LMPG 1 ÜB5 Grundlagen der Dest. Kombinierte Übungen Seite 1 von 10 LÖSUNGEN

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Tristan Johann Kaufman
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1 LMG 1 ÜB5 Grundlagen der Dest. Kombinierte Übungen Seite 1 von 10 Substanz A B C tmin tma Formel Name C C H2O Wasser H3N Ammoniak Antoine- H4N2 Hydrazin Konstanten N2 Stickstoff O2 Sauerstoff CC4 Tetrachlorkohlenstoff CHCI3 Chloroform CH2Cl2 Dichlormethan CH10 Formaldehyd CH102 Ameisensäure CH4 Methan CH4O Methanol CS2 Kohlenstoffdisulfid C2H4O Acetaldehyd C2H4O2 Essigsäure C2H6O Ethanol C2H6O Dimethylether C2H6O2 1,2 Ethandiol C3H3N Acrylnitril C3H6O C3H6O2 ropionsäure C3H6O2 Methylacetat C3H7NO N,N Dimethylformamid C3H8O 1 ropanol C3H8O 2 ropanol C3H8O2 1,2 ropandiol C4H4O Furan C4H8O 2 Butanon C4H8O Tetrahydrofuran C4H8O2 Butansäure C4H8O2 Essigsäureethylester C4H8O2 1,4 Dioan C4H10 n Butan C4H10O 1 Butanol C4H10O 2 Butanol C4H10O tert. Butanol C4H11N Diethylamin C5H5N yridin C5H12 n entan C6H5Cl Chlorbenzol C6H6 Benzol C6H6O henol C6H7N Anilin C6H12 Cyclohean C6H12O Cycloheanol C6H14 n Hean C6H14O 1 Heanol C6H15N Triethylamin C7H8 Toluol C7H16 n Heptan C8H10 o Xylol C8H10 p Xylol C8H18 n Octan C10H8 Naphthalin C10H14N2 Nikotin

2 Reine Komponente LMG 1 ÜB5 Grundlagen der Dest. Kombinierte Übungen Seite 2 von 10 a) Berechnung der Siedetemperatur bei gegebenem Druck; t A B log() C in t in C b) Berechnung des Dampfdrucks bei einer gegebenen Temperatur: 10 B A Ct t in C einsetzen Der Dampfdruck wird in angegeben. Ideales Flüssigkeitsgemisch Raoult sche Gesetz: i 0 i i Teildruck einer Komponente zum Gesamtdampfdruck Gesamtdampfdruck der Mischung i i 0 i y i Zusammenhang zwischen Flüssigkeitszusammensetzung und der Zusammensetzung des Dampfes welches beim verdampfen des Gemisches entsteht. Wichtig: 0 i die sind die Dampfdrücke der reinen Komponenten und müssen für die jeweils gegebene Temperatur in die Formel eingesetzt werden.

3 LMG 1 ÜB5 Grundlagen der Dest. Kombinierte Übungen Seite 3 von 10 In den folgenden Übungen wird und Essigsäureethylester entweder als Einzelsubstanz oder im Gemisch betrachtet. Eine Mischung von und kann als ideales Gemisch betrachtet werden. O C H 3 C CH 3 C 3 H 6 O O C CH H 3 C O 2 CH 3 Essigsäureethylester () C 4 H 8 O 2 1) Welchen Siedepunkt hat bei 450? B t A log() C log(450) C 2) Bei welchem Druck siedet bei 56 C? 10 B A Ct ) Welchen Druck würden Sie am Rotationsverdampfer einstellen, wenn die Badtemperatur auf 40 C eingestellt ist, und Sie abdestillieren möchten? 10 B A Ct

4 LMG 1 ÜB5 Grundlagen der Dest. Kombinierte Übungen Seite 4 von 10 4) Wie gross ist der Dampfdruck über eine Mischung aus 50 g und 150 g, wenn die Temperatur 25 C beträgt? 10 B A Ct B A Ct n 50 g 58 g / mol mol ; n 150 g 88 g / mol mol n Tot n n mol mol mol mol mol ; mol mol = 0.336* *126.2 = ) Die Mischung aus 4) wird auf 50 C erwärmt, welchen Wert hat dann der Dampfdruck über der Lösung. 10 B A Ct B A Ct = 0.336* *380 =

