Семинар по теме «Фазовое равновесие в двухкомпонентных системах»




1. 2 кг раствора C2H5OH – CCl4 состава 30 мол. % CCl4 подвергается перегонке. Сколько граммов и какого компонента можно выделить в чистом виде при разгонке этой смеси?

За компонент «э» примем этанол, за компонент «х» - тетрахлорметан. Величины без индекса соответствуют характеризуют всю систему. Индекс «аз» говорит о том, что величина относится к азеотропной смеси.

 

Найдём в справочнике диаграмму состояния системы C2H5OH – CCl4 (табл. 28)

Поскольку систему с азеотропной точкой можно разделить только на один чистый компонент и смесь азеотропного состава, определим с какой стороны от азеотропной смеси находится представленная в условии.

Азеотропная смесь содержит ~64% мол. тетрахлорметана. Соответственно смесь состава 30% мол. тетрахлорметана лежит между азеотропной смесью и чистым этанолом. Таким образом, при разделении этой смеси можно получить некоторое количество чистого этанола и нельзя выделить чистый тетрахлорметан.

Определим состав исходной смеси:

 

Поскольку в чистом виде тетрахлорметан не выделяется – он весь останется в азеотропе, связав некоторое количество этанола.

Обратите внимание,

Ответ: 623 г чистого этанола.

2. К 20 кг раствора, содержащего 25 мол. % CH3COOH добавили 10 кг раствора, содержащего 40 масс. % Н2О. При какой температуре начнёт кипеть полученный раствор?

За компонент «у» примем уксусную кислоту, за компонент «в» - воду. Величины без индекса соответствуют характеризуют всю систему. За раствор «1» примем первый раствор, за «2» второй, за «3» - конечный.

Сначала рассчитаем состав конечного раствора.

Ответ: tнач. кип = 101,8 ⁰С.

3. Пользуясь диаграммой H2O – HNO3, рассчитайте массу азотной кислоты, которая будет находиться в жидкой фазе, если 2,0 кг раствора, содержащего 20 мол. % H2O нагреть до 100 ºС.

За компонент «а» примем азотную кислоту, за компонент «в» - воду. Величины без индекса соответствуют характеризуют всю систему. Индексом «ж» обозначим свойства жидкой фазы, индексом «п» - паровой, без индекса – свойства всей системы.

По диаграмме кипения найдём равновесные концентрации азотной кислоты в жидкой и паровых фазах.

По правилу рычага:

Ответ:

4. Пользуясь диаграммой кипения системы C2H5OH – CCl4, определите количество этилового спирта (в молях) в паровой фазе, если 10 кг жидкой смеси, содержащей 20 мол. % CCl4, нагреть до 70 ºС.

Для самостоятельного решения

 

Ответ:

5. Определите какое минимальное количество и какого компонента необходимо добавить к 10 кг раствора состава 25 мол. % CCl4 - 75 мол. % C2H5OH, находящихся при температуре 65 ºС, для того чтобы перевести систему в полностью газовое состояние.

За компонент «э» примем этанол, за компонент «х» - тетрахлорметан. Величины без индекса соответствуют характеризуют всю систему. Индекс «н» говорит о том, что величина относится к начальной системе, а индекс «к» - к конечной.

 

Для того чтобы система перешла в полностью паровое состояние без изменения температуры при минимальном добавлении какого-либо вещества, нужно привести её состав к составу соответствующему линии пара.

После этого с точки зрения физической химии задача решена, нужно только рассчитать состав начальной и конечной системы, а также их разницу.

Необходимо добавлять тетрахлорметан, следовательно количество этанола не изменится.

По диаграмме найдём конечный состав системы:

Ответ:



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2021-07-20 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: