Заказ №38828

По приведенным данным построить диаграмму кипения для системы четыреххлористый углерод (ССl4) – этанол (С2Н5ОН) в координатах «температура-состав» при р= const. По диаграмме кипения, сделав соответствующие построения, определить: 1. Состав азеотропной смеси и температуру ее кипения. Перечислить свойства азеотропной смеси. 2. Состав смеси, кипящей при температуре 77,5ºС и состав пара над этой смесью при указанной температуре. 3. Температуру кипения и состав пара над смесью, состоящей из 10 моль ССl4 и 40 моль С2Н5ОН. 4. Каков будет конечный результат ректификации смеси данного состава в оптимальных условиях (указать состав остатка и дистиллята)?

Решение:

1. Для реальных растворов, находящихся в равновесии со своим паром, закон Рауля выполняется только при небольших концентрациях растворенного вещества и не для обоих компонентов, а только для растворителя. При других концентрациях наблюдаются отклонения от закона Рауля, вызванные тем, что силы взаимодействия однородных и разнородных молекул в растворе неодинаковы. Различают растворы с положительными и отрицательными отклонениями от законов Рауля. PА = PА 0* χА (1.1) PВ= Pв 0*χВ=Pв 0*(1 –χА) (1.2) Как известно, жидкости кипят, если давление пара над ними становится равным внешнему давлению. Отсюда следует, что чем выше давление пара над жидкостью, тем ниже ее температура кипения при данном внешнем давлении. При испарении летучей смеси ее состав меняется, поскольку более летучий компонент интенсивнее переходит в парообразную фазу, поэтому летучие смеси кипят не при постоянной температуре, как чистые жидкости, а в некотором интервале температур. При изучении равновесия жидкий раствор – пар часто применяют диаграммы Ткип. – состав (Р=const), называемые диаграммами кипения (рис.1.1) Чтобы уметь пользоваться диаграммой кипения, нужно четко представлять, что означает каждая линия и точка диаграммы Нижняя линия на диаграмме кипения описывает зависимость температуры начала кипения (температуры, при которой появляется первый пузырек пара) от состава жидкости, выраженного в массовых или мольных долях одного из компонентов. Верхняя линия получится, если построить график зависимости температуры начала кипения от состава первого пузырька пара. Можно доказать, что та же линия получается, если строить график зависимости температуры конца кипения от состава исходной жидкой смеси. 215 Каждой смеси заданного состава (χi), находящейся при заданной температуре Тi, соответствует на диаграмме определенная, так называемая, фигуративная точка. Верхняя и нижняя линии делят диаграмму кипения на три области I, II, III (рис. 1.1): • каждая точка области I (ниже нижней линии L) соответствует системам, состоящим их одной жидкой фазы (Ф=1); • каждая точка области II (между линиями V+L) описывает системы, состоящие из двух фаз: жидкого раствора и равновесного с ним пара (Ф=2); • каждая точка области III (выше верхней линии V) соответствует системам, состоящим из одной газообразной фазы (Ф=1) Рис. 1.1 Диаграммы состояния, двойной системы, описывающие равновесие жидкость – пар (р=соnst)/ а система без азеотропной точки; б и в два типа азеотропных смесей Построим диаграмму состава смеси для системы четыреххлористый углерод (ССl4) – этанол (С2Н5ОН) в координатах х – у (рис.1.1) и диаграмму кипения для системы четыреххлористый углерод (ССl4) – этанол (С2Н5ОН) в координатах «температура-состав» при р= const (рис. 1.2) по данным таблицы 1.1 Таблица 1.1 Исходные данные