）将该空气预热到80℃时所需热量，0以kJ/kg绝干气表示；
（2）将它预热到120℃时相应的相对湿度值。
4．干球温度为20℃、湿度为0.009kg水/kg绝干气的湿空气通过预热器温度升高到50℃后再送至常压干燥器中。离开干燥器时空气的相对湿度为80%，若空气在干燥器中经历等焓干燥过程，试求：
（1）1m3原湿空气在预热过程中焓的变化；
（2）1m3原湿空气在干燥器中获得的水分量。
5．采用废气循环的干燥流程干燥某种湿物料。温度t0为20℃、湿度H0为0.012kg水/kg绝干气的新鲜空气与从干燥器出来的温度t2为50℃、湿度为H2为0.079kg水/kg绝干气的部分废气混合后进入预热器，循环比（废气中绝干空气流量和混合气中绝干空气流量之比）为0.8。混合气升高温度后再进入并流操作的常压干燥器中，离开干燥器的废气除部分循环使用外，余下的放空。湿物料经干燥器后湿基含水量自47%降到5%，湿物料流量为1.5×103kg/h。假设预热器热损失可忽略，干燥操作为等焓干燥过程。试求：
（1）新鲜空气流量；
（2）整个干燥系统所需的传热量
6．在常压干燥器中，将某物料从含水量5%干燥到0.5%（均为湿基）。干燥器生产能力为1.5kg绝干料/s。热空气进入干燥器的温度为127℃，湿度为0.007kg水/kg绝干气，出干燥器时温度为82℃。物料进、出干燥器时的温度分别为21℃和66℃。绝干料的比热为1.8kJ/（kg·℃）。若干燥器的热损失可忽略不计，试求绝干空气消耗量及空气离开干燥器时的湿度。
7．在恒定干燥条件下进行干燥实验，已知干燥面积为0.2m2，绝干物料质量为15kg，测得实验数据列于本题附表中。试标绘干燥速率曲线，并求临界含水量和平衡含水量。
8．某湿物料经过5.5h的干燥，含水量由0.35（干基，下同）降到0.10，若在相同的干燥条件下，要求物料含水量由0.35降到0.05，试求干燥时间。物料的临界含水量为0.15，平衡含水量为0.04。假设在降速阶段中干燥速率与物料的自由含水量（X-X*）成正比。}