专题17 传质的基本方式与双膜理论 2027山东省《化工与环境类 （化工操作单元） 45分钟训练卷》（原卷版+解析版）

2027版山东省（春季高考）化工与环境类《化工单元操作》45分钟专题训练卷，试卷命题与山东省春季高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固化工与环境类理论知识，熟悉考试题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为春季高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加山东省春季高考化工与环境类的学生。45分钟专题训练卷，欢迎同学和老师们下载使用。 《化工单元操作》 六、吸收 专题17 传质的基本方式与双膜理论 时间：45分钟 总分：100分 班级___________姓名__________学号__________成绩________ 一、单项选择题（本大题共25小题，每题2分，共50分） 1. 在吸收塔某处，气相主体浓度 y = 0.03，液相主体浓度 x = 0.01，气相传质分系数 ky = 3 kmol/h，气相总传质系数 Ky = 2 kmol/h，平衡关系 y = 0.8x，则该处气液界面上气相浓度 yi 应为（ ） A. 0.016 B. 0.02 C. 0.024 D. 0.03 【答案】A 【解析】由总传质速率方程得该处通量 N=Ky(y-y*)，其中 y*=0.8x=0.008，所以 N=2(0.03-0.008)=0.044。又由气膜传质方程 N=ky(y-yi)，得 yi=0.03-0.044/3≈0.0153，最接近 0.016，故选 A。 2. 下列选项中，不属于双膜理论基本要点的是（ ） A. 气液两相间存在稳定相界面，界面两侧有稳定的气膜、液膜 B. 吸收质是以分子扩散的方式通过两膜层的，阻力集中在两膜层内 C. 气液两相主体内流体处于湍动状态 D. 在气液两相主体中，吸收质的组成处于平衡状态 【答案】D 【解析】双膜理论认为相界面两侧存在稳定的气膜和液膜，传质阻力主要集中在两膜层内，气液两相主体因湍动而浓度均匀；相平衡只认为在相界面处成立，不是在两相主体中成立，故选 D。 3. 下列选项中，不是吸收阻力的是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】传质阻力通常用传质系数的倒数表示，如 1/kG、1/kL、1/ky 等；kG 是传质分系数本身，不是阻力，故选 C。 4. 对于易溶气体的吸收，主要的控制因素是（ ） A. 气膜阻力 B. 液膜阻力 C. 气液界面阻力 D. 气相主体阻力 【答案】A 【解析】易溶气体在液相中的溶解能力强，液膜阻力相对较小，总阻力主要集中在气膜侧，因此主要受气膜阻力控制，故选 A。 5. 双膜理论描述的是哪个过程中的传质阻力（ ） A. 吸收过程中气相到液相的传质 B. 液体搅拌过程中的传质 C. 气体扩散通过固体膜的过程 D. 液体通过多孔膜的过滤过程 【答案】A 【解析】双膜理论用于描述气液两相接触吸收时，溶质从气相主体经气膜、界面、液膜进入液相主体的传质阻力分布，故选 A。 6. 以下哪种吸收剂的选择不利于提高吸收速率（ ） A. 挥发性小 B. 粘度大 C. 化学稳定性好 D. 选择性高 【答案】B 【解析】吸收剂黏度大时，液相扩散阻力增大，液膜传质系数减小，不利于提高吸收速率；挥发性小、稳定性好、选择性高均是吸收剂的有利性质，故选 B。 7. 