题目
6.14水(A)与溴苯(B)互溶度极小,故对溴苯进行水蒸气蒸馏。80 ℃时,溴苯和水的蒸气-|||-压分别为8.826 kPa和47.343 kPa,溴苯的正常沸点为156℃,计算:-|||-(1)溴苯水蒸气蒸馏的温度,已知实验室大气压为101.325 kPa;-|||-(2)在这种水蒸气蒸馏的蒸气中,溴苯的质量分数;-|||-(3)欲蒸出10 kg 纯溴苯,需要消耗多少水蒸气?已知溴苯的摩尔质量为 .9gcdot (mol)^-1
题目解答
答案
解析
步骤 1：求溴苯和水的蒸气压与温度的关系式
根据题目给出的条件，溴苯和水的蒸气压与温度的关系式可以表示为：
- 溴苯的蒸气压公式为 $\lg \dfrac {p}{KPa}=-\dfrac {A}{T}+B$
- 水的蒸气压公式为 $\lg \dfrac {p}{KPa}=-\dfrac {A'}{T}+B'$
步骤 2：求解溴苯和水的蒸气压与温度的关系式中的常数
代入已知条件，解得：
- 溴苯的蒸气压公式中的常数 A=2114K, B=9.932
- 水的蒸气压公式中的常数 A'=2177K, B'=7.840
步骤 3：求解溴苯水蒸气蒸馏的温度
根据Dalton分压定律，当溴苯和水的蒸气压之和等于实验室大气压时，即 ${P}_{UND}+{P}_{水}=101.325kPa$ 时，求得的温度即为溴苯水蒸气蒸馏的温度。通过作图法求得温度为 T=368.6K。
步骤 4：求解气相中溴苯的质量分数
根据Dalton分压定律，气相中溴苯的摩尔分数为 ${y}_{UND}={p}_{UND}={p}_{总}=0.1549$，则气相中水的摩尔分数为 ${y}_{水}=1-{y}_{UND}=1-0.1549=0.8451$。气相中溴苯的质量分数为 $\dfrac {0.1549\times 156.9}{0.1549\times 156.9+0.8451\times 18}=0.899$。
步骤 5：求解蒸出10 kg纯溴苯需要消耗的水蒸气的质量
根据气相中溴苯的质量分数，可以求得蒸出10 kg纯溴苯需要消耗的水蒸气的质量为 $\dfrac {10}{0.899}\times 0.8451\times 18=17.0kg$。
根据题目给出的条件，溴苯和水的蒸气压与温度的关系式可以表示为：
- 溴苯的蒸气压公式为 $\lg \dfrac {p}{KPa}=-\dfrac {A}{T}+B$
- 水的蒸气压公式为 $\lg \dfrac {p}{KPa}=-\dfrac {A'}{T}+B'$
步骤 2：求解溴苯和水的蒸气压与温度的关系式中的常数
代入已知条件，解得：
- 溴苯的蒸气压公式中的常数 A=2114K, B=9.932
- 水的蒸气压公式中的常数 A'=2177K, B'=7.840
步骤 3：求解溴苯水蒸气蒸馏的温度
根据Dalton分压定律，当溴苯和水的蒸气压之和等于实验室大气压时，即 ${P}_{UND}+{P}_{水}=101.325kPa$ 时，求得的温度即为溴苯水蒸气蒸馏的温度。通过作图法求得温度为 T=368.6K。
步骤 4：求解气相中溴苯的质量分数
根据Dalton分压定律，气相中溴苯的摩尔分数为 ${y}_{UND}={p}_{UND}={p}_{总}=0.1549$，则气相中水的摩尔分数为 ${y}_{水}=1-{y}_{UND}=1-0.1549=0.8451$。气相中溴苯的质量分数为 $\dfrac {0.1549\times 156.9}{0.1549\times 156.9+0.8451\times 18}=0.899$。
步骤 5：求解蒸出10 kg纯溴苯需要消耗的水蒸气的质量
根据气相中溴苯的质量分数，可以求得蒸出10 kg纯溴苯需要消耗的水蒸气的质量为 $\dfrac {10}{0.899}\times 0.8451\times 18=17.0kg$。