5 LMG 1 ÜB5 Grundlagen der Dest. Kombinierte Übungen Seite 5 von 10 6) Der Dampfdruck über eine --Mischung beträgt bei 45 C 459. Welche Zusammensetzung hat die Mischung? 10 B A Ct B A Ct Ethylaceta t Ethylaceta t (1 ) 459 = X *683 + (1- X )* = X * X * = X * = X * und somit X = = 0.574

6 LMG 1 ÜB5 Grundlagen der Dest. Kombinierte Übungen Seite 6 von 10 7) Schätzen Sie so gut wie möglich, den Siedepunkt der Mischung in 4) ab. Der Apparaturdruck beträgt a) Berechnen der Siedepunkte der reinen Komponenten bei 1013 mit: B t C A log() : 56.1 C : 77.1 C b) Grobe Abschätzung gemäss: c) Nun mit einer Temperatur kleiner, der in b gefundenen t, die Dampfdrucke der reinen Komponenten und damit den Gesamtdruck berechnen. t = 69 C => = 0.336* *771 = neuer Versuch t = 68.5 C = 0.336* *758 = 1014 o.k. dabei lassen wir es. Das Gemisch siedet bei 1013 bei ~68.5 C

7 LMG 1 ÜB5 Grundlagen der Dest. Kombinierte Übungen Seite 7 von 10 8) Schätzen Sie so gut wie möglich, den Siedepunkt der Mischung in 4) ab. Der Apparaturdruck beträgt 600. a) Berechnen der Siedepunkte der reinen Komponenten bei 600 mit: B t C A log() : 41.5 C : 61.9 C b) Grobe Abschätzung gemäss: 20.4C t => t = 6.85 C = t => t = C c) Nun mit einer Temperatur kleiner, der in b gefundenen t, die Dampfdrucke der reinen Komponenten und damit den Gesamtdruck berechnen. t = 53 C => = 0.336* *427.3 = neuer Versuch t = 53.5 C = 0.336* *436 = Volltreffer, dabei lassen wir es. Das Gemisch siedet bei 600 bei ~53.5 C

8 LMG 1 ÜB5 Grundlagen der Dest. Kombinierte Übungen Seite 8 von 10 9) a: Wie bezeichnet man das abgebildete Diagramm? 1013 b: Beschriften Sie die X-Achse des obigen Diagramms. c: Welches ist die leichter flüchtige Komponente? Begründen Sie Ihre Antwort.

9 LMG 1 ÜB5 Grundlagen der Dest. Kombinierte Übungen Seite 9 von 10 10) a: Wie bezeichnet man das abgebildete Diagramm? b: Beschriften Sie die Achsen des obigen Diagramms (Hinweis siehe Aufgabe 9). c) Was gibt die 45 -Linie an? Die folgenden Übungen beziehen sich auf die Diagramme der Aufgaben 9 und ) Ein --Gemisch mit einem Stoffmengenanteil von 0.3 an wird bei 1013 erwärmt. Wann beginnt das Gemisch zu sieden und welche Zusammensetzung hat der entstehende Gleichgewichtsdampf? 12) Welche Dampf- und Sumpfzusammensetzung stehen bei 70 C miteinander im Gleichgewicht?

10 LMG 1 ÜB5 Grundlagen der Dest. Kombinierte Übungen Seite 10 von 10 13) a: Welche Zusammensetzung hat das --Gemisch, welches bei 60 C siedet? b: Welche Zusammensetzung hat der sich entwickelnde Dampf? 14) Ein --Gemisch mit einem Stoffmengenanteil von 0.65 an wird bei 1013 erwärmt. Wann beginnt das Gemisch zu sieden und welche Zusammensetzung hat der entstehende Gleichgewichtsdampf? 15) Ein --Gemisch mit einem Stoffmengenanteil von 0.65 an wird bei 1013 destilliert. Wenn der Stoffmengenanteil im Dampf 0.5 beträgt, wird die Destillation abgebrochen. a) Ist die Siedetemperatur während der Destillation angestiegen oder gesunken? b) Zu welchem Zeitpunkt der Destillation ist der Stoffmengenanteil im Dampf am grössten? c) Zeichnen Sie den Verlauf der Destillation ind den Diagrammen der Aufgaben 9 und 10 ein.

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