根据双膜理论，当溶质在液体中溶解度很大时，以气相表示的总传质系数将（ ） A. 大于液相传质分系数 B. 近似等于液相传质分系数 C. 小于气相传质分系数 D. 近似等于气相传质分系数 【答案】D 【解析】溶解度大时为气膜控制，总传质系数近似等于气相传质分系数，故选D。 8. 吸收塔操作中，若将吸收剂的喷淋密度增大，则（ ） A. 填料层的持液量减小 B. 气相传质系数增大 C. 液相传质系数增大 D. 吸收过程的阻力增大 【答案】C 【解析】增大吸收剂喷淋密度会加强液相湍动、更新液膜，通常使液相传质系数增大；填料层持液量一般增加而不是减小，故选 C。 9. 下列判断中，正确的是（ ） A. 用水吸收易溶气体氨，为液膜控制 B. 用水吸收难溶气体，为气膜控制 C. 用水吸收中等溶解度的，为双膜控制 D. 用浓硫酸吸收水蒸气，为液膜控制 【答案】C 【解析】易溶气体吸收通常以气膜阻力为主，难溶气体吸收通常以液膜阻力为主；在水中的溶解度居中，气膜和液膜阻力均不可忽略，通常为双膜控制，故选 C。 10. 难溶气体吸收阻力主要存在于（ ） A. 气膜 B. 相界面上 C. 气相主体 D. 液膜 【答案】D 【解析】难溶气体进入液相后溶解和扩散较困难，液膜阻力占主要地位，因此其吸收阻力主要存在于液膜中，故选 D。 11. 双膜理论认为传质阻力主要集中在（ ） A. 气膜中 B. 气液相界面上 C. 液膜中 D. 气、液两个膜层中 【答案】D 【解析】双膜理论认为气液相主体内因湍动浓度均匀，界面处达到相平衡，传质阻力主要集中在气膜和液膜两个膜层中，故选 D。 12. 对处理难溶气体的吸收，为较显著地提高吸收速率，应增大______的流速。（ ） A. 气相 B. 液相 C. 气液两相 D. 惰性气体 【答案】B 【解析】难溶气体吸收通常受液膜阻力控制，增大液相流速可加强液相湍动、减小液膜阻力，从而较显著提高吸收速率，故选 B。 13. 一般而言，在相同温度、压力下，气体溶质在水中的扩散系数比在气相中的扩散系数（ ） A. 大 B. 小 C. 相等 D. 约为气相中的两倍 【答案】B 【解析】液体中分子运动受周围分子束缚较强，扩散阻力大，因此气体溶质在水中的扩散系数通常远小于在气相中的扩散系数，故选 B。 14. 对处理易溶气体的吸收，为较显著地提高吸收速率，应增大______的流速。（ ） A. 气相 B. 液相 C. 气液两相 D. 视具体情况而定 【答案】A 【解析】易溶气体吸收为气膜控制，增大气相流速可减薄气膜，提高吸收速率，故选A。 15. 以下关于吸收总传质系数的说法正确的是（ ） A. 总传质系数只与气相传质分系数有关 B. 总传质系数只与液相传质分系数有关 C. 总传质系数受气相传质分系数、液相传质分系数、相平衡关系等因素影响 D. 总传质系数与操作条件无关 【答案】C 【解析】总传质系数综合反映气膜阻力、液膜阻力以及相平衡关系的影响，同时也会受操作条件影响，并非只由某一相的分传质系数决定，故选 C。 16. 在化工单元操作中，组分从高浓度区域向低浓度区域迁移的直接推动力通常是（ ） A. 温度差形成的热量梯度 B. 压力差形成的流动阻力 C. 浓度差形成的传质推动力 D. 速度差形成的机械能损失 【答案】C 【解析】传质是物质在相内或相间的迁移过程，通常由浓度差引起，组分会沿着降低浓度差的方向迁移。温度差主要对应传热，压力差主要对应流体流动。 17. 根据双膜理论，气液两相接触传质时，相界面处的气相与液相通常认为（ ） A. 完全保持主体相浓度 B. 不存在任何浓度差异 C. 瞬时达到相平衡状态 D. 