题目
25℃时醋酸(A)–庚醇-3(B)–水(S)的平衡数据如本题附表所示。醋酸(A)–庚醇-3(B)–水(S) 在25℃下的平衡数据(质量%)醋酸(A) 3-庚 醇 (B) 水(S) 醋酸(A) 3-庚 醇(B) 水(S) 0 96.4 3.6 48.5 12.8 38.7 3.5 93.0 3.5 47.5 7.5 45.0 8.6 87.2 4.2 42.7 3.7 53.6 19.3 74.3 6.4 36.7 1.9 61.4 24.4 67.5 7.9 29.3 1.1 69.6 30.7 58.6 10.7 24.5 0.9 74.6 41.4 39.3 19.3 19.6 0.7 79.7 45.8 26.7 27.5 14.9 0.6 84.5 46.5 24.1 29.4 7.1 0.5 92.4 47.5 20.4 32.1 0.0 0.4 99.6 联结线数据(醋酸的质量分数)水 层 3-庚 醇层 水 层 3-庚醇层 6.4 5.3 38.2 26.8 13.7 10.6 42.1 30.5 19.8 14.8 44.1 32.6 26.7 19.2 48.1 37.9 33.6 23.7 47.6 44.9 (1)在等腰直角三角形坐标图上绘出溶解度曲线及辅助曲线,在直角坐标图上绘出分配曲线。(2)确定由100kg醋酸、100kg 3-庚醇和200kg水组成的混合液的物系点的位置,该混合液是否处于两相区,若是则确定两相的量和组成。(3) 上述两液层的分配系数kA及选择性系数β?((1)图 略,(2)混合点处于两相区,两相组成为:水层(wEA=0.27, wEB =0.01, wES =0.72), 庚醇层(wRA =0.2, wRB =0.74, wRS =0.06; (3)kA=1.35, β=100)
25℃时醋酸(A)–庚醇-3(B)–水(S)的平衡数据如本题附表所示。
醋酸(A)–庚醇-3(B)–水(S) 在25℃下的平衡数据(质量%)
醋酸(A) | 3-庚 醇 (B) | 水(S) | 醋酸(A) | 3-庚 醇(B) | 水(S) |
0 | 96.4 | 3.6 | 48.5 | 12.8 | 38.7 |
3.5 | 93.0 | 3.5 | 47.5 | 7.5 | 45.0 |
8.6 | 87.2 | 4.2 | 42.7 | 3.7 | 53.6 |
19.3 | 74.3 | 6.4 | 36.7 | 1.9 | 61.4 |
24.4 | 67.5 | 7.9 | 29.3 | 1.1 | 69.6 |
30.7 | 58.6 | 10.7 | 24.5 | 0.9 | 74.6 |
41.4 | 39.3 | 19.3 | 19.6 | 0.7 | 79.7 |
45.8 | 26.7 | 27.5 | 14.9 | 0.6 | 84.5 |
46.5 | 24.1 | 29.4 | 7.1 | 0.5 | 92.4 |
47.5 | 20.4 | 32.1 | 0.0 | 0.4 | 99.6 |
联结线数据(醋酸的质量分数)
水 层 | 3-庚 醇层 | 水 层 | 3-庚醇层 |
6.4 | 5.3 | 38.2 | 26.8 |
13.7 | 10.6 | 42.1 | 30.5 |
19.8 | 14.8 | 44.1 | 32.6 |
26.7 | 19.2 | 48.1 | 37.9 |
33.6 | 23.7 | 47.6 | 44.9 |
(1)在等腰直角三角形坐标图上绘出溶解度曲线及辅助曲线,在直角坐标图上绘出分配曲线。(2)确定由100kg醋酸、100kg 3-庚醇和200kg水组成的混合液的物系点的位置,该混合液是否处于两相区,若是则确定两相的量和组成。(3) 上述两液层的分配系数kA及选择性系数β?
