Этанол и метанол при смешении образуют совершенные растворы . При 20 0С давление пара этанола при 20°С равно 44,5, а метанола – 88,7 мм рт. ст. Рассчитать парциальные давления паров компонентов, общее давление пара и состав пара над раствором, полученным смешением 50 г метанола со 100 г этанола.
Представить графически результаты расчетов.
Найти с данного графика вышеуказанные свойства для раствора, содержащего 100 г этанола и 100 г метанола.
Шаг 1: Найдем мольные доли компонентов в смеси.
Массовая доля этанола (w1) равна массе этанола (100 г) поделенной на общую массу смеси (100 г этанола + 50 г метанола).
w1 = 100 г / (100 г + 50 г) = 0.667
Массовая доля метанола (w2) равна массе метанола (50 г) поделенной на общую массу смеси.
w2 = 50 г / (100 г + 50 г) = 0.333
Шаг 2: Рассчитаем парциальные давления компонентов.
Парциальное давление этанола (p1) равно мольной доли этанола умноженной на его давление пара в чистом состоянии (44.5 мм рт. ст.).
p1 = 0.667 * 44.5 мм рт. ст. = 29.7 мм рт. ст.
Парциальное давление метанола (p2) равно мольной доли метанола умноженной на его давление пара в чистом состоянии (88.7 мм рт. ст.).
p2 = 0.333 * 88.7 мм рт. ст. = 29.5 мм рт. ст.
Шаг 3: Рассчитаем общее давление пара.
Общее давление пара равно сумме парциальных давлений компонентов.
P = p1 + p2 = 29.7 мм рт. ст. + 29.5 мм рт. ст. = 59.2 мм рт. ст.
Шаг 4: Рассчитаем мольные доли компонентов в паре над раствором.
Мольная доля этанола (x1) равна парциальному давлению этанола поделенному на общее давление пара.
x1 = p1 / P = 29.7 мм рт. ст. / 59.2 мм рт. ст. = 0.501
Мольная доля метанола (x2) равна парциальному давлению метанола поделенному на общее давление пара.
x2 = p2 / P = 29.5 мм рт. ст. / 59.2 мм рт. ст. = 0.499
Графическое представление результата расчетов может выглядеть как диаграмма состояния веществ, где оси X и Y представляют мольные доли компонентов, а точки на диаграмме соответствуют различным смесям. Такая диаграмма называется диаграммой фазового равновесия.
Для раствора, содержащего 100 г этанола и 100 г метанола, проведем аналогичные вычисления:
Массовая доля этанола (w1) равна 100 г / (100 г + 100 г) = 0.5
Массовая доля метанола (w2) равна 100 г / (100 г + 100 г) = 0.5
Парциальное давление этанола (p1) равно 0.5 * 44.5 мм рт. ст. = 22.25 мм рт. ст.
Парциальное давление метанола (p2) равно 0.5 * 88.7 мм рт. ст. = 44.35 мм рт. ст.
Общее давление пара P = p1 + p2 = 22.25 мм рт. ст. + 44.35 мм рт. ст. = 66.6 мм рт. ст.
Мольная доля этанола (x1) равна 22.25 мм рт. ст. / 66.6 мм рт. ст. = 0.334
Мольная доля метанола (x2) равна 44.35 мм рт. ст. / 66.6 мм рт. ст. = 0.666
Таким образом, свойства раствора, содержащего 100 г этанола и 100 г метанола, можно найти следующим образом:
Парциальное давление этанола составляет 22.25 мм рт. ст.
Парциальное давление метанола составляет 44.35 мм рт. ст.
Общее давление пара равно 66.6 мм рт. ст.
Состав пара над раствором: 33.4% этанола и 66.6% метанола.
Надеюсь, ответ был понятен для вас. Если у вас есть еще вопросы, не стесняйтесь задавать!