只存在气膜传质阻力 【答案】C 【解析】双膜理论认为，气液相界面两侧的主体流体混合较充分，主要传质阻力集中在界面附近的气膜和液膜内。相界面处通常假定达到相平衡，这是建立气膜和液膜传质关系的重要前提。 18. 吸收塔内填料的比表面积越大，对吸收过程的影响是（ ） A. 吸收速率越快 B. 吸收速率越慢 C. 吸收推动力增大 D. 吸收推动力减小 【答案】A 【解析】填料比表面积越大，单位体积填料可提供的气液接触面积越大，在其他条件相同下有利于提高传质面积和吸收速率，故选 A。 19. 下列关于气相吸收总速率方程式叙述正确的是（ ） A. 吸收总系数只与气膜有关，与液膜无关 B. 气相吸收总系数的倒数为气膜阻力 C. 推动力与界面浓度无关 D. 推动力与液相浓度无关 【答案】C 【解析】以气相组成表示的总速率方程通常采用气相主体组成与其平衡组成之差作为推动力，不需要使用界面浓度；总传质系数则综合包含气膜和液膜阻力，故选 C。 20. 已知对流传质速率方程，其中代表的是（ ） A. 液相主体中溶质A的浓度 B. 气液界面处溶质A在液相中的浓度 C. 气相主体中溶质A的浓度 D. 气液界面处溶质A在气相中的浓度 【答案】B 【解析】在液相对流传质速率方程中，cA 表示液相主体中溶质 A 的浓度， 表示气液界面处溶质 A 在液相中的浓度，故选 B。 21. 在吸收操作中，增加吸收剂用量，对吸收速率的影响是（ ） A. 吸收速率一定增大 B. 吸收速率一定减小 C. 吸收推动力增大，可能提高吸收速率 D. 吸收推动力减小，可能降低吸收速率 【答案】C 【解析】增加吸收剂用量通常会降低液相中溶质浓度，使操作线远离平衡线，从而增大吸收推动力，可能提高吸收速率；但实际速率还受传质系数等因素影响，故选 C。 22. 吸收塔顶以气相组成表示的过程推动力是（ ） A. B. Y1−Y2 C. D. 【答案】D 【解析】吸收塔顶处气相组成为 Y2，与塔顶液相组成相平衡的气相组成为Y2*，因此以气相组成表示的塔顶过程推动力为Y2- Y2*，故选 D。 23. 在温度一定时，稀溶液中溶质A的气相平衡分压pA与其在液相中的摩尔分数xA的关系为（ ） A. pA=E·xA（亨利定律，E为亨利系数） B. pA=E/xA C. pA=xA/E D. pA与xA无关 【答案】A 【解析】亨利定律指出，温度一定时，稀溶液中溶质A在气相中的平衡分压与其在液相中的摩尔分数成正比，即pA=E·xA，E为亨利系数，故选A。 24. 对于相同的传质体系，在相同的操作条件下，若增大相界面积，传质速率会（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 先减小后增大 【答案】A 【解析】在相同传质体系和相同操作条件下，传质速率与有效相界面积成正相关；增大相界面积可增加传质接触面积，使传质速率增大，故选 A。 25. 吸收塔内，不同截面处吸收速率（ ） A. 各不相同 B. 基本相同 C. 完全相同 D. 均为0 【答案】A 【解析】吸收速率随气液组成变化而变化，塔内不同截面组成不同，速率各异，故选A。 二、简答题（本大题共2小题，每题10分，共20分） 26. 说明双膜理论在吸收操作中的应用，并举例说明如何根据双膜理论来强化吸收过程。 【答案】在吸收操作中，双膜理论可用于分析吸收过程的传质阻力和传质速率。根据双膜理论，吸收阻力主要集中在气膜和液膜内，所以强化吸收过程可从减小膜厚度和增大传质推动力入手。例如，对于气膜控制的吸收过程，可通过增大气体流速，使气膜厚度减小，从而增大传质系数，提高吸收速率；对于液膜控制的吸收过程，可增加液体流速来减薄液膜。