В табличной форме задана зависимость состава жидкой и газообразной фаз от температуры в бинарной жидкой при постоянном давлении в системе СН3ОН (1-й компонент) – (СН3)2СО (2-й компонент). Составы фаз выражены в мольных долях второго компонента.
Т, К 337,7 333,1 331,3 330,2 328,6 328,8 329,5
Мольная доля ацетона в 0,000 0,176 0,280 0,400 0,800 0,940 1,000
жидкой фазе
Мольная доля ацетона в 0,000 0,317 0,420 0,516 0,800 0,900 1,000
паровой фазе
Необходимо:
1. Построить диаграмму «температура-состав» для равновесия «жидкость-пар».
2. Определить при какой температуре начнёт кипеть раствор с мольной долей второго компонента 0,3.
3. Определить массу компонентов в парах и в жидкости, если 5 кг раствора упо-мянутого состава нагреть до 332 К.
Нужно полное решение этой работы?
Ответ
2) 331,5 К; 3) пар: 1056 г СН3ОН и 1172 г (СН3)2CO; жидкость: 1773 г СН3ОН и 986 г (СН3)2CO.
Решение
По приведенным данным строим диаграмму «температура – состав»:
Диаграмма показывает, что в данном случае имеет место система двух жидкостей с не-ограниченной взаимной растворимостью, образующих азеотропную смесь.
Точки на нижней кривой – кривой жидкости – соответствуют температуре начала кипе-
ния смеси заданного состава; область ниже кривой жидкости – гомогенная область, фа-за одна – жидкая. Точки на верхней кривой – кривой пара – соответствуют температуре, при которой заканчивается процесс испарения; область выше кривой пара – гомоген-ная область, фаза одна – пар. Между кривыми жидкости и пара – гетерогенная область, в равновесии две фазы – жидкость и пар. В точке состава с мольной долей NВ = 0,8 вто-рого компонента кривые жидкости и пара сходятся – в этой точке составы жидкой фазы и пара одинаковые (азеотропная смесь).
2
. Для определения температуры начала кипения раствора с мольной долей NВ = 0,3 второго компонента проводим вертикальную линию от состава NВ = 0,3 до пересечения с кривой жидкости (фигуративная точка а). Точке пересечения соответствует темпера-тура 331,5 К: при этой температуре раствор начинает кипеть.
3. Раствор, содержащий NВ = 0,3 при температуре Т = 332 К, находится между кривыми пара и жидкости (фигуративная точка О), т.е. представляет собой двухфазную систему. Составы жидкости и пара находим по точкам пресечения изотермы Т = 332 К с кривой жидкости (фигуративная точка m, Nm = 0,235 (СН3)2CO и с кривой пара (фигуративная точка n, Nn = 0,380 (СН3)2CO