((1)图 略,(2)混合点处于两相区,两相组成为:水层(wEA=0.27, wEB =0.01, wES =0.72), 庚醇层(wRA =0.2, wRB =0.74, wRS =0.06; (3)kA=1.35, β=100)
题目解答
答案
解:(1) 三角形溶解度曲线及直角坐标分配曲线见附图
(2)混合点的组成 
在附图中定出混合点M(25,50,25),显然该点处于两项区。根据联结线数据与溶解度曲线的交点定出平衡点(R1,E1),(R2,E2)……,作出辅助曲线。利用辅助曲线采用试差的方法定出过M点的联结线RE.由图中R点坐标(20,6,74)得到萃余相组成wRA =0.2, wRB =0.74, wRS =0.06,
由图中E点坐标(27,72,1)得到萃取相组成wEA=0.27, wEB =0.01, wES =0.72。根据物料衡算:
kgR=M-E=400-285.7=114.3 kg
(3) 
习题1 附图
解析
步骤 1：确定混合液的物系点位置
首先，根据题目中给出的混合液的组成，计算混合液中各组分的质量分数。混合液由100kg醋酸、100kg 3-庚醇和200kg水组成，总质量为400kg。因此，各组分的质量分数为：
- 醋酸(A)的质量分数：${W}_{MA}=\dfrac {100}{400}=0.25$
- 3-庚醇(B)的质量分数：${W}_{MB}=\dfrac {100}{400}=0.25$
- 水(S)的质量分数：${W}_{MS}=\dfrac {200}{400}=0.50$
步骤 2：判断混合液是否处于两相区
在等腰直角三角形坐标图上，根据溶解度曲线和辅助曲线，确定混合液的物系点位置。如果该点位于溶解度曲线和辅助曲线之间，则混合液处于两相区。根据题目给出的溶解度曲线和辅助曲线数据，可以确定混合液的物系点位置处于两相区。
步骤 3：确定两相的量和组成
根据联结线数据，确定过混合液物系点的联结线。联结线与溶解度曲线的交点为两相的组成。根据题目给出的联结线数据，可以确定两相的组成：
- 水层(wEA=0.27, wEB =0.01, wES =0.72)
- 庚醇层(wRA =0.2, wRB =0.74, wRS =0.06)
步骤 4：计算分配系数kA和选择性系数β
根据两相的组成，计算分配系数kA和选择性系数β。分配系数kA为水层中醋酸的质量分数与庚醇层中醋酸的质量分数之比，选择性系数β为分配系数kA与庚醇层中3-庚醇的质量分数与水层中3-庚醇的质量分数之比。根据题目给出的数据，可以计算得到：
- 分配系数kA：${x}_{A}=\dfrac {{y}_{A}}{{x}_{A}}=\dfrac {{W}_{EA}}{{W}_{RA}}=\dfrac {27}{20}=1.35$
- 选择性系数β：${R}_{B}=\dfrac {{W}_{EB}}{{W}_{RB}}=\dfrac {1}{74}=0.0135$，${S}=\dfrac {{K}_{A}}{{K}_{B}}=\dfrac {1.35}{0.0135}=100$
首先，根据题目中给出的混合液的组成，计算混合液中各组分的质量分数。混合液由100kg醋酸、100kg 3-庚醇和200kg水组成，总质量为400kg。因此，各组分的质量分数为：
- 醋酸(A)的质量分数：${W}_{MA}=\dfrac {100}{400}=0.25$
- 3-庚醇(B)的质量分数：${W}_{MB}=\dfrac {100}{400}=0.25$
- 水(S)的质量分数：${W}_{MS}=\dfrac {200}{400}=0.50$
步骤 2：判断混合液是否处于两相区
在等腰直角三角形坐标图上，根据溶解度曲线和辅助曲线，确定混合液的物系点位置。如果该点位于溶解度曲线和辅助曲线之间，则混合液处于两相区。根据题目给出的溶解度曲线和辅助曲线数据，可以确定混合液的物系点位置处于两相区。
步骤 3：确定两相的量和组成
根据联结线数据，确定过混合液物系点的联结线。联结线与溶解度曲线的交点为两相的组成。根据题目给出的联结线数据，可以确定两相的组成：
- 水层(wEA=0.27, wEB =0.01, wES =0.72)
- 庚醇层(wRA =0.2, wRB =0.74, wRS =0.06)
步骤 4：计算分配系数kA和选择性系数β
根据两相的组成，计算分配系数kA和选择性系数β。分配系数kA为水层中醋酸的质量分数与庚醇层中醋酸的质量分数之比，选择性系数β为分配系数kA与庚醇层中3-庚醇的质量分数与水层中3-庚醇的质量分数之比。根据题目给出的数据，可以计算得到：
- 分配系数kA：${x}_{A}=\dfrac {{y}_{A}}{{x}_{A}}=\dfrac {{W}_{EA}}{{W}_{RA}}=\dfrac {27}{20}=1.35$
- 选择性系数β：${R}_{B}=\dfrac {{W}_{EB}}{{W}_{RB}}=\dfrac {1}{74}=0.0135$，${S}=\dfrac {{K}_{A}}{{K}_{B}}=\dfrac {1.35}{0.0135}=100$