此外，降低吸收剂温度、提高操作压强，可使相平衡常数m减小，平衡线下移，增大传质推动力，有利于吸收。 【解析】双膜理论认为，气液两相主体内混合充分，主要传质阻力集中在气液界面两侧的气膜和液膜中，界面处可近似认为达到相平衡。因此，在吸收操作中，可利用双膜理论分析总传质阻力由气膜阻力和液膜阻力组成，并判断过程受气膜控制、液膜控制或两膜共同控制。强化吸收时，可从减小膜厚度、增大传质系数、增大相界面积和增大传质推动力等方面入手。例如，气膜控制时可提高气体流速、增强气相湍动以减薄气膜；液膜控制时可提高液体流速或改善液体分布以减薄液膜；还可选用高效填料增大气液接触面积，或通过降低吸收剂温度、提高操作压强来增大吸收推动力，从而提高吸收速率。 27. 什么是气膜控制？请举例说明哪种吸收过程属于气膜控制。 【答案】在气液吸收过程中，如果溶质在气相中的扩散阻力远大于在液相中的扩散阻力，即气膜传质阻力占总传质阻力的主要部分，此时吸收速率主要取决于气相一侧的传质情况，这种情况称为气膜控制。例如，对于易溶气体的吸收，如用水吸收氯化氢气体，通常属于气膜控制过程。 【解析】在双膜理论中，总传质阻力由气膜阻力和液膜阻力组成。当气相侧传质阻力远大于液相侧传质阻力时，总阻力主要集中在气膜内，吸收速率主要由气相中溶质向气液界面的扩散速率决定，这种情况称为气膜控制。通常，对于易溶气体，溶质进入液相后很快被溶解或反应，液膜阻力较小，气膜阻力相对占主导，因此常表现为气膜控制，如用水吸收氯化氢气体等。 三、计算题（本大题共1小题，每题15分，共15分） 28. 某填料吸收塔用液体吸收气体中的可溶组分 A。按双膜理论处理，气相传质分系数 ，液相传质分系数 ，平衡关系为 。塔内某截面气相主体摩尔分数 ，液相主体摩尔分数 ，有效传质面积为 ，稳定操作 。（1）以气相摩尔分数差为推动力，计算总传质系数 。（2）计算该截面 A 的传质通量 。（3）计算 2 h 内该截面对应面积上 A 的传质量，并判断气膜阻力与液膜阻力的相对大小。 【答案】（1）。（2）。（3）传质量为 ；气膜阻力与液膜阻力相当。 【解析】 （1） 按双膜理论，，故 。 （2） ，。 （3）；两项膜阻力均为 12.5，说明两侧阻力相当。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题15分，共15分） 29. 一套填料吸收塔用清水吸收空气中的氨气。塔内某截面处，气相主体中氨的分压为 2.00 kPa，液相主体中氨浓度可近似取 0；气膜传质系数为 ，液膜传质系数为 ，氨在气液界面满足 ，其中 。该截面有效气液接触面积按 计。（1）根据双膜理论，计算界面氨分压、界面液相浓度、传质通量和该截面每秒吸收氨的物质的量。（2）比较气膜阻力和液膜阻力，判断该截面主要受哪一侧膜阻力控制。（3）若生产中要求提高氨吸收速率，结合传质基本方式和双膜理论，提出两项改进措施。 【答案】 （1） ，由 得 ； ；； 吸收量 。 （2） 气膜阻力 ，液膜折算阻力 ，两侧膜阻力相等，气膜和液膜共同控制。 （3）可提高气体和液体流速，增强湍动，减薄气膜和液膜厚度；可选用性能更好的填料或改善液体分布，增大有效气液接触面积。 【解析】（1）双膜理论认为界面处相平衡，两膜内以分子扩散为主，稳态时气膜与液膜通量相等。（2）将液膜阻力折算到气相分压基准后比较，数值相同，说明无单侧膜控制。（3）强化对流传质、减小膜厚和增大相际面积均可提高吸收速率。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 2027版山东省（春季高考）化工与环境类《化工单元操作》45分钟专题训练卷，试卷命题与山东省春季高考紧密相关，精选具有代表性和典型性的高考常考题。旨在帮助学生系统地复习和巩固化工与环境类理论知识，熟悉考试题型和命题规律，提高解题能力和应试技巧，为春季高考取得优异成绩打下坚实的基础，本训练卷适用于即将参加山东省春季高考化工与环境类的学生。45分钟专题训练卷，欢迎同学和老师们下载使用。 《化工单元操作》 六、吸收 专题17 传质的基本方式与双膜理论 时间：45分钟 总分：100分 班级___________姓名__________学号__________成绩________ 一、单项选择题（本大题共25小题，每题2分，共50分） 1. 在吸收塔某处，气相主体浓度 y = 0.03，液相主体浓度 x = 0.01，气相传质分系数 ky = 3 kmol/h，气相总传质系数 Ky = 2 kmol/h，平衡关系 y = 0.8x，则该处气液界面上气相浓度 yi 应为（ ） A. 0.016 B. 0.02 C. 0.024 D. 0.03 2. 下列选项中，不属于双膜理论基本要点的是（ ） A. 气液两相间存在稳定相界面，界面两侧有稳定的气膜、液膜 B. 吸收质是以分子扩散的方式通过两膜层的，阻力集中在两膜层内 C. 气液两相主体内流体处于湍动状态 D. 在气液两相主体中，吸收质的组成处于平衡状态 3. 下列选项中，不是吸收阻力的是（ ） A. B. C. D. 4. 对于易溶气体的吸收，主要的控制因素是（ ） A. 气膜阻力 B. 液膜阻力 C. 气液界面阻力 D. 气相主体阻力 5. 双膜理论描述的是哪个过程中的传质阻力（ ） A. 吸收过程中气相到液相的传质 B. 液体搅拌过程中的传质 C. 气体扩散通过固体膜的过程 D. 液体通过多孔膜的过滤过程 6. 以下哪种吸收剂的选择不利于提高吸收速率（ ） A. 挥发性小 B. 粘度大 C. 化学稳定性好 D. 选择性高 7. 根据双膜理论，当溶质在液体中溶解度很大时，以气相表示的总传质系数将（ ） A. 大于液相传质分系数 B. 近似等于液相传质分系数 C. 小于气相传质分系数 D. 近似等于气相传质分系数 8. 吸收塔操作中，若将吸收剂的喷淋密度增大，则（ ） A. 填料层的持液量减小 B. 气相传质系数增大 C. 液相传质系数增大 D. 吸收过程的阻力增大 9. 下列判断中，正确的是（ ） A. 用水吸收易溶气体氨，为液膜控制 B. 用水吸收难溶气体，为气膜控制 C. 用水吸收中等溶解度的，为双膜控制 D. 用浓硫酸吸收水蒸气，为液膜控制 10. 难溶气体吸收阻力主要存在于（ ） A. 气膜 B. 相界面上 C. 气相主体 D. 液膜 11. 双膜理论认为传质阻力主要集中在（ ） A. 气膜中 B. 气液相界面上 C. 液膜中 D. 气、液两个膜层中 12. 对处理难溶气体的吸收，为较显著地提高吸收速率，应增大______的流速。（ ） A. 气相 B. 液相 C. 气液两相 D. 惰性气体 13. 一般而言，在相同温度、压力下，气体溶质在水中的扩散系数比在气相中的扩散系数（ ） A. 大 B. 小 C. 相等 D. 约为气相中的两倍 14. 对处理易溶气体的吸收，为较显著地提高吸收速率，应增大______的流速。（ ） A. 气相 B. 液相 C. 气液两相 D. 视具体情况而定 15. 以下关于吸收总传质系数的说法正确的是（ ） A. 总传质系数只与气相传质分系数有关 B. 总传质系数只与液相传质分系数有关 C. 总传质系数受气相传质分系数、液相传质分系数、相平衡关系等因素影响 D. 总传质系数与操作条件无关 16. 在化工单元操作中，组分从高浓度区域向低浓度区域迁移的直接推动力通常是（ ） A. 温度差形成的热量梯度 B. 压力差形成的流动阻力 C. 浓度差形成的传质推动力 D. 速度差形成的机械能损失 17. 根据双膜理论，气液两相接触传质时，相界面处的气相与液相通常认为（ ） A. 完全保持主体相浓度 B. 不存在任何浓度差异 C. 瞬时达到相平衡状态 D. 只存在气膜传质阻力 18. 吸收塔内填料的比表面积越大，对吸收过程的影响是（ ） A. 吸收速率越快 B. 吸收速率越慢 C. 吸收推动力增大 D. 吸收推动力减小 19. 下列关于气相吸收总速率方程式叙述正确的是（ ） A. 吸收总系数只与气膜有关，与液膜无关 B. 气相吸收总系数的倒数为气膜阻力 C. 推动力与界面浓度无关 D. 推动力与液相浓度无关 20. 已知对流传质速率方程，其中代表的是（ ） A. 液相主体中溶质A的浓度 B. 气液界面处溶质A在液相中的浓度 C. 气相主体中溶质A的浓度 D. 气液界面处溶质A在气相中的浓度 21. 在吸收操作中，增加吸收剂用量，对吸收速率的影响是（ ） A. 吸收速率一定增大 B. 吸收速率一定减小 C. 吸收推动力增大，可能提高吸收速率 D. 吸收推动力减小，可能降低吸收速率 22. 吸收塔顶以气相组成表示的过程推动力是（ ） A. B. Y1−Y2 C. D. 23. 在温度一定时，稀溶液中溶质A的气相平衡分压pA与其在液相中的摩尔分数xA的关系为（ ） A. pA=E·xA（亨利定律，E为亨利系数） B. pA=E/xA C. pA=xA/E D. pA与xA无关 24. 对于相同的传质体系，在相同的操作条件下，若增大相界面积，传质速率会（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 先减小后增大 25. 吸收塔内，不同截面处吸收速率（ ） A. 各不相同 B. 基本相同 C. 完全相同 D. 均为0 二、简答题（本大题共2小题，每题10分，共20分） 26. 说明双膜理论在吸收操作中的应用，并举例说明如何根据双膜理论来强化吸收过程。 27. 什么是气膜控制？请举例说明哪种吸收过程属于气膜控制。 三、计算题（本大题共1小题，每题15分，共15分） 28. 某填料吸收塔用液体吸收气体中的可溶组分 A。按双膜理论处理，气相传质分系数 ，液相传质分系数 ，平衡关系为 。塔内某截面气相主体摩尔分数 ，液相主体摩尔分数 ，有效传质面积为 ，稳定操作 。（1）以气相摩尔分数差为推动力，计算总传质系数 。（2）计算该截面 A 的传质通量 。（3）计算 2 h 内该截面对应面积上 A 的传质量，并判断气膜阻力与液膜阻力的相对大小。 四、综合应用题（本大题共1小题，每题15分，共15分） 29. 一套填料吸收塔用清水吸收空气中的氨气。塔内某截面处，气相主体中氨的分压为 2.00 kPa，液相主体中氨浓度可近似取 0；气膜传质系数为 ，液膜传质系数为 ，氨在气液界面满足 ，其中 。该截面有效气液接触面积按 计。（1）根据双膜理论，计算界面氨分压、界面液相浓度、传质通量和该截面每秒吸收氨的物质的量。（2）比较气膜阻力和液膜阻力，判断该截面主要受哪一侧膜阻力控制。（3）若生产中要求提高氨吸收速率，结合传质基本方式和双膜理论，提出两项改进措施。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $